SAKE – Smart Data und die vierte industrielle Revolution

Von Henrik Oppermann Vor 5 Monaten1 Kommentar
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Hochautomatisierte Maschinen setzen Teile verschiedener Zulieferer zu Produkten zusammen. Diese sind teilweise sogar auf individuelle Kundenwünsche angepasst – so sieht die industrielle Produktion von heute aus. Der Auswertung und Nutzung der in der Fertigung entstehenden Daten kommt dabei eine immer größere Rolle zu. Ein Beispiel hierfür ist das Projekt SAKE – Semantische Analyse Komplexer Ereignisse, das eine Plattform zur Verwaltung und Auswertung von industriellen Sensordaten entwickelt.

Weltweit schreitet das Datenwachstum unaufhaltsam voran. Im Schnitt verdoppelt sich die Datenmenge alle zwei Jahre und soll 2020 rund 40 Zettabyte, also 40 mal 1021 Bytes betragen. Gründe für dieses beispiellose Wachstum sind unter anderem die zunehmende Verbreitung digitaler Dienste wie Social Media und Streaming-Diensten sowie das „Internet der Dinge“. Unter letzteres fällt auch die zunehmende Vernetzung von Maschinen in der Produktion, die heute nicht nur in der Lage sind, auf eingehende Daten zu reagieren, sondern auch selbständig Daten an andere Maschinen zu versenden. So verfügt eine Druckmaschine heute über rund 2.500 Sensoren und meldet vier Millionen Ereignisdaten am Tag. Diese Daten gilt es zu analysieren und zu interpretieren – aus Big Data wird auf diese Weise Smart Data.

Das Thema Vernetzung ist einer der Kerngedanken der Industrie 4.0. Produkte und Produktionsanlagen sollen jederzeit Daten und Informationen über Maschinen und Anlagen, deren Zustände und Arbeitsprozesse haben und diese als nützliche Information bereitstellen und untereinander austauschen. Anschließend müssen diese Daten veredelt werden, um aus Basis dieser Veredlung Smart Services anbieten zu können, also datengetriebene Mehrwertdienste, aus denen ein auch im Austausch mit anderen Unternehmen, Zulieferern und Kunden ein Smart Ecosystem, also ein vernetztes Wirtschaftssystem entstehen kann.

Auf dem Weg dorthin müssen zwei wesentliche Hürden gemeistert werden. So muss es gelingen, aus der Menge der Daten die für ein Unternehmen und einen Verwendungszweck relevanten Daten für die weitere Verwendung herauszufiltern. Zudem müssen die z.T. riesigen Datenmengen so analysiert und aufbereitet werden, dass aus den komplexen Zusammenhängen aussagekräftige Informationen, also die Grundlage datengetriebener Mehrwertdienste abgeleitet werden können. Dieser Herausforderungen nimmt sich das Projekt „SAKE – Semantische Analyse Komplexer Ereignisse“ an, das im Rahmen des Technologieprogramms „Smart Data – Innovationen aus Daten“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird.

Datenaufbereitung verständlich gemacht

Ziel von SAKE ist es, eine Umgebung zur Analyse von Sensordaten zu entwickeln, welche die Analyse derselben vereinfacht und die Gewinnung verborgener Einsichten aus dieser Datenflut ermöglicht. Mithilfe der Erkenntnisse sollen unter anderem Betriebsfehler besser frühzeitig vorhersagt, Abläufe in der Fertigung optimiert und Wartungskosten gesenkt werden.

Im ersten Schritt werden hierzu eingehende Informationen in ein einheitliches Format gebracht. So wird es möglich, auch Daten aus sehr heterogenen Quellen zusammenzuführen und gemeinsam zu interpretieren. Vor der eigentlichen Verarbeitung werden die Daten zudem klassifiziert und in passende Module zusammengefasst. Diese vorgefertigten Module für unterschiedliche Einsatzzwecke werden im Projekt erstellt und getestet. Der Fokus der Anwendung liegt dabei in den beiden Bereichen IT-Monitoring und Maschinenbau. Mit einer passenden Entwicklungsumgebung, können schließlich die Ergebnisse der Analysen aufbereitet und Fehlerursachen in natürlicher Sprache wiedergegeben werden. Diese Informationen bieten eine Entscheidungsgrundlage für die Optimierung von Betriebsprozessen und –abläufen und damit die Basis datengetriebener Dienstleistungen, der Smart Services.

SAKE arbeitet dabei mit verschiedenen Verfahren aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz, u.a. semantischen Technologien, maschinellem Lernen, natürlicher Sprachanalysen und dem „Complex Event Processing“ zur Verarbeitung von Stromdaten. Dieses ermöglicht die Verarbeitung von Ereignisdaten in Echtzeit. Die Ereignisdaten – oder im Fall von SAKE Sensordaten aus Maschinen – werden mit Hintergrundwissen angereichert und dienen als Basis zur Entwicklung neuer Algorithmen. Massendaten dienen auf diese Weise als Quelle für neue Erkenntnisse, mit denen Maschinenhersteller die Qualität und Effizienz ihrer Produkte steigern und dies wiederum als Serviceleistung direkt an ihre Kunden weitergeben können. So lassen sich beispielsweise Wartungsfenster besser timen oder kostenlose Maschinenoptimierungen zur Effizienzsteigerung anbieten, wobei der Hersteller prozentual an den Einsparungen des Kunden beteiligt wird. Es ergeben sich also auch neue Geschäftsmodelle aus den neuen Technologien.

Optimierung von Druckmaschinen bis hin zu Kompressor-Anlagen

Eines der Schwerpunkte der Projektbeteiligten – darunter die Firma Heidelberger Druckmaschinen AG – ist die Fehleranalyse von Druckmaschinen. Ziel ist dabei die Entwicklung einer maschinellen Selbstoptimierung sowie eines Algorithmus zur automatisierten Fehlervorhersage. In einem weiteren Szenario des Projekts wird eine Software zur Fehlerfrüherkennung von Kompressor-Anlagen, wie sie u. a. in der Automobilindustrie eingesetzt werden, erarbeitet. Ein drittes Arbeitsfeld ist die Entwicklung einer innovativen datengetriebenen Regulierungstechnik für Turbokompressoren.

Die Ergebnisse des Projekts SAKE lassen sich dabei auch auf andere Bereiche übertragen, Beispielsweise auf die Energieerzeugung bei der Instandhaltung von Windparks. Mit einer effektiven Fehlerfrüherkennung könnte dabei der optimale Zeitraum für eine effektive Wartung möglichst vieler Windkraftanlagen bestimmt werden. Auch eine Ausweitung auf Bereiche wie Mobilität und Gesundheit wären bei entsprechender Anpassung der Auswertungsalgorithmen denkbar.

Vor dem Hintergrund des Technologieprogramms „Smart Data – Innovation aus Daten“ wird deutlich, dass der Einsatz von Smart-Data-Lösungen eine enorme Chance für den Standort Deutschland darstellt. Leuchtturmprojekte wie das Projekt SAKE zeigen sowohl die große Vielfalt als auch das Potenzial von Anwendungen und Dienstleistungen, die auf dieser Technologie aufbauen.

 

Bild:  (c) bluebay2014

Kategorien:
  Industrie, SAKE

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 Henrik Oppermann

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Ein Kommentar

  • Alexander says:

    Ein sehr interessantes Projekt, das aus meiner Sicht weiter gefördert werden sollte! Vor allem die Übertragbarkeit der Ergebnisse ist klasse. Bin schon sehr gespannt auf die Berichte.

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