Diplom- und Abschlussarbeiten (2020/21)

Entwicklung eines Datenanalyse-Tools für Betonmischanlagen



Projektleiter

Jakob Meusburger

Jakob war der Projektleiter und somit für die allgemeine Organisation und Planung zuständig. Weiters war er für die SQL-Abfragen, die Datentransformation, sowie die Einbindung der Predictive-Maintenance Funktionen zuständig.

Mitarbeiter

Sandro Mennel

Sandro war federführend für das Frontend zuständig. Hier erstellte er die Datenvisualisierungselemente. Zudem half er bei der Erstellung der API und arbeitete mit Power BI.

Clemens Moosbrugger

Clemens Aufgaben lagen in der maschinenseitigen Implementierung. Dabei nahm vor allem die Datenerhebung, sowie das Erstellen und Testen der API einen großen Teil seiner Zeit ein.


Zielsetzung

Es soll möglich sein, zentral und ohne Störung des Anlagenbetriebs spezifische Protokollierungen zu aktivieren. Analysen sollten zum einen ohne Beeinträchtigung der Produktion und zum anderen auch Anlagenübergreifend möglich sein. Bestimmte, immer wieder auftretende Probleme sollen automatisch erkannt und daraus Warnmeldungen generiert werden, um dem Kunden Hilfestellung geben zu können.

Problemstellung

Dorner Electronic betreibt mit seinem Produkt DornerBatch aktuell über 650 Betonmischanlagen weltweit. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei dar, im Fehlerfall Analysen schnell, zielgerichtet und mit möglichst wenig Störung des Produktionsbetriebs erstellen zu können. Hier bestehen bereits erste Ansätze, bei der Auswertung ist allerdings noch viel Optimierungspotenzial vorhanden.

Ergebnisse

Die Aktivierung der Protokollierungen erfolgt mithilfe einer API, welche von den Anlagen abgefragt wird. Die Analyse der Daten wird im ersten Schritt mithilfe einer Datenvisualisierung umgesetzt. Die Problemerkennung erfolgt durch ein Script, welches die Daten abfragt, auf bestimmte Anomalien überprüft und gegebenenfalls eine Warnmeldung versendet.

Prototype

Anbei eine Visualierung von Feuchtemessdaten als Beispiel für die graphische Umsetzung.

Visualisierung von Feuchtemessdaten

Technologien

React

React ist eine JavaScript Bibliothek für das Erstellen von grafischen Benutzeroberflächen. Die Komponenten werden in React mit JSX-Tags repräsentiert. Durch das Document Object Model (DOM) verspricht React einen einfachen und trotzdem performanten Aufbau auch bei komplexen Anwendungen.

ASP.NET

ASP.Net ist ein Open-Source-Framework von Microsoft für das Erstellen von Webapplikationen und Diensten mit .NET. Für die Erstellung einer ASP.net Anwendung wird eine .NET Programmiersprache benötigt. Dies handelt sich in der Regel um C# oder Visual Basic.

MVC

MVC ist ein Webframework, welches für die Entwicklung einer Webanwendung das Entwurfsmuster Model-View-Controller (MVC) verwendet. Durch das MVC-Konzept wird die Software strukturiert und es wird ermöglicht, die Entwicklung aufzuteilen. MVC ist ein wichtiger Bestandteil des Open- Source-Frameworks ASP.net.

Node.JS

Node.JS ist eine serverseitige, auf JavaScript basierende Laufzeitumgebung, die von der Node.JS Foundation entwickelt wurde. Node.JS verwendet die V8-Engine von Google Chrome. Node.JS kann dafür verwendet werden, um einen Webserver aufzubauen und ist sehr skalierbar.

Azure Cosmos DB

Azure Cosmos DB ist eine NoSQL-Datenbank von Microsoft, die im Cloud-Dienst Azure von Microsoft betrieben wird. Durch die Bereitstellung in der Azure Cloud von Microsoft ist eine hohe Verfügbarkeit und eine geringe Latenz sichergestellt.

GIT

GIT ist ein Open-Source-Versionskontrollsystem, das von Linus Torvalds entwickelt wurde. GIT ermöglicht es den Entwickelnden-Teams, ihren Code auf einfache Weise miteinander zu teilen und zusammenzufügen.

Dorner Batch

DornerBatch ist eine Software, die von der Dorner Electronic GmbH entwickelt wird. Die DornerBatch wird in Betonmischanlagen als Steuerungssoftware eingesetzt, um einen reibungslosen Ablauf zu garantieren. Dorner Electronic ist Marktführer von Softwarelösungen in der Baustoffindustrie.

Power BI

Microsoft Power-BI ist ein Cloud-basierter Geschäftsanalysedienst von Microsoft. Mit Power-BI wird es dem Nutzer ermöglicht, möglichst einfach auf Daten zuzugreifen und diese mit verschiedensten Tools auszuwerten.

TwinCAT PLC Control

TwinCAT PLC Control ist eine Entwicklungsumgebung, die es ermöglicht, ein SPS-System zu Simulieren oder auf ein bereits bestehendes System zuzugreifen. Dadurch kann mit der Software in Echtzeit entwickelt und getestet werden. TwinCAT PLC Control wurde von Beckhoff Automation entwickelt und kostenlos zur Verfügung gestellt.

Visual Studio Code

Visual Studio Code ist ein kostenloser Quellcode-Editor von Microsoft. Er ist sowohl für Windows als auch für macOS und Linux verfügbar. Er ermöglicht unter Anderem Syntaxhervorhebung, Code-Faltung, Debugging, Autovervollständigung und Versionsverwaltung. In dieser Arbeit wurde er für die Entwicklung der JavaScript basierenden Anwendungen verwendet. Darunter beispielsweise die React App oder die Predictive Maintenance Scripts.

Visual Studio

Visual Studio ist eine von dem Unternehmen Microsoft angebotene integrierte Entwicklungsumgebung für verschiedene Hostsprachen. Darunter C#, auf welchem das Productservice-Frontend aufbaut. Für die Entwicklung an diesem Service wurde Visual Studio verwendet.

Docker

Docker ist ein Tool, welches es vereinfacht Applikationen zu erstellen, zu deployen und auszuführen, indem es Images verwendet. Images erlauben es der entwickelnden Person ganze Programme mit allen Bibliotheken und anderen Abhängigkeiten zu verpacken und bereitzustellen. Wenn ein solches Image gestartet wird, bezeichnet man es als Container. Auch der Productservice wird als Docker-Container betrieben, was einen schnellen Start in die Entwicklung ermöglicht.

Microsoft SQL Server

Microsoft SQL Server ist ein relationales Datenbankmanagementsystem von Microsoft. Dieses Datenbanksystem von Microsoft wird für den Productservice verwendet.

Azure DevOps Server

Azure DevOps Server ist ein Microsoft Produkt, welches Versionskontrolle, Reporting, Anforderungsmanagement, Projektmanagement, automatische Builds, Testing und noch vieles mehr ermöglicht. Es deckt den gesamte Programmlebenszyklus ab.

Microsoft Teams

Microsoft Teams ist eine Plattform, welche es ermöglicht zu chatten, an Besprechungen teilzunehmen, Dateien zu teilen und vieles mehr. Auch kann dieses durch Drittanbieter erweitert werden. In dieser Arbeit wird Microsoft Teams dazu verwendet, um über einen Webhook, Predictive-Maintenance-Warnungen zu senden.