Was ist bei der Auswahl eines Data Historians zu beachten?

Die moderne Fertigungsindustrie ist eine dynamische Umgebung, in der sich Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnologie (OT) überschneiden. Mit den heutigen IoT-Sensoren (Internet of Things) ist es möglich, mehr Daten als je zuvor zu sammeln und zu analysieren. Die Analyse und Nutzung unstrukturierter Rohdaten kann jedoch eine Herausforderung für herkömmliche Datenbankprogramme darstellen, die überwiegend für die Verwaltung von Daten-Beziehungen entwickelt wurden. Infolgedessen ist die Nachfrage nach Tools wie Data Historians gestiegen, die die spezifischen Anforderungen an die Erfassung, Analyse und Archivierung von Prozessdaten erfüllen, die herkömmliche Datenbanken nicht erfüllen können.

Hier kommt der vollumfängliche Process Historian von COPA-DATA ins Spiel eine Echtzeitlösung für eine erfolgreiche Kombination von IT und OT.

Was ist ein Data Historian?

Ein Data Historian ist ein Tool für die Aufzeichnung von industriellen Automatisierungsdaten wie etwa Daten von IoT-Sensoren einer Anlage. Mit den gewonnenen Daten können Unternehmen ihre Leistung effizienter überwachen, Maschinen-Anomalien reduzieren und so die Qualität erhöhen und Möglichkeiten identifizieren, um mit Echtzeit-Transparenz aller Prozesse einen Wettbewerbsvorteil zu schaffen.

Process Historians kamen in den späten 1980er Jahren mit industriellen Automatisierungstools wie SCADA-Systemen (Supervisory Control and Data Acquisition) auf. Als Wegbegleiter zu SCADA kamen sie zunächst in Branchen wie der chemischen Produktion, der Öl- und Gasindustrie, der Pharmaindustrie und der Versorgungswirtschaft zum Einsatz. Sie sind eine praktische Ergänzung für Unternehmen, in denen Systemverfügbarkeit und Zuverlässigkeit entscheidend sind. Inzwischen haben sie sich jedoch auch in zahlreichen anderen Branchen bewährt und bieten mittlerweile zusätzliche Funktionen.

Historians verarbeiten im Allgemeinen zwei verschiedene Arten von Daten: Zeitreihendaten und ereignisbasierte Daten.

Zeitreihendaten stammen von Prozessdaten von Anlagensensoren, die in bestimmten Intervallen erfasst werden. Diese Daten können von analogen Daten wie der Geschwindigkeit oder dem Kühlmittelstand einer Maschine bis hin zu aggregierten Daten wie gleitenden Mittelwerten und digitalen Messwerten reichen.

Historians erfassen ereignisbasierte Daten als Reaktion auf vordefinierte Bedingungen. Anwender konfigurieren die Kriterien, bei denen der Historian ausgelöst wird, um Daten wie Alarme und chronologische Ereignislisten aufzuzeichnen und weiterzuleiten.

Funktionen und Anwendungen

Typische Funktionen und Anwendungen eines Data Historians

Die Hauptaufgabe von Process Historians besteht darin, Zeitreihendaten im gesamten industriellen Ökosystem zu erfassen und zu speichern. Diese Tools bieten daher Funktionen, die sie für viele Anwendungsbereiche ideal machen. Fertigungsfachleute und Ingenieur:innen in den verschiedensten Branchen nutzen sie, um Anlagen und Prozesse effektiver zu planen, zu prognostizieren, zu terminieren und zu verwalten.

Datenerfassung

In der heutigen Fertigungsumgebung gibt es Tausende von Touchpoints für Daten, von Prozessen bis zu Anlagen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Sensoren.

Mit einem vollumfänglichen Process Historian können Sie Daten für alle relevanten industriellen Messgrößen, die sensorisch aufgenommen werden können, erfassen und sammeln. Mit zenon können Sie zum Beispiel industrielle Prozessdaten wie Metriken zur Qualitätssicherung, Produktions-KPIs sowie analoge Werte wie Temperatur und Durchflussmenge zentral speichern.

Speicherung und Archivierung von Daten

Zeitreihendaten werden systematisch erfasst. So fallen schnell große Datenmengen an. Process Historians verfolgen verschiedene Ansätze, um Redundanzen zu beseitigen und Dateien für die Archivierung zu komprimieren. Dabei nutzen sie komplexe Algorithmen zur Verringerung des Speicherbedarfs.

