Analyse und Charts im Überblick

Im Bereich Analyse untersuchen Sie aufgezeichnete OPC-UA-Werte als zeitliche Verläufe. Charts machen sichtbar, wie sich Maschinenwerte während einer Produktion verändern und welche Unterschiede zwischen Zeiträumen oder Produktionsphasen bestehen.

Die Analyse unterstützt Sie beispielsweise dabei:

• auffällige Werteverläufe zu erkennen,

• Produktionsabschnitte miteinander zu vergleichen,

• zeitliche Zusammenhänge zwischen mehreren Werten zu untersuchen,

• Prozesszustände einzuordnen und

• mögliche Ursachen für Qualitäts- oder Leistungsabweichungen einzugrenzen.
  

Hinweis: Ein zeitlicher Zusammenhang ist noch kein Nachweis für eine Ursache. Prüfen Sie auffällige Zusammenhänge immer anhand des Maschinenprozesses und des vorhandenen Produktionswissens.

Voraussetzungen

Für eine aussagekräftige Analyse benötigen Sie:

• mindestens eine abgeschlossene oder laufende Aufzeichnung,

• gültige Zeitstempel,

• geeignete OPC-UA-Nodes,

• ausreichend viele Messwerte,

• bekannte Einheiten und Wertebereiche sowie

• Informationen über den betrachteten Produktionszeitraum.
  

Die Qualität der Analyse hängt unmittelbar von der Qualität und Vollständigkeit der aufgezeichneten Daten ab.

Analyse öffnen

Sie können die Analyse auf zwei Wegen öffnen:

1. Klicken Sie auf der Startseite im Bereich Daten analysieren auf Daten prüfen.

2. Wechseln Sie alternativ über die linke Navigation direkt zu Analyse.
   

Wählen Sie anschließend die gewünschte Aufzeichnung beziehungsweise den zu untersuchenden Zeitraum aus.

Daten für die Analyse auswählen

1. Öffnen Sie die gewünschte Aufzeichnung.

2. Kontrollieren Sie Startzeit, Endzeit und Dauer.

3. Wählen Sie die benötigten Nodes beziehungsweise Favoriten aus.

4. Prüfen Sie, ob für den gewählten Zeitraum Messwerte vorhanden sind.

5. Öffnen Sie die Chartansicht.
   

Verwenden Sie zunächst nur die Werte, die für die aktuelle Fragestellung relevant sind. Zu viele Datenreihen erschweren die Auswertung.

Aufbau der Chartansicht

Die Chartansicht besteht aus mehreren Bereichen:

• X-Achse: zeigt Zeit oder relative Minuten innerhalb eines Segments.

• Y-Achse: zeigt den Wertebereich einer oder mehrerer Datenreihen.

• Datenreihen: stellen die aufgezeichneten Werte der ausgewählten Nodes dar.

• Legende: ordnet Farben und Linien den jeweiligen Nodes zu.

• Toolbox: enthält Funktionen für Darstellung, Achsen, Zoom und weitere Chartoptionen.

• Detailbereiche: können zusätzliche Werte, Segmente oder Prozessinformationen anzeigen.
  

Datenreihen auswählen

Jede Datenreihe entspricht einem aufgezeichneten Node.

Achten Sie bei der Auswahl auf:

• verständliche Bezeichnungen,

• die technische Bedeutung des Nodes,

• die verwendete Einheit,

• den erwarteten Wertebereich,

• die Aufzeichnungsfrequenz und

• die Qualität der Messwerte.
  

Blenden Sie Datenreihen aus, die für die aktuelle Untersuchung nicht benötigt werden. Dadurch bleiben relevante Änderungen leichter erkennbar.

Zeitachse auswählen

Für die Darstellung stehen zwei grundlegende Arten der X-Achse zur Verfügung.

Absolute Zeitachse

Die absolute Zeitachse zeigt Datum und Uhrzeit der Aufzeichnung.

Verwenden Sie diese Darstellung, wenn:

• ein konkreter Zeitpunkt untersucht wird,

• Ereignisse mit anderen Aufzeichnungen verglichen werden,

• Schicht- oder Auftragszeiten relevant sind oder

• ein Fehlerzeitpunkt bekannt ist.
  

