db_sim.py

# machine data creation tool for machine learning project
# dorian zwanzig 2018-11-03
# version 0.3.201811210800

import numpy as np
import sys
import random
from datetime import datetime, timedelta
import pymssql
import time as t

password = input("Bitte geben Sie das Serverpasswort ein: ")

# Verbindung mit Datenbank herstellen
conn = pymssql.connect("pcs.f4.htw-berlin.de", "Masterprojekt", password, "PraediktiveAnalysenTest")
cursor = conn.cursor()

# letzten Datensatz abrufen
cursor.execute('SELECT TOP 1 * FROM Maschinendaten_20181122 ORDER BY ID DESC')
list_1 = cursor.fetchall()

# ID extrahieren
last_id = list_1[0]
last_id = last_id[0]
last_id = int(last_id.replace("400_1_", "")) - 1000000

# Uhrzeit extrahieren
last_time = list_1[0]
last_time = last_time[2]

# Startwerte (STartData):
std_dz = 100             # Startdrehzahl
std_la = 18.5            # Startleistungsaufnahme
std_vb = 0               # Startvibration
std_ls = 75              # Startlautstärke
data_id_nr = 1000000 + last_id  # Startwert für die Datensatz ID, wird um "400_1_" am Anfang ergänzt
std_te = 100             # Starttemperatur
fehler_id = "leer"       # Fehlerwert bei Ausfall
time = last_time         # Startzeit der Simulation
datum = "leer"           # Simuliertes Datum
uhrzeit = "leer"         # Simulierte Uhrzeit
machine_id = "XL400_01"  # Identifikation der Maschine
prod_programm = "PP001"  # Produktionsprogramm
soll_menge = 2350        # Soll-Menge des Produktionsprogramm
ist_menge = 2350         # Tatsächlich produzierte Menge
ausschuss = 0            # Fehlerhafte Teile
new_row = ()  # Neue Zeile für Serverübergabe

# Nutzerabfrage: Menge Datensätze
menge = int(input("Bitte Anzahl der gewünschten Datensätze eingeben: "))

# Liste für Übergabe an DB vorbereiten und Übergabefunktion aufrufen


def write_data():
    global menge, std_dz, std_la, std_vb, std_ls, data_id_nr, std_te, fehler_id, ist_menge, ausschuss, new_row, datum, uhrzeit, soll_menge, prod_programm, machine_id, time
    new_row = tuple(("400_1_" + str(data_id_nr), machine_id, time, datum, uhrzeit, std_dz, std_la, std_vb, std_ls, std_te, fehler_id,
                    prod_programm, soll_menge, ist_menge, ausschuss, "5"))
    print("--------------------")
    print("new_row" + str(new_row))
    write_db()

# Liste an Datenbank übergeben


def write_db():
    global new_row
    cursor.executemany(
        "INSERT INTO Maschinendaten_20181122 VALUES (%d, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s, %s)",
        [new_row])
    conn.commit()
    print("--------------------")
    print("new_row commited")
    wait()

# Zeitzähler


def timer():
    global time, datum, uhrzeit
    time = time + timedelta(seconds=30)
    now = str(time).split()
    datum = str(now[0])
    uhrzeit = str(now[1])

# Wartezeit


def wait():
    print("--------------------")
    print("Warte 5 Sekunden...")
    t.sleep(5)

# Erstellung mehrerer Datensätze durch Schleife (Normalbetrieb)


def normalbetrieb():
    global menge, std_dz, std_la, std_vb, std_ls, data_id_nr, std_te, time, fehler_id, ist_menge, ausschuss
    x = 0
    y = random.randrange(1, 50)
    while x < y:
        std_dz = 100
        std_la = round(np.random.normal(18.5, 0.1), 3)
        std_vb = round(np.random.normal(0, 0.1), 3)
        std_ls = round(np.random.normal(75, 0.1), 3)
        data_id_nr = data_id_nr + 1
        timer()
        std_te = 100
        fehler_id = "x000"
        ist_menge = 2350
        ausschuss = random.randrange(0, 20)
        write_data()
        x = x + 1

# Erstellung mehrerer Datensätze durch Schleife (Wartung)


def wartung():
    global menge, std_dz, std_la, std_vb, std_ls, data_id_nr, std_te, time, fehler_id, ist_menge, ausschuss
    fehler_id = wartung_grund()
    x = 0
    y = random.randrange(10, 200)
    while x < y:
        std_dz = 0
        std_la = round(np.random.normal(2, 0.1), 3)
        std_vb = round(np.random.normal(0, 0.3), 3)
        std_ls = round(np.random.normal(25, 0.1), 3)
        data_id_nr = data_id_nr + 1
        timer()
        std_te = std_te - 1
        ist_menge = 0
        ausschuss = 0
        write_data()
        x = x + 1