Für die Archivierung verwendet zenon Historian 360 sein eigenes Binärdateiformat. Außerdem unterstützt er den Datenexport, um den Speicherbedarf zu reduzieren. Diese Archive bleiben unveränderbar und können zur einfachen Abfrage in einen lokalen Speicher übertragen werden.

Weiterleitung von Daten

Datenspeicherung und -archivierung sind zwar wesentliche, aber nicht die einzigen Funktionen, die eine leistungsstarke Process Historian-Plattform bieten muss – ebenso wichtig ist die Weiterleitungsfunktionalität. Das Ziel der Weiterleitung besteht im Wesentlichen darin, die Vollständigkeit der Daten sicherzustellen. Wenn ein On-premise-Historian die Verbindung zu einer Remote-Datenbank verliert, kann dies zu Datenlücken und ungenauen Analysen führen. Eine vollumfängliche Lösung schaltet in diesem Fall automatisch auf lokale Datenspeicherung um. Sobald die Verbindung wiederhergestellt ist, leitet der Historian die erfassten Daten weiter.

Schnittstellen des Historian

Das moderne industrielle Datenökosystem ist komplex und umfasst zahlreiche Infrastrukturkomponenten, Sensoren und Geräte, die harmonisch zusammenarbeiten, um Betriebsabläufe zu unterstützen. Manchmal befindet sich der Process Historian an einem externen Standort und verwendet separate Schnittstellen, um eine reibungslose Kommunikation zwischen Endpunkten und der Plattform zu gewährleisten ohne in den Prozess selbst einzugreifen. Diese spezialisierten Schnittstellen werden vor Ort bereitgestellt, um zuverlässige Verbindungen mit Sensoren in der Nähe herzustellen, relevante Daten zu erfassen oder zu archivieren und sie an die primäre Historian-Plattform zu übertragen.

Datenvalidierung

Eine ganzheitliche Historian-Lösung umfasst Funktionen zur Datenvalidierung, bei der die Daten mit Ihren Metadaten abgeglichen werden. Je nach Anwendung umfassen diese Metadaten – oft Tags genannt – Informationen wie die Maßeinheit, die Abfragefrequenz und die Datenquelle. Nicht alle Ihre Metadaten sind für die jeweiligen Analysen, die Sie durchführen möchten, relevant. Aber sie sind wertvoll für die Sortierung und Überprüfung, um sicherzustellen, dass Sie für die Analyse die richtigen Daten extrapolieren.

Analyse und Visualisierung von Daten

Mit der idealen Historian-Lösung können Sie nicht nur Daten erfassen und organisieren, sondern sie auch sinnvoll modellieren und visualisieren. Dies geschieht mithilfe von Tools wie einfachen Grafiken und Diagrammen bis hin zu komplexen Overlays mit detaillierten Ansichten und Vergleichen. Glücklicherweise verfügen moderne Historians über intuitive Funktionen, mit denen Sie Zeitreihendaten auf der Grundlage logischer Beziehungen gruppieren, Berechnungen hinzufügen und ereignisbasierte Filter kombinieren können, um Ihre Analyse und Visualisierung anzupassen.

Data Historians vs. Datenbanken

Data Historians und Datenbanken: Gibt es einen Unterschied?

Da ein Process Historian Daten erfasst, handelt es sich um eine Datenbank? Die einfache Antwort lautet ja, doch gibt es zahlreiche Unterschiede zwischen einem Process Historian und einer relationalen Datenbank.

Erstens unterscheiden sich Process Historians von Standarddatenbanken darin, welche Fragen sie beantworten. Relationale Datenbanken sind zum Beispiel ideal, um Informationen über das Auftragsvolumen von Kunden zu liefern. Der Historian hingegen ermöglicht es, Daten wie die Standardabweichung zwischen zwei Produktionsläufen nachzuvollziehen.

Process Historians arbeiten in Echtzeit und müssen in rauen, schnelllebigen Industrieumgebungen performant Informationen sammeln. Daher bieten gut konzipierte Historians höhere Lese- und Schreibgeschwindigkeiten als Standarddatenbanken. Außerdem sind sie so konstruiert, dass sie den Anforderungen in der Fertigung standhalten.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied von Historians ist ihre Fähigkeit, die erfassten Daten zu transformieren und komprimieren, um den Speicherplatz effizienter zu nutzen. Umgekehrt wachsen relationale Datenbanken oft stetig an, da Unternehmen weitere Felder und Datenbeziehungen hinzufügen. Dies erfordert natürlich mehr Speicherplatz und ist im Gegensatz zu einem Process Historian oft auch zeitaufwändiger zu pflegen.

