Maschinendaten nutzen: von der Maschine zur Entscheidung

Maschinendaten werden nützlich, wenn sie eine konkrete Frage aus der Produktion beantworten: Warum steht die Anlage? Wie viele Gutteile liefert eine Schicht? Wann kündigt sich eine Störung an? Der Weg dahin führt über die Datenerfassung an der Maschine, ein vom Büronetz getrenntes Produktionsnetz und eine Auswertung, die Schichtleitung und Geschäftsführung ohne Erklärung verstehen.

Viele Produktionsbetriebe haben Maschinen, die längst Daten liefern könnten, aber niemand liest sie aus. Stückzahlen stehen auf einem Zettel, Stillstände werden am Schichtende aus dem Gedächtnis eingetragen, und die Frage, welche Anlage am häufigsten Probleme macht, beantwortet das Bauchgefühl des Meisters. Ziel ist nicht, möglichst viele Daten zu sammeln, sondern bessere Entscheidungen zu treffen, mit Zahlen aus der eigenen Halle.

Welche Maschinendaten sind für einen KMU-Betrieb wirklich interessant?

Eine aktuelle Steuerung kann viele Werte liefern. Für die meisten Entscheidungen im Betrieb reichen wenige: Läuft die Maschine, steht sie oder ist sie gestört? Wie viele Teile wurden produziert, wie viele davon waren Ausschuss? Welche Störmeldung kam wann? Aus diesen Grunddaten lassen sich Verfügbarkeit, Stillstandsgründe und Auslastung ablesen – also genau die Fragen, die in Besprechungen immer wieder gestellt werden.

• Maschinenzustand: läuft, steht, gestört, in Rüstung
• Stückzahlen und Ausschuss je Auftrag oder Schicht
• Störmeldungen mit Zeitstempel und Dauer
• Prozesswerte, wenn sie für die Qualität entscheidend sind, etwa Temperatur oder Druck
• Energieverbrauch, wenn er je Maschine erfasst werden soll

Wie werden Maschinendaten erfasst: OPC UA, MQTT oder Nachrüstung?

OPC UA ist ein Industriestandard für den Datenaustausch mit Maschinen und Steuerungen. Viele neuere Anlagen bringen einen OPC-UA-Server bereits mit, der Werte strukturiert und mit Beschreibung bereitstellt. MQTT ist ein schlankes Nachrichtenprotokoll: Geräte senden ihre Werte an einen zentralen Vermittler, den Broker, und andere Systeme holen sie dort ab. In der Praxis werden beide oft kombiniert – OPC UA an der Maschine, MQTT für die Weiterleitung an Datenbank und Auswertung.

Ältere Maschinen sprechen oft nur herstellerspezifische Protokolle oder gar keine. Dann helfen Protokollumsetzer oder nachgerüstete Sensoren, etwa ein Stromsensor, der erkennt, ob eine Maschine läuft, oder ein Signal von der Ampel an der Anlage. Für die Frage, wann und wie lange eine Maschine steht, reicht das oft schon aus. Ein Gateway am Rand des Produktionsnetzes sammelt die Daten und gibt sie kontrolliert weiter.

Warum muss das Produktionsnetz vom Büronetz getrennt bleiben?

Das Produktionsnetz, oft OT-Netz genannt (Operational Technology), und das Büronetz (IT) haben unterschiedliche Anforderungen. Maschinensteuerungen laufen häufig mit Betriebssystemen, die keine Sicherheitsupdates mehr bekommen, und ein Ausfall stoppt die Produktion statt nur einen Arbeitsplatz. Die Datenerfassung darf diese Trennung nicht aufweichen. Der übliche Weg: Das Gateway sitzt in einer eigenen Zone zwischen OT und IT, die Firewall erlaubt nur die Verbindungen, die für die Datenerfassung nötig sind, und die Daten fließen von der Maschine weg, nicht umgekehrt.

