Industrial IoT

SPS-Systeme können IIoT-Anwendungen nicht abbilden

Datenverarbeitungsprogramme zur Analyse und maschinellem Lernen entspringen gewöhnlich Hochsprachen wie C# oder .NET. Die Möglichkeiten diese Programme auf klassischen SPS-Systemen zu portieren ist aufgrund ihrer physischen Programmgröße schlichtweg unmöglich. Industrial Edge ergänzt mit Prozessorleistung und Arbeitsspeicher in Zusatzgeräten dort, wo die einfachen Steuerungen limitieren und IT-Technik näher in die Fertigung rücken soll. Dazu zählt auch die Methode der Containerisierung von Software. Sie macht Applikationen portabel und entlang ihres Lebenszyklus sehr einfach verwaltbar – insbesondere in den dezentralen Edge-Einheiten von einer zentralen Stelle aus. Das ist gerade dann von großer Relevanz, wenn Gerätesoftware reaktionsschnell auf dem aktuellen Stand der Sicherheit zu halten ist und Updates dann aus der Ferne und sogar über das Internet durchgeführt werden können.

netFIELD macht Industrial Edge für Sie beherrschbar

Unter dem Brand netFIELD bietet Hilscher im Bereich Industrial Edge sowohl die Edge-Geräte an, auf denen containerisierte Applikationen ablaufen können, als auch eine zugehörige Plattform zu ihrer zentralen Verwaltung. Das Gesamtsystem macht Industrial Edge beherrschbar. Es verhält sich zu jeder Zeit applikations-agnostisch und auch die gewählten Datenwege sind frei bestimmbar. Selbst eine weltweite Datenübertragung über die Hilscher Plattform oder in eine andere Cloud kann realisiert werden, um lokale und ferne Datenverarbeitung zu kombinieren.

Unterschiedliche Lebenszyklen von Hard- und Software

Im Gegensatz zu der Maschinenhardware, die einmal gebaut und ausgeliefert nur selten verändert wird, haben IIoT-Softwarelösungen einen ganz anderen Lebenszyklus. Neue Anforderungen können mit Software schnell und flexibel auf bestehender Hardware realisiert werden. Jedoch ist es bei Software auch üblich, häufigere Updates mit Sicherheitsupdates, neuen Features oder neuen Anbindungen an Drittsysteme einzuspielen. Auch Konfigurationsänderungen sind mit Softwarelösungen an der Tagesordnung. Es kommen also einige neue Herausforderungen auf Maschinenbauer zu, die Industrial IoT Lösungen mit ihren Maschinen ausliefern wollen.

Wie können Maschinenbauer diesen Herausforderungen gerecht werden?

Eine zentrale Frage in dieser Hinsicht ist ebenfalls, wie IIoT-Softwarelösungen immer aktuell gehalten und deren korrektes Funktionieren überwacht werden können? Die Antwort heißt zentrales Geräte- und Applikationsmanagement.

• Es wird erstens ein System benötigt, mit dem die Edge-Geräte aus der Ferne gemanagt werden können, auf denen IIoT-Anwendungen vor Ort laufen. Es muss aus der Ferne erkennbar sein, ob das Edge Gerät funktioniert und wie die Ressourcen ausgelastet sind. Auch Betriebssystem-Updates müssen bedacht werden.
• Zweitens muss es das System einfach machen, die Software zuverlässig zu den Daten zu bringen. Der Maschinenbauer muss steuern können, welche Softwarekomponenten in welcher Version und mit welcher Konfiguration auf jedem der Edge Geräte laufen soll. Idealerweise wird ein Virtualisierungskonzept verfolgt, beispielsweise mittels Software-Container.
• Drittens muss der Maschinenbauer konfigurieren können, welche IIoT-Daten nur innerhalb der Maschinen verbleiben müssen, welche Daten der Maschinenbauer zentral sammeln will und darf, und welche Daten ggf. in weitergehende Kundenapplikationen geroutet werden sollen.

Verteilte Maschinen managen mit netFIELD

Hilscher bietet mit netFIELD eine Produktfamilie an, die Maschinenbauern dabei hilft Industrial IoT-Lösungen effizient und sicher zu managen. netFIELD Cloud ist eine Geräte- und Containermanagementlösung, mit der Edge-Geräte aus der Ferne gemanagt, Softwarecontainer installiert und aktuell gehalten, und IIoT-Datenströme passgenau gesteuert werden können. Mit der netFIELD Edge Gateway Serie haben wir auch erprobte IIoT-Edge-Geräte im Angebot, die für die Verwaltung verteilter Maschinen sehr gut geeignet sind.

Grundlagen zur Datenauswertung schaffen

Aus Maschinen- und Prozessdaten können wertvolle Rückschlüsse gezogen werden. Prozess- und Qualitätsverbesserungen, Erkennung des tatsächlichen Wartungszustands und -bedarfs der Maschinen, Effizienzsteigerung durch Auslastungssteuerung – die Liste möglicher Anwendungsfälle ist lang. Durch neuartige, datengetriebene Dienstleistungen rund um ihre Maschinen und Anlagen können sich Unternehmen außerdem vom Wettbewerb differenzieren und zusätzliche Umsatzpotentiale erschließen.

