könnte eine Analysesoftware mit Daten eines Zeitintervalls versorgen, sodass Analysen auf den Daten erhoben werden können. Auch wäre hier eine Darstellung von Messdaten im zeitlichen Verlauf in Form von Diagrammen denkbar. Für die OPC UA Server und Clients war die Open-Source-Implementierung „Eclipse Milo“ vorgesehen, welche das OPC UA Protokoll in Java implementiert. Als Anzeigetool für die Daten wurde das Analyse- und Beobachtungsprogramm „Grafana“ vorgeschlagen. Projektplanung
Für das Projekt führte ich eine Aufwandsschätzung durch, wie es im Modul „Projektmanagement“ von Professor Jakoby gelehrt wird. Festzustellen war, ob die in den ersten 2 Wochen mit meinem Projektleiter besprochenen Arbeitspakete in der zur Verfügung stehenden Zeit wahrscheinlich machbar sind. Im Anhang „Arbeitspakete im Projektstudium“ erfolgt die Berechnung anhand konkreter Schätzwerte. Damit diese nachvollzogen werden kann nun zunächst ein Überblick: Normalverteilung Bei der Projektplanung soll eine Gesamtdauer mit Minimaldauer und Maximaldauer genannt werden und diese Aussage mit einer festzulegenden Wahrscheinlichkeit zutreffend sein. Hierzu verwenden wir die Normalverteilung .
Abbildung 2: Schaubild einer Normalverteilung: Der Abstand von Zufallswerten zum Erwartungswert (µ) liegt mit einer berechenbaren Wahrscheinlichkeit innerhalb von z-Standardabweichungen (σ) Bildquelle: https://de.cleanpng.com/png-m2vrrc/ Die Normalverteilung sagt im Groben aus, dass bei einer großen Menge voneinander unabhängiger Zufallsereignissen / Zufallsmessungen 68,2% der Werte innerhalb von einer Standardabweichung σ unterhalb oder oberhalb des Erwartungswertes µ liegen (Hemmerich, 2019). Zur Anwendung der Normalverteilung müssen deswegen zunächst der Erwartungswert und die Standardabweichung berechnet werden. Zur Erzeugung einer Datengrundlage wird die Dreipunktschätzung herangezogen. Dreipunktschätzung In einer Projektplanung soll der Aufwand von Arbeitspaketen geschätzt werden, damit der Gesamtaufwand des Projektes approximiert werden kann. Eine Methode zum Abschätzen ist die Dreipunktschätzung, bei der für jedes Arbeitspaket drei mögliche Szenarien betrachtet werden: optimistisch (Arbeitspaket bereitet wenig Aufwand, kleinster Wert) realistisch (Arbeitspaket bereitet erfahrungsgemäßen Aufwand, mittlerer Wert) pessimistisch (Arbeitspaket bereitet mehr Aufwand, es treten Probleme auf, größter Wert) Alternativen zur Dreipunktschätzung sind die Zweipunktschätzung mit einem kleinen und einem größten Schätzwert oder auch die Einpunktschätzung, der nur den realistischen Aufwand schätzt (Jakoby, 2019, S. 91). Berechnung der Projektdauer Ausgehend von der Dreipunktschätzung können Erwartungswert (E) und Standardabweichung (S) berechnet werden (Jakoby, 2019, S. 91). Die Anfangsbuchstaben der obigen Schätzwertbezeichnungen dienen hier als Variablennamen. E(x)= (o+4*r+p_e)/6 S(x)= (p_e-o)/6 (Jakoby, 2019, S. 91ff.) In Abbildung 3 bezeichnet x die tatsächlich gemessene Dauer eines Arbeitspaketes. Die Variable p steht für die Wahrscheinlichkeit, dass der Ausdruck (z.B. x<E+z*S) tatsächlich eintritt. Durch Addition der Standardabweichung auf den Erwartungswert können wir die Dauer eines Arbeitspaketes nach oben Abschätzen; Durch Subtraktion nach unten Abschätzen. Dadurch erhalten wir einen Wahrscheinlichkeitswert der Form: p(E-z*S < x < E+z*S) Die tatsächliche Dauer des Arbeitspaketes liegt also mit der Wahrscheinlichkeit p zwischen der oberen und der unteren Abschätzung. Durch Addition der einzelnen Zeiten der Arbeitspakete ergibt sich somit die nach oben und unten abgeschätzte Gesamtdauer des Projektes. Wahl des Faktors für die Standardabweichung / Fehlertoleranz Die Wahl des Faktors z ist die letzte offene Frage. Wird ein hohes z gewählt, dann ist die Aussage aus Ober- und Untergrenze nahezu in 100% der Fälle zutreffend. Die obere und untere Grenze der Projektdauer liegen dann jedoch sehr weit auseinander. Wird ein kleines z gewählt, dann liegen obere und untere Grenze der Projektdauer nahe, die Aussage wird aber mit geringerer Wahrscheinlichkeit