Leitfaden Sensorik für Industrie 4.0: Leitfragen und Werkzeugkästen als Hilfsmittel für Sensoranwender - wbk Institut für Produktionstechnik ...
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Leitfaden Sensorik für Industrie 4.0: Leitfragen und Werkzeugkästen als Hilfsmittel für Sensoranwender Benedikt Klee Frankfurt, 09.03.2018 wbk Institut für Produktionstechnik KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft www.wbk.kit.edu
Agenda 1 Einführung und Motivation 2 Konzept des Leitfadens Sensorik für Industrie 4.0 3 Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel 4 Zusammenfassung Folie 2 © wbk Institut für Produktionstechnik 09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. Schulze
Agenda 1 Einführung und Motivation 2 Konzept des Leitfadens Sensorik für Industrie 4.0 3 Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel 4 Zusammenfassung Folie 3 © wbk Institut für Produktionstechnik 09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. Schulze
Einführung und Motivation
Einführung
Industrie 4.0-Ideen basieren häufig auf einem
umfangreichen Einsatz von Sensorik. Created by i cons
from the Noun Project
Created by Awesome
from the Noun Project
Viele Anwendungen im Bereich I4.0 sind sehr
kostensensibel.
Ohne validiertes Vorwissen über die Anwendung ist die
Anforderungsdefinition an Sensorsysteme jedoch
schwierig.
Vorgehensweisen zur gezielten Entwicklung von
Sensoranwendungen fehlen.
Es gibt nicht die Anwendung für Sensorik im Bereich
Industrie 4.0 keine Patentrezepte möglich.
Quellen: euro coin icon by John Burraco, knowledge Icon by Kinsley, Document Information icon, iconsphere;
Solution icon, Arthur ShlainVideo Camera icon by i cons, Tuning Fork icon by Andrejs Kirma, Thermometer icon by Awesome, accelerometer icon by Kevin Schumacher; thenounproject.com
Folie 4 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeEinführung und Motivation
Motivation für Sensorik-Leitfaden im I40-Kontext
Warum ist eine systematische Vorgehensweise besonders
im I40-Kontext relevant?
?
Bei „jungen“ Sensoranwendungen besteht häufig eine ?
große Unschärfe der Sensoranforderungen. ?
Ein systematischer Prozess, der alle Anforderungen der
Anwendung erfasst, ist besonders bei Anwendungen
wichtig, in denen erst wenig Domänenwissen vorhanden
ist.
Erst ein systematisches Auseinandersetzen mit der
Anwendung zeigt, wo die Einsparpotentiale für
?
kostensensible I40-Anwendungen bestehen - und wo
nicht.
Bildquelle: Checklist icon by unlimicon, Piggy Bank icon by Dominik Minet; thenounproject.com
Folie 5 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeEinführung und Motivation
Zielsetzung des Leitfadens
Fundierte, schnelle Kenntnis der Anwendungs-Anforderungen, z.B.:
Notwendige Daten und deren Qualität
Mögliche Sensortypen, deren Positionierung und mögliche
mechanische Integration
Ausgestaltung der Dateninterpretation und Kommunikation
Identifikation zu erwartender Kostentreiber bei Hardware und
Entwicklung
Wissensaufbau für die Serienanwendung und für die Zusammenarbeit
mit Sensorherstellern
Anwender sollen durch den Leitfaden in der Anforderungsdefinition
unterstützt werden, um schneller valide Erkenntnisse über die Anwendung
zu erlangen und sie kosteneffizient umsetzen zu können.
Bildquelle: Target icon by Sergey Demushkin; thenounproject.com
Folie 6 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeAgenda 1 Einführung und Motivation 2 Konzept des Leitfadens Sensorik für Industrie 4.0 3 Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel 4 Zusammenfassung Folie 7 © wbk Institut für Produktionstechnik 09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. Schulze
Konzept des Leitfadens Sensorik für Industrie 4.0
Konzeptidee
Wie können Anwender von der Idee einer Sensoranwendung hin zur
Umsetzung sinnvoll unterstützt werden?