Schließlich haben Process Historians gegenüber Standarddatenbanken einen klaren Vorteil bei der Implementierung. Durch die Verwendung gängiger Kommunikationsprotokolle kann ein Historian schnell und ohne die oft erforderliche individuelle Programmierung von relationalen Datenbanken bereitgestellt werden. Die schnellere Implementierung bedeutet auch eine kürzere Amortisationszeit.

Brauchen Sie einen Data Historian?

Die Entscheidung, ob Sie einen Process Historian brauchen, kann auf den ersten Blick schwierig erscheinen. Sie sollten überlegen, welche Ziele Sie mit den Daten, die Sie von Ihren IoT-vernetzten Geräten sammeln und analysieren, erreichen wollen. Diese Lösungen sind ideal für die Erfassung und Gewinnung wertvoller Erkenntnisse für Anwendungen wie:

Verfolgung von Produktions- und Maschinenausfallzeiten für eine effektivere Planung und Terminierung
Diagnose, Wartung, Überwachung und Fehlerbehebung von Industrieanlagen zur Vermeidung ungeplanter Ausfallzeiten
Automatische Erstellung regulatorischer Dokumentationen über den gesamten Produktionszyklus hinweg, um den manuellen Aufzeichnungsaufwand zu reduzieren
Empfang von Echtzeit-Ereigniswarnungen für schnelleres Eingreifen
Rationalisierung von Arbeitsabläufen für mehr Effizienz und Ressourcenoptimierung
Überwachung von Fehlern innerhalb bestimmter Zeiträume zur Ursachenermittlung

Auswahl eines Data Historians

Was ist bei der Auswahl einer Data Historian-Softwareplattform zu beachten?

Bei der Auswahl einer Process Historian-Software gibt es nicht den einen richtigen Ansatz für jedes Unternehmen. Doch es gibt zahlreiche wichtige Faktoren, die bei der Auswahl zu berücksichtigen sind. Die Gewichtung der einzelnen Faktoren hängt von den individuellen Anforderungen Ihres Unternehmens und Ihres Personals ab.

Einfache Bereitstellung und Nutzung

Process Historian-Plattformen unterscheiden sich stark in ihrer internen Architektur, ihren Integrationskapazitäten und ihrer Benutzerfreundlichkeit. Es ist daher wichtig, vor allem eine einfach bereitzustellende und benutzerfreundliche Lösung zu wählen. Wenn die Implementierung und Wartung einer Plattform sehr komplex sind, belastet dies Ihr IT-Team zusätzlich. Die Datenerfassung und -analyse wird schwieriger, und es bleiben Datenlücken bestehen. Ebenso können schlechte Benutzererfahrungen zu längeren Einführungszyklen und höherem Widerstand der Endbenutzer:innen führen. Mit zenon Historian 360 lösen Sie diese beiden Herausforderungen. Sie erhalten eine Plattform mit minimalem Bereitstellungs- und Wartungsaufwand und Ihre Endbenutzer:innen ein individuell konfigurierbares Dashboard und eine benutzerfreundliche Oberfläche.

Integrierbarkeit

Ihre Process Historian-Lösung muss mit Ihren bestehenden Ressourcen zusammenarbeiten, um eine sinnvolle Datengewinnung zu ermöglichen. Daher müssen Sie die Integrationsfähigkeiten einer Plattform berücksichtigen, bevor Sie sich entscheiden. Funktionen wie Application Programming Interfaces (APIs) und integrierte Treiber unterstützen die ganzheitliche Datenerfassung aus Ihren unterschiedlichen Systemen.

Mit zenon verfügen Sie über robuste Konnektivität mit über 300 nativen Treibern, Process Gateways und IIoT Services für Integrationen mit Drittsystemen. Erfassen Sie die benötigten Daten von Ihrem SCADA-System, Ihrer ERP-Software und anderen vernetzten Quellen auf einer zentralen Plattform, um schnellere datenbasierte Entscheidungen zu ermöglichen.