Unternehmen, die zu diesen Zwecken Industrial IoT (IIoT) Daten auswerten wollen, müssen zunächst die Grundlagen dafür schaffen. Dies umfasst unter anderem:

•  Zugang zu den Daten zu erhalten, möglichst schon auf der Ebene von industriellen Feldbus-Systemen
•  Die Fähigkeit, Daten möglichst nahe an den Maschinen und Anlagen auszuwerten (Edge Computing)
•  Die IIoT-Daten zielgenau den geeigneten Softwareanwendungen zuzuleiten
•  Das Management solcher verteilten Systeme aus Edge-Hardware und Edge-Software-Komponenten

Wichtig ist insbesondere, dass das Data Mining von IIoT-Daten im produktiven Einsatz nahe an den Maschinen erfolgen kann. Dadurch wird das zu übertragende Datenvolumen reduziert und wertvolle Maschinendaten verlassen nicht die Anlage. Lediglich die aus der Analyse gewonnenen Erkenntnisse werden nach Bedarf an andere Anwendungen und Datenspeicher weitergeleitet.

Data Mining umsetzen mit netFIELD

Hilscher unterstützt mit der netFIELD-Produktfamilie Unternehmen dabei, eine wirkungsvolle und effiziente Industrial IoT Data Mining Strategie umzusetzen. Mit den netFIELD Edge Gateways bietet Hilscher eine Hardware-Serie, die genau für solche Industrial-IoT-Einsatzzwecke designt wurden. Durch den Einsatz von netFIELD Apps können Feldbus-Daten passiv ausgelesen werden ohne in bestehende Maschinensteuerungen einzugreifen. netFIELD Cloud ist eine Geräte- und Containermanagementlösung, mit der Edge-Geräte aus der Ferne gemanagt, Softwarecontainer installiert und aktuell gehalten, und IIoT-Datenströme passgenau gesteuert werden können.

End-of-Life in die Zukunft verschieben

Heute kann jede Bestandsanlage fit für die digitale Zukunft gemacht werden, ganz ohne Eingriffe in die bereits installierte Automatisierungstechnik. Sensorik und moderne Mittel des IoT-Bereiches helfen an jeder Stelle, lokal oder sogar aus der Ferne, die Produktion zu verbessern und die Effizienz von Prozessen zu steigern. Der zunehmende Handlungsdruck, wettbewerbsfähig zu bleiben, wird mittels IoT Retrofitting auf den Einsatz weniger nachrüstbarer Komponenten und Nutzung von Dienstleistungen reduziert. Und wäre es nicht schön, wenn eine Anlage nach ihrem vermeintlichen End-Of-Life noch 10 Jahre weiter genutzt werden könnte?

Existierende Schnittstellen nutzen mit netFIELD

Ankerpunkte für einen rückwirkungsfreien Einsatz von IoT-Technologie in Altanlagen, ist primär das Anzapfen von existierenden Schnittstellen zur Gewinnung von Daten. Beispielsweise kann ein Hilscher Edge-Gateway die Programmierschnittstelle einer SPS nutzen Daten zu aggregieren, ohne das aktiv in das womöglich 20 Jahre alte Steuerungsprogramm eingegriffen werden muss. Oder aber kann es am Automatisierungsnetzwerk passiv mithören und parallel zur SPS ihre Prozessdaten erfassen. Sekundär kommt die Erweiterung der Anlage um autark arbeitende Edge-Geräte von Hilscher mit Anschlussmöglichkeit von direkter IO-Link Sensorik in Frage. Mit Ihnen wird bislang brachliegende Informationen der Anlage über verteilte Zusatzsensoren zentral gesammelt und verarbeitet.

Neue Geschäftsmodelle in der Produktion

Innovative Vermietungskonzepte für Maschinen beispielsweise sind im Kommen. Abgerechnet wird nicht die Installation, sondern der Gegenwert in produzierter Stückzahl oder Nutzungszeit. Auch Szenarien wie die IT-übliche Vermietung von Software im Sinne von Office 365 oder die Software-Freischaltung gemäß dem Vorbild Tesla sind denkbar: eine Maschine wird kurzerhand immergleich in Vollausstattung geliefert, aber kann nachträglich im Software-Setup – am besten aus der Ferne – verändert werden. Um eine Maschine smart zu bekommen ist die Aufrüstung um reichlich Sensorik noch banal. Wie allerdings realisiert man die nötigen künstlichen Intelligenzen zur Steigerung von Produktivität, Verringerung von Wartungsaufwänden und Vermeidung von Produktionsausfällen und zu guter Letzt Vermietungsszenarien? Eine gewöhnliche SPS hat nur Steuerungsaufgaben, bietet keinen Platz für ressourcenintensive Zusatzsoftware und mit dem Internet ist sie nicht verbunden.

Dateninfrastruktur für Ihre Smart Machine mit netFIELD

An dieser Stelle ergänzt Edge-Technologie, wie sie Hilscher bietet: maschinennah installierte Gateways bieten Raum für KI und sind fernverwaltbar. Sie aggregieren und verarbeiten frei konfigurierbar die Daten, bilden sie in virtuelle Objekte als digitaler Zwilling ab und schaffen so den Übergang zur IT, des ERP-Systems oder in übergreifende produktionslogistische Prozesse. Der Software-Lebenszyklus in den Gateways wird dabei zentral verwaltet. Hilscher bietet hierzu eine Management-Plattform an und liefert damit im Verbund mit den Geräten die Kommunikations-Struktur, die es dem Maschinenbauer erlauben flexibel auf Kundenwünsche auch nach der Lieferung einer Maschine einzugehen.