2. Technische Optionen und
1. Die richtigen Fragen stellen Vorgehensweisen plastisch
aufzeigen
Leitfragen Werkzeugkästen
1. Welcher Nutzen soll durch die
Sensoranwendung entstehen? Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
2. Sind die Messgrößen bereits bekannt? Welche
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Kirma
sollen erfasst werden?
js ct
positionierung
AndreProje
by
ed Noun
the
Creat
from
zur BestimmungWiderstands- Infrarot- Thermoelement
der Messgröße thermometer Temperatur-
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
from the Noun Project
Auswertung
Leistung derprimären Effekts sekundären sekundären weiterer
Durchfluss
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- an der Wirkstelle Effekten an der Effekten Messdaten zur
3. Welcher Bauraum und welche Schnittstellen verarbeitung
Schritte zumAuflösung des
Erzeugen und Messsignals
Wirkstelle
Sensor-
Abtastfrequenz
außerhalb der
Created by Barracuda
Komponente
Interpretation
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Notwendige (Sensorfusion)
/
from the Noun Project
MaschineRechenopera-
Rechenopera-
tionen für
Created by Barracuda
from the Noun Project
Notwendige
Echtzeitfähigkeit /
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Flügelrad-
„Verstehen“ der €Ultraschalldurch- Magnetisch- Differenzdruck- Schwebekörper- Zykluszeit
stehen für das Sensorsystem zur Verfügung? Auf Sensor Durchflusssensor
wirkende äußere
Einflüsse
Daten flusssensor
Topologie
Festlegung
Created by iconsmind.com
der
induktiver
Max.
Durchflusssensor
Initiale
tionen der
bestimmung
Verarbeitung /
Kommunikations-
Übertragungs-
Interpretation
Aufbereitung und
durchflusssensor
protokolle
Zykluszeit*
Plausibilitäts-
Created by jon trillana
Fehler-
from the Noun Project
Bemerkungen
Leitungslänge/ geschwindigkeit* erkennung
from the Noun Project
Kraft (inkl. Druck,Ort der Daten- Vorgehensweise Datengenerierung Visualisierung der prüfung der Daten
Reichweite*
verarbeitung zur initialen gewonnenen
Moment) Temperaturen Datengenerierung
Vibrationen, UmgebungsdruckDaten Strahlung (z.B. Kontakt mit Elektro-
4. Welchen Umgebungsbedingungen wird das
Stöße, Kräfte und Druck durch Umgebungslicht, Medien (z.B. magnetische Noun
Project
Optionen zur
the Nirbhay
from by
Flüssigkeiten Fremdlicht) Wasser, Dampf, Felder
Created
VorverarbeitungKapazitiver
Piezoresistiver Dehnmessstreifen Druckänderung Chemikalien)
Indirekt durch Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
Created by amante de icono
from the Noun Project
from the Noun Project
der
Sensor Sensordaten Sensor (kraftbedingte eines Fluids unter Messung weiterer
from the Noun Project
Sensorsystem ausgesetzt?
h Created by Bonegolem
Beeinflussung Created by Brennan Novak
from the Noun Project net ct
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project
Ken roje
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
from the Noun Project
Created by Postcat
from the Noun Project
Dehnung eines Krafteinwirkung Dehnungen: by u n P
der Messung Ca. 500 m ated e No
Cre m Leistungsfähiges
Linearisierung / Körpers)Strukturierung Analog-Digital- sieheTransformation
Position Filterung a th
der
durch das Chou
fr
Fehlerkompen-
Im Sensorbau- (Konzept des Leitfadens Sensorik für Industrie 4.0
Aufbau von Leitfragen und Werkzeugkästen
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Konzept des Leitfadens Sensorik für Industrie 4.0
Aufbau von Leitfragen und Werkzeugkästen
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Konzept des Leitfadens Sensorik für Industrie 4.0
Aufbau von Leitfragen und Werkzeugkästen
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Agenda 1 Einführung und Motivation 2 Konzept des Leitfadens Sensorik für Industrie 4.0 3 Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel 4 Zusammenfassung Folie 12 © wbk Institut für Produktionstechnik 09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. Schulze
Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Filterprozess zur Industrie 4.0-Ideen-Entwicklung
Filterprozess
Potentiale
Neue Produkte Produk t X
Ideen für
Effiziente Produktion
neue,
Produkte,
Produkt/
Services, Service
Ressourcen / Stärken Effizienz- 4
Eigene Kompetenzen steigerungen
in Bezug auf Industrie 4.0
in Bezug auf Landtechnik 4.0
Werkzeugkasten für Industrie 4.0
Ideen für neue Produkte, Services und Effizienzsteigerungen werden
individuell in einem systematischen Prozess erarbeitet.