Relative Minutenachse

Die relative Achse beginnt für jeden betrachteten Abschnitt bei Minute null.

Verwenden Sie diese Darstellung, wenn:

• unterschiedlich gestartete Produktionsvorgänge verglichen werden,

• der Ablauf innerhalb eines Segments entscheidend ist,

• Anfahr-, Produktions- oder Abkühlphasen gegenübergestellt werden oder

• die tatsächlichen Kalenderzeiten für den Vergleich nicht relevant sind.
  

Wählen Sie die gewünschte X-Achse über die Chart-Toolbox aus.

Chart navigieren

Nutzen Sie Zoom und Bildlauf, um einen Zeitbereich genauer zu untersuchen.

• Vergrößern Sie einen Bereich, um kurzfristige Änderungen zu erkennen.

• Verschieben Sie den sichtbaren Ausschnitt entlang der Zeitachse.

• Setzen Sie die Ansicht zurück, um wieder den gesamten Zeitraum anzuzeigen.

• Verwenden Sie synchronisierte Achsen, wenn mehrere Chartbereiche denselben Zeitraum darstellen.

• Kontrollieren Sie bei starkem Zoom immer den angezeigten Start- und Endzeitpunkt.
  

Ein sehr kleiner Ausschnitt kann einzelne Schwankungen überbetonen. Vergleichen Sie Detailansicht und Gesamtverlauf miteinander.

Y-Achsen und Einheiten

Werte mit unterschiedlichen Einheiten oder Größenordnungen sollten nicht unkontrolliert auf derselben Achse dargestellt werden.

Beispiele:

• Temperatur in °C,

• Druck in bar,

• Leistung in kW,

• Geschwindigkeit in U/min und

• binäre Zustände mit 0 und 1.
  

Verwenden Sie bei stark unterschiedlichen Wertebereichen getrennte Achsen oder Chartbereiche. Dadurch bleibt jede Datenreihe lesbar.

Prüfen Sie außerdem, ob eine automatisch skalierte Y-Achse kleine Änderungen größer erscheinen lässt, als sie technisch tatsächlich sind.

Produktionssegmente vergleichen

Mit einem Segmentvergleich stellen Sie definierte Produktionsabschnitte einander gegenüber.

Ein Segment kann beispielsweise sein:

• ein vollständiger Produktionsauftrag,

• eine Anfahrphase,

• eine Bearbeitungsphase,

• ein Stillstand,

• ein Zeitraum vor einer Störung oder

• ein Zeitraum nach einer Änderung.
  

Segmente festlegen

1. Wählen Sie die zu vergleichenden Aufzeichnungen oder Zeitbereiche.

2. Legen Sie für jedes Segment Anfang und Ende fest.

3. Kontrollieren Sie, ob die Segmente fachlich vergleichbar sind.

4. Wählen Sie die relevanten Datenreihen aus.

5. Öffnen Sie den Segmentvergleich.
   

Vergleichen Sie möglichst Segmente mit ähnlichen Voraussetzungen, beispielsweise gleichem Produkt, gleichem Maschinenprogramm und vergleichbarer Produktionsmenge.

Segmente relativ vergleichen

Bei einer relativen Minutenachse beginnen alle Segmente bei Minute null. Dadurch lassen sich Abläufe vergleichen, die zu unterschiedlichen Uhrzeiten oder an unterschiedlichen Tagen gestartet wurden.

Achten Sie dabei auf:

• unterschiedliche Segmentlängen,

• zeitlich verschobene Ereignisse,

• fehlende Messwerte,

• unterschiedliche Abtastraten und

• abweichende Ausgangszustände.
  

Auffälligkeiten erkennen

Untersuchen Sie insbesondere:

• ungewöhnliche Spitzen oder Einbrüche,

• langsam driftende Werte,

• veränderte Anstiegs- oder Abfallgeschwindigkeiten,

• längere Verweilzeiten,

• zeitlich verschobene Reaktionen,

• dauerhaft erhöhte oder verringerte Werte,

• fehlende Aktualisierungen und

• Unterschiede zwischen erfolgreichen und auffälligen Produktionen.
  

Eine Auffälligkeit ist zunächst nur eine Abweichung vom erwarteten Verlauf. Für die fachliche Bewertung sind Maschinenwissen und Produktionskontext erforderlich.

