Ihre Herausforderungen bei der Visualisierung von IoT-Daten

Der Einsatz intelligenter Sensoren und Aktoren zur Verbesserung verschiedener Geschäftsprozesse ist ein wesentlicher Bestandteil eines umfassenden Automatisierungs- und Digitalisierungskonzepts. Das IoT bietet die Möglichkeit, die Leistung intelligenter Maschinen und Echtzeit-Analyse zu nutzen, um die erhaltenen Prozess- oder Anlagen-Daten zu verwerten. Ohne eine ordentliche Verarbeitung und Visualisierung, sind die riesigen Datenmengen jedoch völlig nutzlos.

Deshalb spielen visuelle Analysewerkzeuge innerhalb des IoT-fähigen Ökosystems eines Unternehmens eine wichtige Rolle. Die Gewinnung von Erkenntnissen aus Daten ist einer der Hauptfaktoren für die Initiierung neuer IoT-Projekte und stellt, insbesondere aufgrund der großen Menge an unübersichtlichen Daten, eine erhebliche Herausforderung dar. Eine gute und sinnvolle Visualisierung der Sensordaten schafft dabei Abhilfe. Dabei spielt die Wahl der richtigen Werkzeuge eine große Rolle, welche sich je nach Form und Menge der Daten voneinander unterscheiden.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Visualisierung ist die Datenverwaltung. Die Daten sollten effizient integriert und auf verschiedenen Systemen und in verschiedenen Anwendungen, einschließlich Browsern und mobilen Endgeräten, präsentiert werden können. Um die Funktionalität entsprechend der Größe und Dimension der Daten anzupassen, müssen visuelle Analyseverfahren hoch performant sein und auf einer skalierbaren Infrastruktur basieren. Dennoch sollte das evaluierte Werkzeug nicht nur effizient, sondern auch kostengünstig sein.

Ihre Vorteile durch den Einsatz von Datenvisualisierungstools für IoT-Anwendungen

Trotz der Herausforderungen gibt es verschiedene Möglichkeiten, Nutzen aus visualisierten IoT-Daten zu ziehen. Letztendlich werden strukturiert und unstrukturiert generierte Daten verwendet, um komplexe Informationsblöcke grafisch darzustellen. Interaktive Werkzeuge kombinieren automatisierte Datenanalyse mit einer intuitiven Schnittstelle für die Interaktion, um die Kontrolle des Datenanalyseprozesses für den Benutzer zu ermöglichen. Die Darstellung von Informationen in einem grafischen Format hilft, wertvolle und verständliche Erkenntnisse zu gewinnen, die für die Entscheidungsfindung genutzt werden können.

Eine andere Art der Nutzung wäre die Zerlegung eines komplexen Prozesses in Details, um das Verständnis von technischen Einzelheiten und Einflussfaktoren zu verbessern. Die Integration der neuen Daten, die von Sensoren gewonnen werden, mit den vorhandenen Daten, die in der gesamten Organisation gesammelt wurden, hilft, verschiedene Beziehungen zu analysieren, Korrelationen darzustellen und könnte sogar ein neues Licht auf die Marktchancen werfen.

Daher sind Datenvisualisierung und Dashboards bei sämtlichen IoT-Themen nicht wegzudenken – Beginnend bei der einfachen Darstellung von Messdaten in Form von Diagrammen, wie es beim Condition Monitoring der Fall ist, über ganze Produktionsleitsysteme, bis hin zur 3-D-Visualisierung von einzelnen Bauteilen oder gar vollständige Anlagen. Doch auch bei Themen wie Asset Tracking oder Fleet Management spielen Visualisierungen eine bedeutende Rolle.

Die Funktionsweise von IoT-Dashboards & Visualisierung

Im Folgenden wollen wir einen detaillierten Blick auf die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten von Visualisierungen werfen.

Enterprise Ressource Planning (ERP)

Bei ERP handelt es sich um eine betriebswirtschaftliche Software, die das Steuern einzelner Geschäftsprozesse ermöglicht, von denen einige in der untenstehenden Grafik dargestellt sind. Die Kunst ist nun, alle Komponenten in einem Tool übersichtlich zu integrieren, um die Interaktion möglichst intuitiv zu gestalten und so die Effizienz zu maximieren. Der Aufbau der Visualisierung ist hierbei der wichtigste Teil.

Mögliche Komponenten eines ERP-Systems.Quelle: eigene Darstellung

Manufacturing Execution System (MES)

MES setzt in der Automatisierungspyramide eine Ebene unter ERP an und dient der Mensch-Maschine-Interaktion. Für eine detaillierte Beschreibung des Zusammenhangs zwischen MES und ERP bietet sich der MES Artikel an. Die Visualisierung muss in diesem Fall Aufschluss über relevante Maschinendaten geben und den Eingriff in den Produktionsprozess gewähren. Dazu gehört auch eine Art Gerätemanagement, welches einen Überblick über die einzelnen Geräte/Maschinen zur Verfügung stellt. Wertvolle Daten sind beispielsweise der aktuelle Status der Maschine sowie die Beziehung zu den anderen Geräten der Anlage.