Bildquelle: Box Icon, Maximilian Becker; Factory Icon, Laurent Patain; Weight Lifting Icon, James Keuning; Idea icon by Aldric Rodríguez; thenounproject.com
Folie 13 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Geschäftsmodell des Anwendungsbeispiels
Bildquelle: Steinmeyer Gruppe; Repair icon by Gregor Cresnar, Cloud icon by aguycalledgary, Factory icon by Jake Dunham data analytics icon by Leo, Idea icon by Aldric Rodríguez,
thenounproject.com
Folie 14 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Geschäftsmodell des Anwendungsbeispiels
Cloudbasierter 24h-Ersatzteilservice für Kugelgewindetriebe (KGT)
Daten-
interpretation
Fertigungs- Sensordaten
auftrag
Lieferant Kunde
24h
Ersatzteillieferung
Bildquelle: Steinmeyer Gruppe; Repair icon by Gregor Cresnar, Cloud icon by aguycalledgary, Factory icon by Jake Dunham data analytics icon by Leo, Idea icon by Aldric Rodríguez,
thenounproject.com
Folie 15 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Geschäftsmodell des Anwendungsbeispiels
Geschäftsmodell nach St. Gallen Business Model Navigator
Cloudbasierter 24h-Ersatzteilservice für Kugelgewindetriebe (KGT)
Was ist der Nutzen?
• Beim Ausfall eines KGT wird Kunden in spätestens 24h Ersatz geliefert
• Maximale Ausfallzeit wird planbar; weniger lagernde Ersatzteile; geringerer
Inspektions-Aufwand
Wer sind die Zielkunden?
• Anwender, die Ausfälle durch lange Lieferzeiten hatten
• Anwender, deren KGTs schnell verschleißen 24h
• Anwender, die Cloud-Zugang erlauben
Wie setzen wir es um?
• Drahtloser Sensor an KGT, der Ausfall detektieren kann und Sensordaten + Selbstbeschreibung an Cloud
übermittelt
• Anzahl und Nutzung von KGTs im Feld wird transparent Fertigungsaufträge für Ersatz-KGTs werden mit
Vorlauf automatisch getriggert
• Wird ein Ausfall detektiert, wird entweder Kontakt mit dem Kunden aufgenommen oder direkt Ersatz geliefert
Wert für KGT-Hersteller?
• Bessere Planbarkeit der Produktion geringere Fertigungskosten
• Umfassende Felddaten der eigenen Produkte Besseres Produktverständnis und Potential für neue Services
• Komfortabler Service für Kunden Locked-In-Effekt bei Gewöhnung mehr Umsatz
Bildquelle: Steinmeyer Gruppe; Repair icon by Gregor Cresnar, Cloud icon by aguycalledgary, Factory icon by Jake Dunham data analytics icon by Leo, thenounproject.com
Folie 16 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfragen und Werkzeugkästen im Überblick
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 1: Anwendernutzen
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 1: Anwendernutzen
Welcher Nutzen soll durch die Sensoranwendung
entstehen?
Die technische Umsetzung der Sensoranwendung spielt für den
Endanwender zunächst eine untergeordnete Rolle.
Vom Denken in technischen Lösungen sollte zunächst Abstand
genommen und der anvisierte Mehrwert der späteren Zielgruppe
definiert werden.
Mögliche Antwort im Anwendungsbeispiel:
Der Kunde bekommt durch die Sensorik beim Ausfall
schneller einen Ersatz-KGT und hat daher
geringere Ausfallzeiten.
Der Aufwand für Inspektionen wird für den
24h
Kunden reduziert.
Bildquelle: Steinmeyer Gruppe; benefit icon by alvianwijaya; Repair icon by Gregor Cresnar, Cloud icon by aguycalledgary, Factory icon by Jake Dunham data analytics icon by Leo,
thenounproject.com
Folie 19 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 2: Messgrößen
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 2: Messgrößen
Sind die Messgrößen bereits bekannt? Welche sollen erfasst werden? Created by Awesome
from the Noun Project
Die Auswahl der Messgrößen und des Messprinzips stellt gerade bei
neuen Anwendungen eine Herausforderung dar.
Gleichzeitig denken Anwender oft früh in technischen Lösungen und
Sensoranforderungen.
Vor der Entwicklung erster Prototypen ist die Festlegung auf
Messgrößen und Messdatenqualität meist nicht zielführend.