Datenqualität

Ihre Sensoren zur Datenerfassung sind wichtig, um wertvolle Informationen aus Ihren Fertigungsprozessen und -anlagen zu gewinnen und aufzuzeichnen. Wenn diese Sensoren nicht korrekt auf Metadaten wie Maßeinheiten, Anlagen und Quellen abgestimmt sind, können Abweichungen auftreten, die die Genauigkeit und Nützlichkeit der erfassten Daten stark einschränken können.

Eine vollumfängliche Process Historian-Plattform wie zenon hilft, diese Probleme zu lösen. Sie können Daten schnell und einfach für die lokale Speicherung in verschiedenen Formaten exportieren, anhand von Metadaten validieren, archivieren und für die Analyse extrahieren. Ein SQL-Export erzeugt zum Beispiel Klartextdateien, die ihre Integrität für die Verwendung mit der zenon Service Engine bewahren.

Bereitstellung on-premise oder in der Cloud

Eine weitere wichtige Überlegung für Ihr Unternehmen ist, ob die Bereitstellung on-premise oder in der Cloud erfolgen soll, denn beide haben Vor- und Nachteile. Wenn Sie sich beispielsweise für eine On-premise-Implementierung entscheiden, wird Ihre Process Historian-Lösung auf Ihren lokalen Servern gehostet. Dies kann die Datensicherheit und Zuverlässigkeit durch dedizierte Verbindungen erhöhen.

Die zenon Software-Plattform bietet hingegen komfortablen Zugriff über jedes vernetzte Gerät und hebt Daten von der Prozessebene bis hinauf in cloudbasierte Anwendungen. Wenn Sie mit einem bewährten Partner wie COPA-DATA zusammenarbeiten, profitieren Sie zudem von leistungsstarken Integrationen, Ausfallsicherheit und einer Expertise, die in die kontinuierliche Verbesserung der Plattform einfließt.

Support, Dokumentation und Benutzer-Community

Ihr Process Historian muss aus Ihren zahlreichen vernetzten Quellen große Datenmengen extrahieren, organisieren und analysieren, wobei jede Informationsebene die Komplexität weiter erhöht. Sie benötigen daher eine Lösung, die robusten technologischen Support, detaillierte Schulungsressourcen und eine aktive Benutzer-Community für den Wissensaustausch bietet.

Wenn Sie sich für zenon Historian 360 entscheiden, haben Sie Zugang zu Ressourcen wie dem Self-Service-Portal, in dem Sie Antworten auf Ihre Fragen finden. Sie können sich auch eine Reihe von Video-Tutorials ansehen, sich mit exklusiven Trainingsprogrammen in der zenon Academy zertifizieren lassen und über unsere aktive Benutzer-Community vom gegenseitigem Know-how profitieren. Außerdem erhalten Sie über unsere Professional Services zusätzliche Unterstützung oder Hilfestellung.

Kosten

Zuletzt sollten Sie prüfen, inwieweit eine potenzielle Lösung in Ihr Budget passt, denn eine kosteneffiziente Beschaffung ist ein wichtiger Faktor für das Unternehmenswachstum. Einige Process Historian-Plattformen können Kosten verursachen, die auf den ersten Blick nicht ersichtlich sind. Beispielsweise kann eine Lösung mit einem Lizenzmodell, das nach der benötigten Datenkapazität abgerechnet wird, schnell zu hohen Kosten führen. Ebenso müssen Sie die anfänglichen Bereitstellungskosten und die mit der langfristigen Wartung und dem Support der Plattform verbundenen Ausgaben berücksichtigen. Typischerweise sind diese Kosten für On-premise-Historians höher als für cloudbasierte Lösungen.

Data Historian-Software-Markt

Der Data Historian-Software-Markt

Der derzeitige Markt für Process Historians ist groß und entwickelte sich aus der Notwendigkeit heraus, Daten aus industriellen Automatisierungslösungen zu erfassen, zu organisieren, zu speichern und zu analysieren. Mit der zunehmenden Automatisierung in modernen Industrieumgebungen wurde es immer schwieriger, Daten mit den vorhandenen Tools zu extrahieren und zu analysieren. Mit dem Aufkommen der IoT-Technologie erlebte der Markt einen Boom, und es entstand die Notwendigkeit, die Datenerfassung von diesen Innovationen zu integrieren.