Wichtig ist an dieser Stelle ein Authentifizierungsverfahren, da nicht jeder Mitarbeiter in der Lage sein sollte, den Produktionsprozess zu beeinflussen, aber dennoch Zugriff auf bestimmte Produktionsdaten benötigt. Dasselbe gilt auch für das ERP-System. Daraus ergibt sich, dass eine Komponente für die Benutzerverwaltung benötigt wird, die ebenfalls Teil der Visualisierung ist.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, eine Visualisierung web-basiert umzusetzen. Besonders geeignet sind hierfür die Frameworks Angular und Vue.js, sowie die JavaScript Library React oder das Open Source Programm Grafana. UI-Komponenten-Bibliotheken wie Angular Material, Primeng oder Bootstrap erleichtern die Gestaltung der Visualisierung spürbar. Für eine übersichtliche Datenauswertung werden meistens Charts oder Diagramme benötigt, Beispiele hierfür sind Line Charts, Pie Charts, Gauge Charts, Bar Charts oder auch Radar Charts.

Im Bereich Energiemanagement kommt häufig das so genannte Sankey-Diagramm für die graphische Darstellung von Mengenflüssen zum Einsatz. Die Mengen werden hierdurch mengenproportionale, dicke Pfeile dargestellt. Das Sankey-Diagramm eignet sich zum Beispiel für die Erstellung eines Energiefluss-Diagramms, das den Energieumsatz/Zeiteinheit eines technischen Prozesses darstellt.

Die folgende Grafik zeigt beispielhaft das Energieflussdiagramm eines Kohlekraftwerks. Der Eingangspfeil steht dabei für die zugeführte chemische Energie der Kohle, also 100% der gesamten, theoretisch verfügbaren Energie. Abzüglich der dargestellten Verluste ergibt sich eine praktisch verfügbare, elektrische Energie von 42% der zugeführten Gesamtenergie.

Energieflussdiagramm eines Kohlekraftwerks.Quelle: eigene Darstellung

Im Energiemanagement kommt häufig auch ein sogenannter Box-Plot zum Einsatz, der zur grafischen Darstellung der Verteilung eines Merkmals dient. Dabei wird das Minimum, das untere Quartil, der Median, das obere Quartil und das Maximum abgebildet, um so eine übersichtliche Darstellung der robusten Lage- und Streuungsmaße zu ermöglichen.

Ein weiterer Bereich, in dem Diagramme zur Auswertung eine wichtige Rolle spielen, ist die industrielle Bildverarbeitung, die unter anderem für die Durchführung einer automatisierten Sichtprüfung essenziell ist. Für die Schwellenwertermittlung zum Beispiel, kommt oft ein Histogramm zum Einsatz. Des Weiteren ist für Auswertung der 2D/3D-Bildaten ist eine sinnvolle Darstellung essenziell.

3D-Visualisierung/Digital Twin

Ob in der Gamingwelt, Gebäudeplanung oder auch im E-Commerce – 3D-Visualisierungen findet man mittlerweile fast überall. Auch in der Produktion werden sie immer häufiger eingesetzt. Eine 3D-Visualisierung kann so zu einer verbesserten Übersicht von Produktionsprozessen führen und anhand von Simulationen mit realen Messdaten als sogenannter Digital Twin für Testläufe eingesetzt werden.

Für die Realisierung einer 3D-Visualisierung oder Erstellung eines Digital Twins ist der Einsatz eines CAD-Programms notwendig. Ist das Modell erstellt, so kann es mit Test- und/oder Livedaten gefüttert werden.

Unsere Dienstleistungen im Bereich IoT-Dashboards und Visualisierung

Visualisierung ist alles – die beste Anwendung wird Sie und Ihre Kunden nicht überzeugen, wenn sie die relevanten Daten nicht konzentriert und gut aufbereitet darstellen kann. Wir unterstützen Sie bei:

  • der Visualisierung von Geschäftsprozessen, Datenflüssen und Abläufen
  • der Visualisierung von Daten, Auffälligkeiten, Zusammenfassungen
  • dem Einsatz moderner Tools und Frameworks – Grafana, Angular, verschiedene Diagramm-Typen
  • dem Einsatz kommerzieller Tools verschiedener Hersteller (Power BI und andere)
  • der Visualisierung von IoT-Daten mit Augmented Reality
  • der Datenvisualisierung in mobilen Apps

Wie immer gilt: Unser Einsatz gilt Ihrem maximalen Nutzen – Dazu setzen wir die besten Tools für Ihre Herausforderungen ein.

Ihr Ansprechpartner

Novatec_Jonas-Grundler

Jonas Grundler

Head of IoT & Digital Innovation
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Ihr Ansprechpartner Jonas Grundler Head of IoT & Digital Innovation
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