Mögliche Antwort im Anwendungsbeispiel:
Im Beispiel ist die Detektion des finalen
Ausfalls ausschlaggebend.
Mit gezielten Vorversuchen sollten unterschiedliche 24h
Messgrößen und Sensortypen evaluiert werden.
Der Ausfall könnte sich durch bspw. durch Temperatur, Beschleunigung,
oder Körperschall äußern. Bildquelle: VDMA Leitfaden
Sensorik für Industrie 4.0; Steinmeyer Gruppe; Repair icon by Gregor Cresnar, Cloud icon by aguycalledgary, Factory icon by Jake Dunham data analytics icon by Leo, thenounproject.com
Folie 21 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 2: Messgrößen
Anwendung des Werkzeugkasten Sensortyp im Beispiel
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Temperatur /
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
Wärmestrahlung - +
Widerstands- Infrarot- Thermoelement
thermometer Temperatur-
sensoren
fro reat
fro reat
C
C
m ed
m ed
Created by Awesome
th b
th b
from the Noun Project
e y Se
e y Se
No
No
un rgey
un rgey
Pro D
Pro D
je em
je em
ct ush
ct ush
Durchfluss
ki
ki
n
n
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project
Created byCreated by Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project
Created by Oksana Latysheva
Created by Mello
from the Noun Project
from the Noun Project
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project from
Phamthe from
Phamthe
DuyNoun DuyNoun
Project Project
Phuong Hung
Phuong Hung
Flügelrad- Ultraschall- Magnetisch- Differenzdruck- Schwebekörper-
Created by arejoenah
from the Noun Project
Created by arejoenah
from the Noun Project
Durchflusssensor Durchflusssensor induktiver bestimmung Durchflusssensor
Durchflusssensor
Kraft (inkl. Druck,
Moment)
∆U ∆C ∆R ∆p
tcejorP nuoN eht morf
yahbriN yb detaerC
Created by
from
Phamthe
DuyNoun
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project Created by Yusuf
from the Noun Project
Project
Phuong Hung
Piezoresistiver Kapazitiver Dehnmessstreifen Druckänderung Indirekt durch
Sensor Sensor (kraftbedingte eines Fluids unter Messung weiterer
F Dehnung eines Krafteinwirkung Dehnungen:
Created by faisalovers
from the Noun Project
Körpers) siehe Position
Beschleunigung
∆U ∆C
tcejorP nuoN eht morf
yahbriN yb detaerC
∆R
Created by Yusuf
from the Noun Project
Piezoelektrischer Kapazitiver Dehnmessstreifen Durch Positions-
Sensor Sensor (Dehnung eines änderung: siehe
Körpers durch Position
Beschleunigung)
Hörschall /
Körperschall
Folie 22 © wbk Institut für Produktionstechnik Created by Giovanny
from the Noun Project
Created by Giovanny
from the Noun Project
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. Schulze
Created by Trendy Created by Trendy Created by Trendy
from the Noun ProjectLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 3: Bauraum und Schnittstellen
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 3: Bauraum und Schnittstellen
Welcher Bauraum und welche Schnittstellen stehen für das
Sensorsystem zur Verfügung?
Bauraumrestriktionen erfordern häufig angepasste Sensorsysteme und
verursachen damit hohe Entwicklungs- und Fertigungskosten.
Einheitliche Schnittstellen können für Hersteller wie Anwender Kosten
sparen. Durch technische Anforderungen und Branchen-Vorlieben bleibt
die Variantenvielfalt aber oft bestehen.
Mögliche Antwort im Anwendungsbeispiel:
Bauraum: Der Bauraum darf den Verfahrweg der
KGTs nicht einschränken. Mögliche 24h
Sensorpositionen werden in Vorversuchen evaluiert.
Schnittstellen: Um unabhängig zu bleiben, soll die Energieversorgung
autark und die Datenübertragung drahtlos erfolgen. Zur Umsetzung des
Geschäftsmodells müssen Sensordaten in die Cloud Wifi / Bluetooth.
