Effizientes Datenmanagement bei statistischen Tests – DIAdem TDM- Datenformat und DataFinder sorgen für Ordnung in der Versuchsverwaltung

Author(s):
Karl Finkl - a-solution GmbH

Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems, ATE/Instrumentation

Products:
NI DataFinder Server Edition, DIAdem

The Challenge:
Entwicklung eines effizienten Suchmechanismus im Datenmanagemensts bei statischen Tests am Beispiel der Qualitätsüberwachung unter Verwendung von DIAdem.

The Solution:
Für Prüfstandsapplikationen stellt das TDM-Format des DataFinders als mächtiges Werkzeug dar und erlaubt die klare Strukturierung aller anfallenden Daten. Alle wichtigen Daten werden in einer Datei abgespeichert.

Kurzfassung

Bei statistischen Tests werden Stichproben aus Fertigungschargen geprüft, um eine Aussage über die Qualität von Fertigungslosen zu treffen. Dazu sind für jedes Teil der Stichprobe Messungen und Auswertungen zur Ermittlung von Merkmalen durchzuführen. Statistische Kennwerte aus den Merkmalen der Stichprobe geben letztendlich Auskunft über die Fertigungsqualität.

Bei dieser Art von Versuchen fallen Daten unterschiedlichster Art an: versuchsbeschreibende (textuelle) Informationen, Gruppen von Messkanälen, Ergebniskanäle und skalare Ergebnisse. All diese Informationen müssen konsistent und versuchsbezogen gespeichert werden. Um bestimmte Versuche miteinander vergleichen zu können, müssen effiziente Suchmechanismen zum Wiederauffinden von Versuchen existieren.

Der  vorliegenden Beitrag zeigt am Beispiel der Qualitätsüberwachung in der Schraubenproduktion, wie mit dem DIAdem TDM-Datenformat die oben beschriebenen Anforderungen elegant umgesetzt werden können und wie auch ohne den Einsatz zusätzlicher Datenbanken die Versuche mit Hilfe des DIAdem DataFinders effizient verwaltet werden können.

Einleitung

Wenn Messdaten, beispielsweise an einem Prüfstand erfasst werden, ist man heute bei weitem nicht mehr damit zufrieden, nur die reinen Messwerte zu speichern, sondern man möchte auch alle Daten, die mit diesen Werten in Zusammenhang stehen, geordnet speichern und vor allem später leicht wiederfinden können.

Ordnung in den Daten- Wiederfinden  mit der Suchmaschine

In DIAdem, der Software für die technische Datenverarbeitung, wurde dieser Kundenanforderung frühzeitig Rechnung getragen. Neben den Funktionen (Bild 1), etwa denjenigen, die für die eigentliche Erfassung von Daten über analoge oder digitale Schnittstellen, das Sichten oder die mathematische Analyse und die Reporterstellung  notwendig sind, wurde in DIAdem ein Datenformat implementiert, das optimal auf das Management von technischen Daten ausgelegt ist (TDM-Technichal Data Management).

Das TDM-Format erlaubt in einem hirarchischem System die Ablage von versuchsbeschreibenden Daten, die Gruppierung von Versuchen, die Ablage von Messreihen in Messkanälen und die Ablage von einzelnen Kennwerten. Die Hierarchie der Daten kann der Benutzer auf einfachste Weise selbst bestimmen. In den Daten bewegt er sich wie mit einem gewöhnlichen Browser.

Selbst die beste Ordnung kann jedoch nicht verhindern, dass bei sehr vielen Versuchen und Daten, die teilweise über Jahre aufgezeichnet werden, das Durchsuchen der Ordner und das Wiederfinden bestimmter Daten mit erheblichem Aufwand verbunden sein kann. Ein neues, mächtiges Werkzeug in DIAdem bringt hier nun Abhilfe. Der neu in die Software integrierte DataFinder ist eine Suchmaschine, mit der wie im Internet nach Daten und Begriffen gesucht werden kann. Dabei helfen Filterfunktionen die Ergebnisse einer Suchanfrage Schritt für Schritt zu verdichten. Selbstverständlich können die Suchanfragen auch in eigene Scripte eingebunden werden und mit boolschen Abfragen verknüpft werden, so dass vollständig automatisierte Auswertungen auf der Grundlage auch langfristig archivierter Daten durchgeführt werden können.