Zusammenhänge zwischen Werten prüfen

Mehrere Datenreihen können Hinweise auf zeitliche Abhängigkeiten geben.

Prüfen Sie beispielsweise:

• Reagiert ein Temperaturwert auf eine Leistungsänderung?

• Ändert sich ein Druckwert vor oder nach einer Ventilstellung?

• Tritt ein Qualitätsproblem nach einem bestimmten Maschinenzustand auf?

• Wiederholt sich dieselbe Reihenfolge in mehreren Segmenten?

• Gibt es eine erkennbare Verzögerung zwischen Ursache und Reaktion?
  

Verwenden Sie Zoom und synchronisierte Zeitachsen, um die Reihenfolge der Änderungen zu kontrollieren. Zusammenhänge mit Machine Learning erkennen

Die Funktion Zusammenhänge erkennen unterstützt Sie dabei, umfangreiche Aufzeichnungen automatisiert nach auffälligen Beziehungen zwischen Maschinenwerten zu untersuchen.

Machine Learning dient dabei als Such- und Priorisierungswerkzeug. Die Analyse kann Nodes hervorheben, deren Werte sich ähnlich verhalten, zeitlich gemeinsam verändern oder sich zwischen ausgewählten Produktionssegmenten deutlich unterscheiden.

Voraussetzungen

Für eine aussagekräftige Untersuchung sollten:

• ausreichend viele aufgezeichnete Messwerte vorhanden sein,

• die ausgewählten Zeiträume fachlich vergleichbar sein,

• die verwendeten Nodes überwiegend den Status Good besitzen,

• Einheiten und Datentypen bekannt sein und

• ein sinnvoller Zielwert oder eine konkrete Fragestellung festgelegt werden.
  

Konstante Werte, große Datenlücken und sehr kurze Aufzeichnungen liefern normalerweise keine belastbaren Ergebnisse.

Analyse starten

1. Öffnen Sie im Bereich Analyse die Funktion Zusammenhänge erkennen.

2. Wählen Sie die zu untersuchende Aufzeichnung beziehungsweise die gewünschten Produktionssegmente aus.

3. Legen Sie den Zielwert oder den Ausgangspunkt der Untersuchung fest.

4. Wählen Sie die Nodes aus, die in die Analyse einbezogen werden sollen.

5. Kontrollieren Sie den betrachteten Zeitraum und die Analyseoptionen.

6. Starten Sie die Berechnung.

7. Warten Sie, bis die gefundenen Zusammenhänge angezeigt werden.
   

Bei einer großen Maschine sollten Sie zunächst nur fachlich relevante Node-Gruppen untersuchen. Dadurch werden Berechnung und Ergebnisdarstellung übersichtlicher.

Ergebnisse interpretieren

Die Ergebnisse zeigen, welche Nodes im untersuchten Zeitraum statistisch oder zeitlich mit dem ausgewählten Zielwert zusammenhängen können.

Achten Sie insbesondere auf:

• ähnlich verlaufende Werte,

• entgegengesetzte Entwicklungen,

• zeitlich verzögerte Reaktionen,

• wiederkehrende Muster,

• Unterschiede zwischen Produktionssegmenten,

• auffällige Abweichungen und

• Nodes mit hoher ermittelter Relevanz.
  

Öffnen Sie interessante Kandidaten anschließend im Chart und vergleichen Sie deren tatsächlichen Verlauf mit dem Zielwert.

Zeitlich verzögerte Zusammenhänge

Eine Reaktion muss nicht gleichzeitig mit ihrer möglichen Ursache auftreten.

Beispiele:

• Eine Leistungsänderung beeinflusst die Temperatur erst einige Minuten später.

• Eine Ventilstellung verändert den Druck mit einer zeitlichen Verzögerung.

• Eine Materialänderung wirkt sich erst in einer späteren Produktionsphase auf die Qualität aus.
  

Berücksichtigen Sie deshalb auch zeitlich versetzte Verläufe und untersuchen Sie den Bereich vor einer erkannten Auffälligkeit.

Segmente vergleichen

Machine Learning kann besonders hilfreich sein, wenn unterschiedliche Produktionssegmente gegenübergestellt werden.