Bildquelle: Steinmeyer Gruppe; Repair icon by
Gregor Cresnar, Cloud icon by aguycalledgary, Factory icon by Jake Dunham data analytics icon by Leo, dimension icon by Ian Latchmansingh, Plug icon by Fabio Rinaldi; thenounproject.com
Folie 24 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 3: Bauraum und Schnittstellen
Anwendung des Werkzeugkasten Datenverarbeitung im Beispiel
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Topologie Werkzeugkasten
Max. Übertragungs-mechanische
Zykluszeit* Integration
Fehler- Bemerkungen
Leitungslänge/ geschwindigkeit* erkennung
Reichweite*
Sensor-
positionierung
Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Cre m
fro
d by No
ate the
ma
Kir t
rejs jec
And Pro
un
ct
Proje
Noun ay
the Nirbh
from ted by
zur Bestimmung
Crea
der Messgröße Created by amante de icono
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Created by Stephen Kelly
Created by Setyo Ari Wibowo Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project from the Noun Project
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Leistung der Messung des Messung von Messung von Auswertung Creative
eth t
Created by Bonegolem
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
enn jec
Created by Brennan Novak from the Noun Project
Created by Postcat
from the Noun Project
y K P ro
from the Noun Project Created by iconsmind.com
from the Noun Project
primären Effekts
Ca. 500 msekundären sekundären weiterer d b un Leistungsfähiges
from the Noun Project
Daten- r e ate he No
t
an der Wirkstelle Effekten an
(Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 4: Umgebungsbedingungen
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 4: Umgebungsbedingungen
Welchen Umgebungsbedingungen wird das Sensorsystem
ausgesetzt? Created by Awesome
from the Noun Project
Die äußeren Einflüsse und deren Ausprägungen sind so unterschiedlich
wie die Anwendungen selbst.
Die mechanische Integration (Sensorgehäuse etc.) ist ausschlag-
gebend für die Langzeitqualität und häufig ein Hauptkostentreiber.
Die Definition, welchen Einflüssen ein Sensorsystem an welchen
Positionen wie lange ausgesetzt wäre, ist daher immens wichtig.
Mögliche Antwort im Anwendungsbeispiel:
Das Sensorsystem soll Temperaturen bis ~80°C,
Schmierstoffen und Vibrationen über die
Batterielebensdauer (~5 Jahre) standhalten. 24h
Verschiedene Sensortypen, Sensorpositionen und
ggf. Gehäusetypen sind mit den Vorgaben zu prüfen. Bildquelle: VDMA Leitfaden
Sensorik für Industrie 4.0; Steinmeyer Gruppe; Repair icon by Gregor Cresnar, Cloud icon by aguycalledgary, Factory icon by Jake Dunham data analytics icon by Leo, thenounproject.com
Folie 27 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 4: Umgebungsbedingungen
Anwendung des Werkzeugkasten mechanische Integration im Beispiel
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Werkzeugkasten mechanische
Sensortypen und MessprinzipienIntegration
Temperatur /
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
Wärmestrahlung - +
Sensor-
positionierung Δ ate the
Cre m
fro
An Pro
d by No
un
Kir
js t
dre jec
ma
zur Bestimmung
Widerstands- Infrarot- Thermoelement
der Messgrößethermometer Temperatur- Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Messung dessensorenMessung von Messung von Auswertung Creative
fro reat
fro reat
C
C
m ed
m ed
Created by Awesome
th
th
from the Noun Project
e
e
primären Effekts No Se
No Se
sekundären sekundären by
weiterer
by
un rgey
un rgey
Pro D
Pro D
je em
je em
ct ush
Durchfluss ct ush
ki
ki
n
n
an der Wirkstelle Effekten an der Effekten Messdaten zur
Wirkstelle außerhalb der Interpretation
Komponente / (Sensorfusion)
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project
Maschine Created byCreated by
from the Noun
from the Noun
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project
Created by Oksana Latysheva
Created by Mello
from the Noun Project
from the Noun Project
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project Pham DuyPham Duy
Project Project
Phuong Hung
Phuong Hung
Auf Sensor Flügelrad- Ultraschall- Magnetisch- Differenzdruck- Schwebekörper-
Created by arejoenah
from the Noun Project
Created by arejoenah
from the Noun Project
Durchflusssensor
wirkende äußere Durchflusssensor F induktiver bestimmung Durchflusssensor
Einflüsse Durchflusssensor
Created by Andrejs Kirma
p
Kraft (inkl. Druck,
from the Noun Project
Created by Awesome Created by mikicon
from the Noun Project from the Noun Project
Moment) Temperaturen Vibrationen, Umgebungsdruck Strahlung (z.B. Kontakt mit Elektro-
∆U ∆C Kräfte ∆R ∆p
tcejorP nuoN eht morf