Viele Expert:innen gehen heute davon aus, dass der Markt auch in den kommenden Jahren stetig wachsen wird, da Process Historians für zahlreiche Branchen und Anwendungsbereiche eine sinnvolle Investition darstellen. Verschiedene Faktoren werden dieses erwartete Wachstum ankurbeln:

Zunehmender Fokus auf die Verbesserung der industriellen Leistung: Jedes Unternehmen hat seine eigenen Key Performance Indicators. Nur durch die Verfolgung dieser aussagekräftigen Kennzahlen, die zur Weiterentwicklung beitragen, können Verbesserungsmöglichkeiten identifiziert werden. Historians ermöglichen die Datenerfassung für jeden Prozessaspekt, um mehr Transparenz zu schaffen und die Effizienz in wettbewerbsintensiven Branchen zu steigern.
Ausweitung der IoT-Infrastruktur und -Anwendungen: Bei einem Großteil der heutigen industriellen Prozessdaten handelt es sich um unstrukturierte Informationen, die möglicherweise die Kapazitäten herkömmlicher relationaler Datenbanken sprengen. Je mehr IoT-Sensoren Anwender:innen einsetzen und je mehr neue Möglichkeiten sie für deren Nutzung ausloten, desto größer wird die Datenmenge. Process Historians lösen dieses Problem durch Skalierbarkeit und Interoperabilität – sie können wachsen und isolierte Daten zu einem zusammenhängenden Bild zusammenfügen.
Vermehrter Einsatz von Big Data in zahlreichen Wirtschaftszweigen: Unternehmen gewinnen durch ihre Datenanalysen immer wertvollere Erkenntnisse, und immer mehr Branchen erkennen, dass ihre Daten einen Wettbewerbsvorteil schaffen und das Wachstum fördern. Process Historians nutzen Echtzeitstatistiken, um in dynamischen Umgebungen in allen Wirtschaftszweigen eine bessere Agilität und Resilienz zu erreichen.

zenon Historian 360

Was ist der zenon Historian 360?

zenon ist eine leistungsstarke, vollumfängliche Lösung für die Datenerfassung, deren Geschichte bis ins Jahr 1987 zurückreicht und die sich weltweit als innovative Plattform für die Kombination von IT und OT etabliert hat. Er ist somit eine treibende Kraft bei der Unterstützung der industriellen Automatisierung und digitalen Transformation.

zenon wird kontinuierlich weiterentwickelt, um die Anforderungen verschiedener anspruchsvoller Branchen zu erfüllen:

Als Process Historian-Lösung bietet zenon Historian 360 folgende Funktionalitäten:

Früheres Erkennen von Unregelmäßigkeiten, indem wichtige Prozessdaten von jedem vernetzten industriellen Touchpoint aufgezeichnet werden, mit über 300 integrierten nativen Treibern, die Standardkommunikationsprotokolle unterstützen
Einrichtung einer einzigen zuverlässigen Datenquelle durch Anbindung an die bestehende Infrastruktur und zentrale Speicherung von Daten aus Drittsystemen
Unterstützung einer unbegrenzten Anzahl von Archiven und Archivvariablen, die parallel arbeiten können
Ganzheitliche und detaillierte Visualisierung komplexer Daten durch Modellierung der Daten mit der zenon Report Engine
Präzise Identifizierung von Qualitätsproblemen und automatische Erstellung von Dokumentationen mit Zeitstempeln in Millisekundenschritten
Archivierung von Daten in einem proprietären Binärformat

Tiefere Einblicke mit COPA-DATA

Mit unserem zenon Historian 360 können Sie Prozessdaten aus unterschiedlichen Quellen erfassen, organisieren, analysieren und zentral speichern, um eine einheitliche Echtzeitansicht Ihres gesamten Unternehmens zu erhalten. Als cloudnative Lösung bietet zenon Historian 360 unvergleichliche Konnektivität zu kostengünstigen Preisen.

Sprechen Sie das COPA-DATA-Team online an und erfahren Sie mehr darüber, wie zenon Historian 360 die Erfassung und Analyse der industriellen Prozessdaten Ihres Unternehmens optimieren kann.

The high level of risk present in the pharmaceutical industry has made many manufacturers hesitant to move away from paper documentation and embrace the total digitalization of the manufacturing plant. As drug patents expire, however, production efficiency becomes increasingly important. At COPA-DATA, we have developed our pharmaceutical manufacturing software zenon to help companies overcome industry challenges and optimize their processes using innovative technology.