Vergleichen Sie beispielsweise:

• gute und auffällige Produktionen,

• Zeiträume vor und nach einer Änderung,

• unterschiedliche Maschineneinstellungen,

• verschiedene Materialchargen oder

• normale Produktion und Störungsphasen.
  

Nodes, deren Verhalten zwischen den Segmenten deutlich abweicht, sind mögliche Kandidaten für eine weiterführende Untersuchung.

Qualitätsinformationen verwenden

Wenn Qualitätsbewertungen oder manuell erfasste Produktionsinformationen vorhanden sind, können diese zur fachlichen Einordnung der Ergebnisse verwendet werden.

Beispiele sind:

• Gut- oder Schlechtbewertungen,

• gemessene Qualitätsmerkmale,

• Ausschussgründe,

• Bedienerbeobachtungen,

• Materialwechsel oder

• dokumentierte Störungen.
  

Dadurch lässt sich prüfen, welche Maschinenwerte regelmäßig zusammen mit einem bestimmten Qualitätsergebnis auftreten.

Gefundene Nodes weiterverwenden

Relevante Nodes können anschließend:

• gemeinsam im Chart dargestellt,

• in weitere Segmentvergleiche aufgenommen,

• als Favoriten gespeichert,

• in zukünftige Aufzeichnungen übernommen oder

• als Grundlage für eine Workflow-Bedingung verwendet werden.
  

Übernehmen Sie einen Node erst dann dauerhaft, wenn seine technische Bedeutung geprüft wurde.

Grenzen der Machine-Learning-Analyse

Ein erkannter Zusammenhang beweist keine Ursache.

Zwei Werte können ähnlich verlaufen, weil:

• ein Wert den anderen beeinflusst,

• beide von einem dritten Prozesswert abhängen,

• beide zum gleichen Maschinenzustand gehören oder

• der Zusammenhang nur zufällig im betrachteten Zeitraum auftritt.
  

Bewerten Sie Ergebnisse deshalb immer zusammen mit Maschinenwissen, Prozesszuständen, Produktionsbedingungen und zusätzlichen Aufzeichnungen.

Wenn keine sinnvollen Zusammenhänge gefunden werden

Prüfen Sie:

• Ist der betrachtete Zeitraum lang genug?

• Enthalten die ausgewählten Nodes ausreichend viele Änderungen?

• Sind Datenlücken oder ungültige Statuswerte vorhanden?

• Sind die Produktionssegmente tatsächlich vergleichbar?

• Wurden Werte mit völlig unterschiedlichen Prozessphasen vermischt?

• Ist der gewählte Zielwert für die Fragestellung geeignet?

• Sind weitere relevante Nodes noch nicht aufgezeichnet?
  

Passen Sie anschließend Zeitraum, Segmentauswahl oder Node-Auswahl an und starten Sie die Analyse erneut.

Prozesszustände einblenden

Wenn Prozesszustände für den untersuchten Zeitraum verfügbar sind, können diese zusätzlich zum Werteverlauf dargestellt werden.

Prozesszustände helfen dabei, Messwerte fachlich einzuordnen, beispielsweise als:

• Maschine gestartet,

• Produktion aktiv,

• Stillstand,

• Reinigung,

• Wartung,

• Störung oder

• Produktionsende.
  

Prüfen Sie, ob eine Auffälligkeit nur innerhalb eines bestimmten Zustands auftritt.

Manuell erfasste Informationen berücksichtigen

Neben automatisch aufgezeichneten OPC-UA-Werten können manuell erfasste Informationen für die Analyse relevant sein.

Dazu gehören beispielsweise:

• Qualitätsbewertungen,

• Bedienereingaben,

• Materialwechsel,

• Störungsursachen,

• Wartungsarbeiten oder

• besondere Produktionsbedingungen.
  

Solche Informationen können als zeitlicher Kontext in der Chartansicht verwendet werden. Dadurch lassen sich technische Werte und Beobachtungen aus der Produktion gemeinsam beurteilen.

Chartgruppen und Dashboards

Häufig gemeinsam untersuchte Werte können in Chartgruppen beziehungsweise Dashboards organisiert werden.

Eine sinnvolle Gruppe enthält beispielsweise:

• einen führenden Prozesswert,

• relevante Stellgrößen,

• zugehörige Sensorwerte,

• wichtige Maschinenzustände und

• Qualitätsinformationen.
  