yahbriN yb detaerC
Stöße, und Druck durch Umgebungslicht, Medien (z.B. magnetische
Created by
Flüssigkeiten
from
Phamthe
DuyNoun Fremdlicht)
Created by
Wasser, Dampf, Felder
Created by Awesome
from the Noun Project
Project
Phuong Hung
Project
Phuong Hung
from
Phamthe
DuyNoun
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project
Chemikalien) Created by Yusuf
from the Noun Project
Piezoresistiver Kapazitiver Dehnmessstreifen Druckänderung Indirekt durch
Beeinflussung
Sensor Sensor (kraftbedingte eines Fluids unter Messung weiterer
F der Messung Dehnung eines Krafteinwirkung Created by Awesome
from the Noun Project
Dehnungen:
durch das
Created by faisalovers
from the Noun Project
Körpers) siehe Position
Gehäuse
ject
Nou icon
n Pro
Beschleunigung
the by mik
fromated
Cre
Mechanische Magnetische / Thermische
Created by mikicon
from the Noun Project
∆U ∆C
tcejorP nuoN eht morf
yahbriN yb detaerC
Beeinflussung / elektrische ∆R
Beeinflussung
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
/
Dämpfung (z.B. Schirmung Dämpfung
Vibration) Created by Yusuf
from the Noun Project
Piezoelektrischer Kapazitiver
Created by Awesome
from the Noun Project
Dehnmessstreifen Durch Positions-
Gehäuse- Sensor Sensor (Dehnung eines änderung: siehe
integration Körpers durch Position Integration in
Beschleunigung) Zusätzliches Gehäuse
Produktgehäuse
Hörschall /
Folie 28 © wbk Institut für Produktionstechnik
Körperschall
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. Schulze Created by Giovanny
from the Noun Project
Created by Giovanny
from the Noun ProjectLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 5: Eigenschaften des Messsignals
Werkzeugkästen
Werkzeugkasten Sensortyp
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien Temperatur /
Werkzeugkasten mechanische Integration
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
- +
Wärmestrahlung
Sensor-
Topologie Max.
Werkzeugkasten Datenverarbeitung
Leitungslänge/
Übertragungs-
geschwindigkeit*
Zykluszeit* Fehler-
erkennung
Bemerkungen
positionierung Werkzeugkasten
Δ Datenverarbeitung Created
from
by
the
Kirma
Project
Andrejs
Noun
Reichweite* Werkzeugkasten Sensortyp Widerstands-
zur Bestimmung
der Messgrößethermometer
Infrarot-
Temperatur-
Einflüsse aufMessung dessensorenMessung von
Created by Awesome
Thermoelement
t Messung von
Created by Andrejs Kirma
from the Noun Project
Created by Creaticca
from the Agency
Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Creative
Auswertung
t
from the Noun Project
Einflüsse auf
Leistung der Werkzeugkasten mechanische Integration from
Created
Noun
by
Project
the Nirbhay
Messgrößen Sensortypen und Messprinzipien
Durchfluss
Leistung derprimären Effekts
Daten- an der Wirkstelle
sekundären
Effekten an der
sekundären
Effekten
weiterer
Messdaten zur
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Werkzeugkasten Informationsgenerierung
Created by iconsmind.com
from the Noun Project
Daten- Created by Setyo Ari Wibowo
Created by Stephen Kelly
from the Noun Project
Created by amante de icono
from the Noun Project verarbeitung Wirkstelle außerhalb der Interpretation Created by iconsmind.com
from the Noun Project
from the Noun Project Created by Barracuda
verarbeitung Temperatur /
Werkzeugkasten Kommunikationstechnologien
Created by Barracuda from the Noun Project
Schritte zumAuflösung des
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
h Created by Bonegolem Created by iconsmind.com
Sensor- Komponente /
Notwendige (Sensorfusion)
Rechenopera-
from the Noun Project
Notwendige
nnetoject
from the Noun Project
Created by Piotrek Chuchla
from the Noun Project Created by Maja Hedlund
Created by Brennan Novak
-
from the Noun Project
Created by Barracuda
from the Noun Project
Created by Postcat
+
Sensor- from the Noun Project
Auflösung des Sensor-
Created by Barracuda
Notwendige Rechenopera-ted byNoKeun Pr Notwendige
from the Noun Project
from the Noun Project
from the Noun Project
Wärmestrahlung Erzeugen und Messsignals Abtastfrequenz MaschineRechenopera- tionen für Echtzeitfähigkeit /
positionierung Ca. 500 m
Messsignals Abtastfrequenz Rechenopera-
ea the
tionen für Crfro m
Leistungsfähiges
Echtzeitfähigkeit / Δ Created
by
the
Andrejs
Noun
Kirma
Project
Flügelrad- €
„Verstehen“ der Ultraschalldurch- Magnetisch- tionenDifferenzdruck-
der Schwebekörper- Zykluszeit
Kommunikations-
€
from
Chua Schritte zum Auf Sensor Durchflusssensor
zur Bestimmung (Leitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 5: Eigenschaften des Messsignals
Welche Eigenschaften sollte das Messsignal für die
geplante Dateninterpretation haben?