zutreffen. Abbildung 4: Die errechneten Ober- und Untergrenzen treffen mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten tatsächlich zu, je nachdem wie groß z gewählt wird. Die Wahrscheinlichkeiten der Gesamtaussage „Projektzeit liegt zwischen a und b“ stehen in der zweiten Spalte von rechts. Bildquelle: (Jakoby, 2019, S. 92) Bei der Planung von kommerziellen Projekten ist man dazu bereit ein gewisses Risiko einzugehen, damit über die Projektdauer engere Angaben gemacht werden können. Beispielsweise könnte eine Genauigkeit von 80% ausreichend sein, sodass jedes 5. Projekt „scheitert“, weil es deutlich länger oder kürzer zur Vervollständigung benötigt, als geplant. Auch ein zu früh fertiggestelltes Projekt kann hierbei ein scheitern darstellen, wenn für die gebundenen Ressourcen (Mitarbeiter, Maschinen) kein Folgeprojekt bereitsteht und somit ein Leerlauf entsteht. Beispiel Wäre z = 4 gewählt, dann ergäben sich bei der Kalkulation der Ober- und Untergrenze (siehe Anhang „Arbeitspakete im Projektstudium“) die Aussage: Zu 99,99% liegt die Projektdauer zwischen 11 und 56,6 Arbeitstagen. Die Einschränkung der Arbeitstage ist hier sehr ungenau. Für mein Projekt verfolgte ich eine Sicherheit von 90%, sodass ich den Faktor z = 1,645 wählte. Daraus ergibt sich: Zu 90% liegt die Projektdauer zwischen 24 und 42,8 Arbeitstagen. Machbarkeit des Projektes im Zeitrahmen Nach der Einarbeitung stand ein Zeitrahmen von 43 Arbeitstagen á 6 Stunden zur Verfügung. Urlaubstage waren hier bereits herausgerechnet. Die Arbeitspakete waren auf Arbeitstage á 6 Stunden geschätzt. Deshalb konnte ich eine Machbarkeit der Arbeitspakete im gegebenen Zeitraum annehmen. Die Zuverlässigkeit hängt jedoch davon ab, wie gut ein Experte die Aufwände der Arbeitspakete schätzt. Da das Projektstudium das Einarbeiten in mir damals unbekannte Themenbereiche beinhaltete können die Abschätzungen der Dreipunktschätzung auch fern der Realität liegen. Bei Projekten im gewohnten Arbeitsumfeld mit gewohnten Technologien und Erfahrungen beim Implementieren ähnlicher Aufgabenstellungen können Schätzungen zutreffender erfolgen.
Begriffe der Aufgabenstellung Zum Verständnis der Aufgabenstellung werden die Technologien einzeln erklärt: Was ist IIOT / Industrie 4.0?
Was ist OPC UA? OPC UA ist der aktuellste von der OPC Foundation erarbeitete internationale Standard für Kommunikation zum Austausch von Daten. Dabei steht OPC für „Open Platform Communications“ und UA für „Unified Architecture“. Historisch wuchs OPC UA aus dem vorherigen OPC Standard hervor. Die OPC UA Spezifikationen wurden in Zusammenarbeit mit Herstellern, Anwendern und Forschungsinstituten entwickelt. Dadurch können Daten zwischen Produkten verschiedener Hersteller ausgetauscht werden. (Burke, 2018, S. 2) Dabei bildet es das SOA -Designparadigma ab. (Burke, 2018, S. 18) Was ist Data Access?
Was ist Historical Access?
Was ist Eclipse Milo?
Was ist Grafana
SOA: Steht für Serviceorientierte Architektur und ist nicht allgemeingültig Definiert. Eine häufig zitierte Definition ist: „[SOA is] a paradigm for organizing and utilizing distributed capabilities that may be under the control of different ownership domains“ [sic!] (Brown, Estefan, Ken, McCabe, & Thornton, 2012)
Grundgedanke ist es, in sich abgeschlossene Aufgaben, in sogenannte „Dienste“ so zu kapseln und allgemeingültig zu implementieren, dass sie von verschiedenen Anwendungen wiederverwendet werden können, obwohl die verschiedenen Anwendungen Teil unterschiedlicher Geschäftsprozesse sind, auf anderen Betriebssystemen ausgeführt werden oder sogar in anderen Programmiersprachen implementiert sind. So kann beispielsweise ein Finanzdienstleister einen Bonitätsprüfungsdienst anbieten, der von unterschiedlichen Firmen in deren jeweiligen Geschäftsprozessen genutzt werden kann. Der Zugriff auf den Dienst erfolgt über genau definierte und veröffentliche Schnittstellen. SOA verfolgt die Ziele der Wiederverwendbarkeit, Plattformunabhängigkeit, leichte Wartbarkeit, Einheitlichkeit und dadurch das sparen von Kosten und vermeiden von Fehlerquellen.