Argumente für die Automatisierung

Überblick

Ingenieure und Wissenschaftler sind jeden Tag mit einer wachsenden Zahl an Herausforderungen konfrontiert. Sie müssen z. B. mit kleineren Teams und weniger Ingenieuren für Projekte auskommen, stehen vor kürzen Entwicklungszyklen und Markteinführungszeiten, sehen sich vor wechselnde Anforderungen und neue Werkzeuge gestellt und sind unter größerem Druck, innerhalb des Budgets zu bleiben. Diese Umstände zwingen sie, ihre Herangehensweise an Anwendungen zu überdenken, damit Aufgaben so schnell wie möglich korrekt und mit geringem Zeit- und Kostenaufwand erledigt werden. Für Anwendungen in der Mess- und Prüftechnik sowie in der Forschung ist eine Vielzahl von Messungen und Datensätzen erforderlich. Eine breite Palette an Messgeräten, von Signalgeneratoren bis hin zu Vektornetzwerkanalysatoren, spielt eine wichtige Rolle in modernen Prüfsystemen. Stand-alone-Messgeräte werden in der Regel auf eine von zwei Arten verwendet: manuell oder über automatisierte Software.

Inhalt

Wann sind manuelle Messungen sinnvoll?

Der manuelle Ansatz bei Messungen beinhaltet ein Messgerät, einen Prüfling, einen Menschen, Stift und Papier und eventuell noch eine Referenztabelle, um Messdaten umzurechnen. Das manuelle Arbeiten mit Stand-alone-Messgeräten ist üblich, wenn einfache Messungen gemacht werden und nicht häufig gemessen werden muss. In diesen Fällen gibt es gewöhnlich wenige Testanforderungen und das Aufzeichnen der Daten spielt eine untergeordnete Rolle. Müssen beispielsweise einmalig Spannungsmessungen durchgeführt werden, ist es sinnvoll, ein Multimeter manuell zu nutzen. Bei diesen Testverfahren ist nur wenig Zeit zur Durchführung und Aufzeichnung der Messung erforderlich. Mit einer automatisierten Lösung ließen sich hier weder Zeit noch Kosten sparen.

 

 

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Mögliche Schwierigkeiten beim Durchführen manueller Messungen

Allerdings ist es eher selten, dass moderne Prüfsysteme nur die Durchführung einer einzigen und unregelmäßigen Messung voraussetzen. Oft sind die ursprünglichen Anforderungen komplexer oder die Anwendungsanforderungen ändern sich im Laufe der Zeit. Manuelle Messungen werden immer komplexer, da Systemanforderungen immer größere Herausforderungen mit sich bringen. In diesen Situationen können automatisierte Testlösungen Zeit, Kosten und Fehler verringern. Bei der Automatisierung handelt es sich um einen PC-gestützten Ansatz, der Software und ein Bussystem nutzt, um die manuelle Steuerung von Messgeräten zu übernehmen. Bus- und Softwaretechnologien haben sich weiterentwickelt, sodass es nun einfacher und kosteneffizienter ist, Stand-alone-Messgeräte zu automatisieren. Ein automatisierter Ansatz kann zudem die Antwort auf einige der folgenden gängigen Schwierigkeiten sein, die bei der Durchführung manueller Messungen auftreten.

 

Fehleranfällige sich wiederholende Messungen

Das manuelle Erfassen von Messungen von autarken Messgeräten kann eintönig und nur schwer ohne Fehler nachzubilden sein. Wenn mit diesen Messgeräten gearbeitet wird, hält man in der Regel Werte per Hand fest oder gibt sie in eine Tabelle ein. Am Ende steht man mit einem Notizblock oder einem Excel-Arbeitsblatt voller Zahlen da. Beide Methoden sind fehleranfällig und die Ergebnisse sind nur schwer nachzustellen oder zu wiederholen, sollte ein neuerlicher Test erforderlich werden. Diese Ergebnisse sind zudem häufig nur der Ausgangspunkt und wahrscheinlich nicht die Angaben, die zum Festhalten der Daten erforderlich sind. Die Zahlen müssen wahrscheinlich mithilfe einer Referenztabelle oder eines Taschenrechners ausgewertet werden, wodurch manuelle Messungen noch komplexer werden. Automatisierte Softwarelösungen weisen nicht die Ineffizienz manueller sich wiederholender Messungen auf und sorgen für genauere Testergebnisse. In Anbetracht der Ausgaben für Prüfausrüstung will man sicherstellen, dass schnell genaue Ergebnisse geliefert werden. Mithilfe eines automatisierten Systems für die Messgerätesteuerung lässt sich der gesamte Messvorgang optimieren. Schlussendlich können so Zeit und Geld gespart werden, da Tests nicht aufgrund menschlichen Versagens wiederholt werden müssen.