Messsignal-Qualität ist Basis für die technische
Umsetzbarkeit der Anwendung. Hohe Ansprüche an das Messsignal
stellen jedoch einen starken Kostentreiber dar.
Abschied vom „Lösungsdenken“ Frühes Testen verschiedener
Sensorsysteme und Möglichkeiten zur Dateninterpretation, um
Minimalanforderungen an das Messsignal zu definieren
Mögliche Antwort im Anwendungsbeispiel:
Ziel der Dateninterpretation ist die zuverlässige
Detektion von Ausfällen.
24h
Vorversuche an intakten und ausgefallenen KGTs mit
ermöglichen die Anforderungsdefinition.
Zur Detektion könnten Temperatur und Vibration korreliert werden.
Bildquelle: Steinmeyer Gruppe; Repair icon by Gregor Cresnar, Cloud icon by aguycalledgary, Factory icon by Jake Dunham data analytics icon by Leo, thenounproject.com
Folie 30 © wbk Institut für Produktionstechnik
09.03.2018 Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, Prof. Dr.-Ing. habil. V. SchulzeLeitfragen und Werkzeugkästen an einem Anwendungsbeispiel
Leitfrage 5: Eigenschaften
Werkzeugkastendes Messsignals
Informationsgenerierung
Anwendung des Werkzeugkasten Informationsgenerierung im Beispiel
Schritte zum
Erzeugen und
„Verstehen“ der Werkzeugkasten Sensortyp
Daten Created by jon trillana
from the Noun Project
Festlegung der Initiale Aufbereitung und Plausibilitäts-
Messgrößen Vorgehensweise
zur initialen
Werkzeugkasten
Datengenerierung Informationsgenerierung
Sensortypen undder
Visualisierung
gewonnenen
Messprinzipien
prüfung der Daten
Temperatur /
from the Noun Project
Created by Adnen Kadri
Daten
Datengenerierung
- +
Wärmestrahlung
Optionen zur
Schritte zum
Vorverarbeitung
Erzeugen und
„Verstehen“
der derWiderstands-
Sensordaten Infrarot- Thermoelement
Daten thermometer Temperatur- Created by jon trillana
from the Noun Project
Strukturierung
Festlegung der/ sensoren
Linearisierung Initiale Analog-Digital-
Aufbereitung und Transformation
Plausibilitäts- Filterung der
fro rea
fro rea
C
C
m ted
m ted
Created by Awesome
th
th b
from the Noun Project
e
e y Se
Fehlerkompen-
Vorgehensweise und zeitliche
Datengenerierung Wandlung (fallsder
Visualisierung der Daten
prüfung der(z.B.
Daten Daten (z.B.
No Se
No
by
un rge
un rge
Pro y D
Pro y D
je em
je em
ct ush
ct ush
Durchfluss
kin
kin
sation der
zur initialen Verknüpfung ge- erforderlich)
gewonnenen Überführung aus Bandpassfilter,
Datengenerierung wonnener Daten
Messwerte Daten Zeit- in Frequenz- Rauschunter-
bereich mit FFT) drückung)
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project
Optionen zur Created byCreated by Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project
Optionen
Vorverarbeitung zur Modellierung
Created by Oksana Latysheva
Created by Mello
from the Noun Project
from the Noun Project
from
Phamthe
Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project
Project
from
Phamthe
DuyNoun
Project
DuyNoun
Phuong Hung
Phuong Hung
Flügelrad- Ultraschall- Magnetisch- Differenzdruck- Schwebekörper-
Created by arejoenah
Modellierung des durch den
from the Noun Project
der Sensordaten Created by arejoenah
from the Noun Project
Zusammenhangs Durchflusssensor
Menschen Durchflusssensor induktiver bestimmung Durchflusssensor
(z.B. statistisch / Durchflusssensor
Linearisierung / Strukturierung Analog-Digital- Transformation Filterung der
Created by Anne tte Spithoven
from the Noun Project
physikalisch
Fehlerkompen- / und zeitliche
Intuitive Wandlung (falls
Physikalische der Daten (z.B.