# Wartungsgrund auswählen


def wartung_grund():
    random_choice = random.randrange(1, 100)
    if random_choice < 40:
        return "A001"   # Kein Material/ kein Auftrag/ kein Personal (A001)
    elif random_choice < 70:
        return "A002"   # ungeplanter Werkzeugwechsel/ Rüsten (A002)
    elif random_choice < 80:
        return "A003"   # ungeplante Wartung (A003)
    elif random_choice < 95:
        return "A004"   # ungeplante Reinigung (A004)
    else:
        return "A000"   # Sonstiger ungeplanter Grund (A000)

# Erstellung mehrerer Datensätze durch Schleife (Ausfall aufgrund zu hoher Motortemperatur)


def ausfall_2():
    global menge, std_dz, std_la, std_vb, std_ls, data_id_nr, std_te, time, fehler_id, ist_menge, ausschuss
    fehler_id = "x000"
    x = 1
    # Motortemperatur steigt bis zum Ausfall
    while std_te < 200:
        std_dz = 100 + random.randrange(-4, 0)
        std_la = round(np.random.normal(18.5*x, 0.2), 3)
        std_vb = round(np.random.normal(0, 0.1), 3)
        std_ls = round(np.random.normal(75, 0.1), 3)
        data_id_nr = data_id_nr + 1
        timer()
        std_te = round(std_te + np.random.normal(1, 0.5), 1)
        ist_menge = int(std_dz * 47 / 2)
        ausschuss = int(round(x * x * random.randrange(5, 20), 0))
        write_data()
        x = x + round(np.random.normal(0.001, 0.002), 3)
    fehler_id = "F002"
    # Abkühlung bis Normaltemperatur bevor Maschine wieder angeschaltet wird
    while std_te > 100:
        std_dz = 0
        std_la = round(np.random.normal(1.5, 0.1), 3)
        std_vb = round(np.random.normal(0, 0.05), 3)
        std_ls = round(np.random.normal(25, 0.1), 3)
        data_id_nr = data_id_nr + 1
        std_te = round(std_te - 1, 1)
        timer()
        ist_menge = 0
        ausschuss = 0
        write_data()
        x = x + 1

# Erstellung mehrerer Datensätze durch Schleife (Ausfall aufgrund zu hoher Leistungsaufnahme)


def ausfall_1():
    global menge, std_dz, std_la, std_vb, std_ls, data_id_nr, std_te, time, fehler_id, ist_menge, ausschuss
    fehler_id = "x000"
    x = 1
    # Strombedarf steigt bis zum Ausfall
    while std_la < 25:
        std_dz = 100 + random.randrange(-3, 1)
        std_la = round(np.random.normal(18.5*x, 0.2), 3)
        std_vb = round(np.random.normal(0, 0.1), 3)
        std_ls = round(np.random.normal(75, 0.1), 3)
        data_id_nr = data_id_nr + 1
        timer()
        std_te = round(std_te + np.random.normal(0.5, 0.2), 1)
        ist_menge = int(std_dz * 47 / 2)
        ausschuss = int(round(x * x * random.randrange(5, 20), 0))
        write_data()
        x = x + round(np.random.normal(0.005, 0.005), 3)
    fehler_id = "F001"
    # zufällige Ausfallzeit
    x = 0
    y = random.randrange(10, 50)
    while x < y:
        std_dz = 0
        std_la = round(np.random.normal(1.5, 0.1), 3)
        std_vb = round(np.random.normal(0, 0.1), 3)
        std_ls = round(np.random.normal(25, 0.1), 3)
        data_id_nr = data_id_nr + 1
        std_te = round(std_te - 1, 1)
        timer()
        ist_menge = 0
        ausschuss = 0
        write_data()
        x = x + 1

# Für Test nur Normalbetrieb und Ausfall 1 eingeschaltet


def choose_test():
    random_choice = random.randrange(1, 100)
    if random_choice < 50:
        normalbetrieb()
    else:
        ausfall_1()

# Auswahl zwischen den Events


def choose_normal():
    random_choice = random.randrange(1, 100)
    if random_choice < 80:
        normalbetrieb()
    elif random_choice < 90:
        ausfall_1()
    elif random_choice < 97:
        ausfall_2()
    else:
        wartung()


# Aufruf Auswahl
choice = input("Für Testbetrieb bitte 'TEST' eingeben, andere Eingaben führen zum Normalbetrieb des Simulators: ")

while (data_id_nr - last_id - 10000000) < menge:
    if choice == "TEST":
        choose_test()
    else:
        choose_normal()

# Schließen der Datenbankverbindung
conn.close()
print("Serververbindung geschlossen!")

# Erfolgsbestätigung
counter = data_id_nr - last_id - 1000000
print("Datei mit " + str(counter) +
      " Datensätzen wurde erstellt! Programm wird beendet")