 

Verschiedene Signale von unterschiedlichen Messgeräten

Normalerweise werden in einem Messystem mehr als ein Signal oder ein Messgerät verwendet. Ein System, das Analog-/Digitalsignale und mehrere Konfigurationen erfordert, ist z. B. ein System zur Durchführung von Stimulus-Antwort-Tests. Bei diesem Test wird ein Signal von Messgerät Nummer 1 an einen Prüfling geschickt, woraufhin ein Antwortsignal vom Prüfling erfolgt, das vom Messgerät Nummer 2 erfasst werden muss. Das manuelle Auswerten und Aufzeichnen aller Daten dieses Tests wäre schon eine Herausforderung, müsste es nur einmal erfolgen. Man kann sich daher vorstellen, wie zeitaufwendig und fehleranfällig es wäre, wenn dies mehrmals geschehen müsste. Ist eine automatisierte Softwarelösung vorhanden, können mehrere Messungen und Messgeräte in einem einzigen System vereint werden. Softwaretechnologien haben Fortschritte gemacht und so ist es nun möglich, Messgeräte verschiedener Anbieter oder Geräte mit unterschiedlichen Messtypen in ein einziges System zu integrieren, um komplexere Tests zu automatisieren.

 

Datenbasierte Entscheidungen

Aufgabe eines Prüfsystems ist gewöhnlich eine Datenverarbeitung oder Analyse, die eine Aktion erfordert. Zur Erläuterung soll das obige Beispiel um die Anforderung ergänzt werden, dass ein Alarm ausgelöst wird, falls das resultierende Signal des Prüflings einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Diese Anforderung geht damit einher, dass eine datenbasierte Entscheidung aufgrund von Datenverarbeitung und Analyse des Signals getroffen werden muss. Manuell eine datenbasierte Entscheidung, wie das Auslösen eines Alarms, zu treffen, kann unmöglich sofort durchgeführt werden und könnte nicht behebbare Folgen haben. Automatisierte Softwarelösungen bieten erweiterte Analyse- und Signalverarbeitungsroutinen, sodass sich datenbasierte Entscheidungen leicht in Prüfsysteme einbinden lassen. Des Weiteren kann gewährleistet werden, dass Aktionen als Folge der Daten schnell erfolgen, um die Zeit zwischen Routinen zu reduzieren. Infolgedessen kann der Anwender sicherstellen, dass das Messsystem zuverlässige Ergebnisse liefert und dazu beiträgt, kürzere Entwicklungszyklen zu erreichen.

 

Daten speichern und austauschen

Sobald man mehr als einen Datenpunkt erfassen will, kann dies zu Herausforderungen bei der Berichterstellung führen. Viel Zeit ist erforderlich, um Daten manuell festzuhalten, und schon durch einen Fehler des Menschen kann die gesamte Datenaufzeichnung nutzlos werden. Daten sollen nicht nur schriftlich festgehalten werden. Sie müssen interpretiert und relevante Erkenntnisse verdeutlicht werden, um die Testergebnisse zu verstehen. Die aus den Daten gewonnenen Erkenntnisse in Berichten darzustellen und auszutauschen ist nicht immer leicht. Grund dafür ist der zur Bereitstellung der Informationen nötige Arbeitsaufwand. Automatisierte Softwarelösungen nutzen oft neue Technologien, mit denen sich große Mengen an Daten auf Festplatte speichern oder in der Cloud veröffentlichen lassen. Flexible Entscheidungsmöglichkeiten über die Datenspeicherung können das Auswerten und Darstellen der Daten vereinfachen. Mithilfe einer automatisierten Lösungen können Daten fast überall anderen bereitgestellt werden: ob in einer Datei auf der lokalen Festplatte bis hin zur Cloud, inline mit den Messungen oder nach Abschluss der Tests. Diese Auswahlbreite erlaubt es, Ergebnisse schneller auszuwerten und weiterzugeben als es je mit einem manuellen Messsystem möglich wäre.

 

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Die Entscheidung: Für wen eignet sich Automatisierung?

Obgleich manuelle Messungen ihren festen Platz haben, bietet das Automatisieren von Messungen gewisse Vorteile, etwa Zeit- und Kosteneinsparungen. Mit zunehmender Komplexität der Anforderungen an Testsysteme nehmen auch die Herausforderungen im Zusammenhang mit manuellen Messungen zu. Durch Automatisieren von Messlösungen lassen sich allerdings Herausforderungen in Bereichen wie Wiederholung, Datenfehler, Integration mehrerer Signale und Geräte, Entscheidungsfindung, Speicherung und Berichterstellung stark reduzieren. Die Systemdesignsoftware NI LabVIEW steht als eine der führenden Softwareplattformen für die Automatisierung von Messdaten in vorderster Reihe und sorgt dafür, dass Anwender in kürzerer Zeit Testdaten von höherer Qualität liefern können.

LabVIEW zur Automatisierung von Messungen

Bei LabVIEW handelt es sich um eine Softwareumgebung, die eine nahtlose Integration ermöglicht, damit Anwender maßgeschneiderte Systeme zur Messgerätesteuerung erstellen und mit fast jedem Messgeräte über ein beliebiges Bussystem kommunizieren können: von Stand-alone-Messtechnik bis hin zu modularen PXI-Messgeräten. Mit LabVIEW können Messungen in einer Umgebung zusammengeführt werden. Zudem steht eine umfassende Auswahl an Bibliotheken für die Mathematik und Signalverarbeitung bereit, mit denen Daten analysiert und komplexe datenbasierte Entscheidungen getroffen werden können. Zusätzlich können die Ergebnisse über anwenderdefinierte Benutzeroberflächen dargestellt werden und der Anwender kann seine Auswertungen nach Belieben speichern oder in Berichten präsentieren.

 

Nächste Schritte

Mehr über LabVIEW für die Messgerätesteuerung

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