Bestimmung von Daten (z.B.
Bestimmung
Created by Arafat Uddin
from the Noun Project
Bestimmung von
Created by Arafat Uddin
from the Noun Project
Kraft (inkl. Druck,
erfahrungs-
sation der Verknüpfung
Beschreibung ge-
des erforderlich)
Beschreibung des Überführung
Bezugswerten aus
für Bandpassfilter,
starrer oberer / Eingriffsgrenzen
Moment)
∆U ∆C Daten Prozesses ∆R zur Zeit-∆p
tcejorP nuoN eht morf
basiert)
yahbriN yb detaerC
Messwerte wonnener
Zusammenhangs in Frequenz-
Eingriffsgrenzen Rauschunter-
unterer mit veränderl.
und Definition von Ableitung von bereich
(z.B. mit FFT)
Standard- drückung)
Eingriffsgrenzen Bezugswert (z.B.
Created by
Regeln Regeln abweichungen)
from
Pham the
DuyNoun Created by Oksana Latysheva
from the Noun Project Created by Yusuf Mittelwert)
Optionen zur Piezoresistiver Modellierung Kapazitiver
from the Noun Project
Project
Phuong Hung
Dehnmessstreifen Druckänderung Indirektz durch
Modellierung des Maschinelles
durch den
Sensor Sensor (kraftbedingte ! eines Fluids unter Messung weiterer y
F Zusammenhangs Lernen Menschen Dehnung eines Krafteinwirkung Dehnungen:
x b
Created by faisalovers
(Zielsetzungen)
(z.B. statistisch / Körpers) siehe Position a
Created by Anne tte Spithoven
from the Noun Project
from the Noun Project
physikalisch / Intuitive Physikalische Bestimmung von Bestimmung
Created by Arafat Uddin
from the Noun Project
Bestimmung von
Created by Arafat Uddin
from the Noun Project
Beschleunigung erfahrungs-
Created by Arafat Uddin Beschreibungvon
Klassifikation des Erkennung
Beschreibungvondes Beschreibung
Bezugswerten des für starrer oberer /
Dimensions- Eingriffsgrenzen
from the Noun Project
∆U
basiert) ∆C
Zusammenhangs Prozesses zur Eingriffsgrenzen unterer mit veränderl.
tcejorP nuoN eht morf
Datensätzen (z.B. Anomalien in Zusammenhangs Reduktion zur
yahbriN yb detaerC
undspezifische
als
∆R von
Definition von Datensätzen
Ableitung (z.B.Messgrößen
von Standard- Eingriffsgrenzen
Auswahl zu Bezugswert (z.B.
Regeln
Ereignisse) Regeln
(Anomaly abweichungen)
und Unbekannten nutzender Daten Created by Yusuf
Mittelwert)
from the Noun Project
Piezoelektrischer Kapazitiver detection)
Dehnmessstreifen Durchmit Regression
Positions- z
Maschinelles Sensor
Sensor (Dehnung eines ! änderung: siehe
Schritte zur y
Lernen Körpers durch Position x b
Evaluation (Zielsetzungen) Beschleunigung) Created by Awesome
from the Noun Project
a
Hörschall / Arafat Uddin Created by jon trillana
Created by Creaticca
from
Creative Noun Project
the Agency
Institut für ProduktionstechnikKlassifikation von Erkennung von Beschreibung des Dimensions-
Created by jon trillana
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Folie 31 ©bywbk
Created
Körperschall
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Datensätzen (z.B. Anomalien in V. Schulze
Zusammenhangs Reduktion zur
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09.03.2018 Feldtest des
Prof. Dr.-Ing. J. Fleischer, Visualisierung
Prof. Dr.-Ing. G. Lanza, der Dr.-Ing.der
Prof. Review habil. Beurteilung der Created by Giovanny
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