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Backend Mit dem Begriff "Backend" wird derjenige Teil der Software-Anwendung bezeichnet, die auf dem Server läuft und die eingehenden Daten verwaltet und aufbereitet. Im Esima-Projekt wurde das Backend mit Grails 2 umgesetzt. Über eine Weboberfläche zur Konfiguration ist es möglich, das Esima-System an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Es können Grundeinstellungen, wie der Druckluft-Umrechnungsfaktor für die Umrechnung zu Kilowattstunden oder der aktuelle Preis pro Kilowattstunde, aber auch die genauen Schichtdauern eingestellt werden. Weiterhin kann jede Firma die Im Sensorbereich finden viele verschiedene Protokolle Anwendung. Um die Sensoren trotz ihrer unterschiedlichen Protokolle ins Esima-System einzubringen, müssen die Daten gebündelt über die Basisstation laufen, welches die Sensor-Protokolle auf das Ethernet-Netzwerk konvertiert und weiterleitet. Der Nachrichtenaustausch zwischen Basisstation und Backend erfolgt in beide Richtungen und sogar die Sensoren können über die Basisstation vom Backend aus angesprochen werden. Zur Kommunikation wurde ein effizientes Wait-and-response-Protokoll verwendet. Die Nachrichten an die Basisstation wurden zeitlich minimal verzögert, um Überlastungen zu verhindern. Das Esima-Backend arbeitet mit drei verschiedenen Datenströmen von außen: den Sensormesswerten, Maschinendaten und Produktdaten. Die Sensormesswerte stammen aus den einzelnen Sensoren und werden über die Basisstation gesammelt an das Backend weitergeleitet. Auf Grund des hohen Datenaufkommens werden die unverarbeiteten Messwerte nur für 14 Tage in der Datenbank vorgehalten, bevor sie auf Tagesbasis in eine Datei ausgelagert werden. Die Maschinendaten können aus bereits bestehenden Maschinendaten über eine API an das Backend direkt oder angepasst übertragen werden und sind essentiell für die Unterscheidung zwischen produktiver und unproduktiver Energie. Die Produktdaten gelangen ebenfalls über eine API in das Backend. Sie dienen der Erkennung von Produktionsbeginn und Fertigstellung eines Produktes, um die entsprechende Energie ermitteln zu können und dienen als Grundlage für Berechnungen, die auf dem einzelnen Produkt oder dessen Baureihe basieren. In der heutigen Industrielandschaft gibt es sehr viele unterschiedliche, oft proprietäre Definitionen der jeweiligen Maschinendaten. Im Rahmen des Projektes Esima wurden drei sehr unterschiedliche Systeme der Projektpartner Festo, Daimler sowie dem IWF über eine Event-API an das Backend angebunden. Die API für die Maschinen- und Produktevents wurde als einfache Datenbanktabelle umgesetzt. Dieses bringt zwei große Vorteile mit sich, welche sich bereits in der frühen Implementierung zeigten. Zum einen war es jedem Teilnehmer möglich, seine eigenen Maschinendaten selbstständig in Esima zu überführen. So konnte das IWF die bereits existierende, eigene Datenbank der Maschinendaten, über ein einfaches Script zu Esima weiterleiten. Und auch für Festo war es anhand von Datenbanktriggern schnell umgesetzt, dass die Daten im notwendigen Format zugeliefert wurden. Zum anderen lässt sich dort auch ein im Rahmens des Projektes entwickelter Konverter anbinden, welcher komplexere Datenumwandlungen und Systemzugriffe übernehmen kann. Ausgehend von den Basisdaten werden in Esima weitere Datensätze berechnet und angelegt. Dieses umfasst verschiedene Bereiche wie die Energie pro Produkt und pro Stunde, eine Verfolgung der getroffenen Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung, aber auch die Handhabung von Fehlerberichten. Die Daten werden alle unter den Aspekten der Information und Präsentation verarbeitet. Als Grundlage wird die Energie pro Stunde sowie pro Produkt ermittelt und für die Analyse verwendet. Dieses ermöglicht einen Überblick über den Verbrauch einer Maschine über einen Zeitraum. Die Aggregation pro Produkt ermöglicht einen Einblick, welche Produktreihe wieviel Energie und Ressourcen benötigt und ob sich sogar bei individuellen Bauteilen der gleichen Reihe Einflüsse feststellen lassen. Außerdem bietet Esima das Erstellen von Fehlerreports, über welchen die zuständigen Mitarbeiter zeitnah informiert werden und tätig werden können. Ergänzend können die genaueren Energie- und Ressourcenauswirkungen von getroffenen Änderungen und Maßnahmen verfolgt und ausgewertet werden (Maßnahmenverfolgung). Dafür legt man für eine Maßnahme einen Eintrag an und definiert u.a. einen Zeitraum für die Nachverfolgung. Bei Abschluss der Verfolgung kann man das Ergebnis einsehen und bezüglich des Ertrages bewerten. Auch ein Vergleich mit vorherigen Maßnahmen ist möglich. Ein wesentlicher Aspekt der mobilen Interaktion bei Esima ist die nutzergruppenspezifische Darstellung bzw. Filterung von Informationen. Manager, Maschinenbediener und Instandhalter sollen gleichermaßen befähigt werden, an der Prozessoptimierung teilzuhaben und dies auch z.B. in shop floor meetings gemeinsam zu tun. Dazu benötigt jede dieser Zielgruppen unterschiedliche Sichten auf die Produktionsprozesse und Anlagenteile, was bei der Darstellung in der mobilen App berücksichtigt wird. Grundlage für diese individuelle Anpassung ist ein Rollen- und Rechtekonzept, über das die darzustellenden Inhalte gefiltert werden können. Das Backend sieht dazu ein einfaches Rechtemanagement basierend auf Nutzern, Gruppen und Rollen vor. Es wurden Gruppen mit bestimmten Rechten vordefiniert, es ist aber natürlich ebenso möglich, eigene Gruppen zu definieren. Da eine große Produktionsstätte aus vielen einzelnen Hallen und Unterabschnitten sowie vielen Maschinen besteht, und nicht jeder Mitarbeiter sämtliche Maschinen und Abschnitte einsehen können muss, wurde zusätzlich noch auf eine Access Control List (ACL) zurückgegriffen, mit welcher sich die Domänen und Maschinen individuell auf Gruppen oder Nutzer zuweisen lassen. Insgesamt bietet das ESIMA-Backend eine sehr freie Rechtevergabe und Konfiguration für den Einsatz in der Produktion. Im Auslieferungszustand sind bereits viele Standardeinstellungen vorkonfiguriert, welche aber jederzeit angepasst werden können.
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