• Produktionsnetz und Büronetz über getrennte VLANs oder physisch getrennte Netze mit Firewall
• Gateway oder Datensammler in einer eigenen Zone zwischen OT und IT
• Datenfluss möglichst nur in eine Richtung: von der Maschine zur Auswertung
• Kein direkter Zugriff aus dem Internet auf Maschinen oder Steuerungen
• Fernwartung der Maschinenhersteller zeitlich begrenzt und protokolliert

Wo werden die Daten gespeichert und wie werden sie sichtbar?

Maschinendaten sind Zeitreihen: Werte mit Zeitstempel, die laufend dazukommen. Dafür gibt es Zeitreihendatenbanken, die solche Daten speichern und schnell abfragbar machen. Die Auswertung erfolgt über Dashboards, etwa mit einem Werkzeug wie Grafana, oder über Berichte, die automatisch an die Schichtleitung gehen. Wichtiger als ein schönes Diagramm ist, dass die richtige Person zur richtigen Zeit die richtige Zahl sieht: der Schichtleiter den aktuellen Stand an der Linie, die Geschäftsführung die Entwicklung über längere Zeit. Wie man ein solches Kennzahlen-Dashboard aufbaut, beschreiben wir in einem eigenen Beitrag.

Maschinendaten können vollständig im eigenen Betrieb gespeichert und ausgewertet werden. Eine Cloud-Lösung kann sinnvoll sein, wenn mehrere Standorte zusammengeführt werden oder von außen zugegriffen werden soll. Die Entscheidung hängt von Datenmenge, Zugriffswünschen und den Sicherheitsanforderungen ab, nicht von einem Trend.

Was sind sinnvolle erste Schritte?

1. 01Eine Frage festlegen: Welche Entscheidung soll mit Maschinendaten besser werden? Zum Beispiel: Warum steht Anlage X so oft?
2. 02Eine Maschine auswählen: die Anlage, bei der die Frage am dringendsten ist, nicht die modernste.
3. 03Schnittstellen prüfen: Bietet die Steuerung OPC UA oder ein anderes Protokoll, oder braucht es Nachrüstung?
4. 04Netz vorbereiten: Produktionsnetz trennen oder prüfen, Gateway in eigener Zone platzieren, Firewall-Regeln festlegen.
5. 05Wenige Signale erfassen: Zustand, Stückzahl, Störmeldung – und den Stillstandsgrund vom Bediener.
6. 06Eine einfache Anzeige bauen, die Schichtleitung und Meister im Alltag tatsächlich nutzen.
7. 07Nach einer Weile gemeinsam auswerten, was die Daten zeigen, und erst dann die nächste Maschine anbinden.

Welche Rolle spielen KI und Vorhersagen?

Vorausschauende Wartung und KI-gestützte Auswertungen setzen eine saubere Datengrundlage über einen längeren Zeitraum voraus. Wer heute noch nicht weiß, wann seine Maschinen stehen, profitiert zuerst von einer verlässlichen Erfassung und einer klaren Anzeige. KI kann später helfen, Muster in Störungen zu erkennen – sie ersetzt aber nicht das Verständnis des Prozesses. Auch hier fängt KI am falschen Ende an, wenn die Daten darunter fehlen.

Wie NDVDL Maschinendaten im Betrieb nutzbar macht

NDVDL verbindet die Bereiche, die bei der Maschinendatenerfassung zusammenkommen: Netzwerk, Sicherheit, Datenerfassung und Software. Netzwerktechnik ist dabei unser Alltag; bei unseren Kunden sind über 300 Switches im Einsatz. Aus der Zusammenarbeit mit Smartenic im Bereich IoT, Netzwerk und Digital Signage kennen wir die Anbindung verteilter Geräte an ein zentrales System.

Wir kommen in Ihre Halle, klären mit Ihnen, welche Entscheidung besser werden soll, und sehen uns Maschinen, Steuerungen und Netz an. Danach bekommen Sie einen schriftlichen Vorschlag für einen kleinen Start mit einer Maschine. Nach der Umsetzung betreibt und wartet NDVDL Netz, Gateway, Datenbank und Auswertung. Sie haben einen festen Ansprechpartner für das Ganze.