Vergeben Sie eindeutige Namen, beispielsweise:

• „Temperaturprozess“,

• „Druck und Ventile“,

• „Antrieb und Leistung“ oder

• „Qualitätsvergleich Produkt A“.
  

Halten Sie Gruppen übersichtlich. Erstellen Sie lieber mehrere fachlich klare Ansichten als ein Dashboard mit zu vielen Datenreihen.

Datenqualität prüfen

Achten Sie vor der fachlichen Interpretation auf mögliche Datenprobleme.

Typische Hinweise sind:

• längere Bereiche ohne Messwerte,

• wiederholte identische Zeitstempel,

• plötzlich auf null fallende Werte,

• unplausible Sprünge,

• ein anderer Datentyp als erwartet,

• Statuswerte ungleich Good oder

• unterschiedliche Aufzeichnungsintervalle.
  

Datenfehler können wie Prozessabweichungen aussehen. Prüfen Sie deshalb Status und Zeitstempel zusammen mit dem eigentlichen Wert.

Vergleich dokumentieren

Dokumentieren Sie bei einer wichtigen Analyse:

• verwendete Aufzeichnungen,

• Start und Ende der Segmente,

• ausgewählte Nodes,

• Achseneinstellungen,

• ein- und ausgeblendete Datenreihen,

• erkannte Auffälligkeiten,

• mögliche Erklärungen und

• erforderliche Folgeprüfungen.
  

Trennen Sie dabei klar zwischen beobachteten Tatsachen, vermuteten Zusammenhängen und bestätigten Ursachen.

Wenn keine Daten angezeigt werden

Prüfen Sie in dieser Reihenfolge:

• Wurde eine Aufzeichnung ausgewählt?

• Enthält die Aufzeichnung den gewünschten Zeitraum?

• Wurden Nodes beziehungsweise Datenreihen ausgewählt?

• Sind für diese Nodes Messwerte vorhanden?

• Ist ein Filter aktiv?

• Wurde der sichtbare Zeitraum zu stark eingegrenzt?

• Sind Datenreihen ausgeblendet?

• Liegen gültige Zeitstempel vor?

• Besitzen die Werte einen auswertbaren Datentyp?
  

Setzen Sie bei Bedarf Zoom, Filter und Achseneinstellungen zurück und laden Sie die Aufzeichnung erneut.

Wenn Charts schwer lesbar sind

• Reduzieren Sie die Anzahl der sichtbaren Datenreihen.

• Trennen Sie Werte mit unterschiedlichen Einheiten.

• Verwenden Sie mehrere Chartbereiche.

• Passen Sie den sichtbaren Zeitraum an.

• Wechseln Sie zwischen absoluter und relativer Zeitachse.

• Verwenden Sie eindeutige Namen und Farben.

• Prüfen Sie die Skalierung der Y-Achsen.

• Blenden Sie nur die benötigten Prozesszustände ein.
  

Empfohlener Analyseablauf

1. Formulieren Sie eine konkrete Fragestellung.

2. Wählen Sie die passenden Aufzeichnungen.

3. Begrenzen Sie den relevanten Zeitraum.

4. Wählen Sie wenige aussagekräftige Nodes.

5. Prüfen Sie Datenqualität und Status.

6. Untersuchen Sie den Gesamtverlauf.

7. Vergrößern Sie auffällige Bereiche.

8. Vergleichen Sie geeignete Produktionssegmente.

9. Ergänzen Sie Prozesszustände und manuelle Informationen.

10. Dokumentieren Sie Beobachtungen und mögliche Ursachen.
    

Ergebnis

Das Kapitel ist abgeschlossen, wenn Sie eine Aufzeichnung geöffnet, relevante Datenreihen dargestellt, einen auffälligen Zeitraum untersucht und mindestens zwei Produktionssegmente miteinander verglichen haben.

Nächster Schritt

Nutzen Sie die Ergebnisse, um weitere Nodes aufzuzeichnen, Favoriten anzupassen oder Bedingungen in einem Workflow zu überprüfen. Bestätigte Erkenntnisse sollten anschließend als Maschinenwissen dokumentiert werden.