Prüfstände in der Entwicklung wie in der Fertigung helfen die Qualität zu sichern

Messtechnische Überprüfungen von Eigenschaften sind in der Entwicklung wie in der Fertigung grundsätzlich ähnlich. Häufig werden dabei Messwerte mit einem Sollwertbereich verglichen und entsprechend in „gut“ oder „schlecht“ unterteilt. Statistische Verfahren sorgen dafür, dass auch bei Stichproben, etwa bei sehr grossen Losgrößen, aussagekräftige Kennwerte gebildet werden.

Messungen werden aber nicht nur durchgeführt, um eine geplante oder zugesagte Eigenschaft zu überprüfen, sondern dienen auch dazu, Produkte und Prozesse ständig zu verbessern. Insbesondere hierbei ist es wichtig, möglichst viele Eigenschaften der Prüflinge, aber auch des Prüfstandes und der Prüfbedingungen mit zu erfassen, um später Rückschlüsse bezüglich des  Auftretens bestimmter Fehler ziehen zu können, oder um das Potential für Verbesserungen und Kostensenkungen erkennen zu können. Bild 2 zeigt einen typischen Versuchsablauf. Zur statistischen Qualitätskontrolle und zur kontinuierlichen Verbesserung werden  möglichst umfassende Daten zur Versuchsvorbereitung, zur Prüfung selbst und zur Auswertung gespeichert.

Perfekte Applikationen sparen Zeit und Kosten

An einem Beispiel aus der Qualitätssicherung bei der Schraubenproduktion soll die Vorgehensweise konkret gezeigt werden. In Bild 3 sind Elemente der Applikation und deren Ergebnisse zu sehen. Die an einem Prüfstand gewonnen Messdaten für eine gesamte Charge werden übersichtlich in einer einzigen Datei abgelegt, wobei das TDM-Datenformat eine klare Gliederung vorgibt (TDM-Browser links im Bild). Neben globalen Beschreibungen der Eigenschaften in Form von  Metadaten werden sogenannte Kanalgruppen gebildet, in denen sowohl die einzelnen „Versuchsobjekte“, wie auch „Ergebnisse“ (Teilenummer, Fehler, Setzzeit, Drehmoment, Linearität, Versuchsdauer) und Messwerte („Messung n“) abgelegt  sind. Die Kanalgruppe „Ergebnisse“ enthält also ohne weitere Nachbearbeitung der Daten bereits die aus den Messungen extrahierten  Merkmale. Der mittlere Teil des Bildes zeigt oben die grafische Darstellung von Messkanälen und unten extrahierte Merkmalkanäle.

Mit dem DataFinder können Versuchsreihen über eine schnelle Volltextsuche unter Eingabe beliebiger Begriffe und Wildcards wiedergefunden und weiterführend Fragen beantwortet werden. So kann etwa nach allen Versuche, in denen die Ausfallrate größer als x-Prozent war, gefragt werden und die statistische Verteilung des maximalen Drehmoments für diese Ergebnisgruppe ermittelt werden.

Zusammenfassung

Für Prüfstandsapplikationen stellen das TDM-Format und der DataFinder mächtige Werkzeuge dar. TDM erlaubt die klare Strukturierung aller anfallenden Daten, beispielsweise bei Serienmessungen. Alle relevanten Informationen sind in einer einzigen Datei abgespeichert. Der DataFinder hilft beim Wiederfinden der Daten, etwa für Vergleiche, ohne dass der Anwender eine Datenbank einrichten müsste.

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Karl Finkl
a-solution GmbH
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Gröbenzell 82194
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