Teleservice Alarm mit Zustellgarantie durch IoT-Technik

Autor / Redakteur: Ines Näther / Nico Litzel

Von kleinen Störungen bis hin zu kompletten Anlagenausfällen fallen Kosten an, die es zu vermeiden gilt. Um die Verfügbarkeit hoch zu halten, spielen aktuelle und sichere Teleservice-Lösungen eine immer größere Rolle, um im Fehlerfall bedarfsgerecht und schnell reagieren zu können.

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Die Idee der virtuellen Datenrepräsentanzen aus der IoT-Welt ist eine sinnvolle Erweiterung für die Automatisierung - und lässt sich problemlos nachrüsten.
Die Idee der virtuellen Datenrepräsentanzen aus der IoT-Welt ist eine sinnvolle Erweiterung für die Automatisierung - und lässt sich problemlos nachrüsten.
(Bild: SSV Software Systems)

Es ist laut in der Fabrikhalle, der Servicetechniker unterhält sich mit dem Maschinenbediener – und bemerkt das Piepen in seiner Hosentasche nicht. Fatal, denn ein Alarm vom anderen Ende der Halle signalisiert einen Störfall an der Anlage. Nach diesem Zwischenfall wird diese Art der Alarmierung, nämlich die klassische SMS, dort in Zukunft durch eine zuverlässigere Technik ersetzt. Genau so setzen viele Unternehmen immer noch auf diese Nachrichtenform, teilweise auch, um im Falle einer Störung per Teleservice-VPN auf die Anlage zuzugreifen.

„Das muss nicht sein, denn durch die Verwendung moderner Techniken aus dem Bereich des Internet der Dinge und minimalem Datentraffic stehen heute bereits sehr viel leistungsfähigere Möglichkeiten zur Verfügung“, weiß Jörg Neumann, bei SSV Software Systems für Vertrieb & Marketing zuständig. Damit lassen sich, so der Experte, permanent der Onlinestatus abfragen, Störmeldungen anzeigen und ein sicherer Fernzugriff ausführen.

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Störungen schnell beseitigen per Teleservice-VPN

Ein typisches Teleservice-VPN (Virtual Private Network) dient in der Automatisierungstechnik als gängige Connectivity-Lösung, um eine ständige Anlagenüberwachung zu gewährleisten und Ausfällen vorzubeugen. Wartungsarbeiten und Störungsbeseitigungen werden so zudem ohne kostenintensive Reisezeiten und unnötigen Zeitverlust schnell und direkt vom PC eines Servicemitarbeiters aus durchgeführt. Hierzu muss der Servicetechniker allerdings zunächst einmal über den aufgetretenen Störungsfall benachrichtigt werden, bevor er per PC und VPN auf die Anlage zugreift.

Bislang kommt hierfür klassischerweise eine SMS zum Einsatz, die aus der Anlage heraus per SMS-Alarmmodem versendet wird. Das ist aus drei Gründen unzuverlässig:

  • 1. es gibt keine Garantie, wann und ob sie überhaupt beim Empfänger ankommt,
  • 2. eine Quittierung ist nicht vorgesehen – die SMS kommt zwar beim Mitarbeiter an, wird aber evtl. nicht ausreichend beachtet,
  • 3. die SMS wird im Klartext übertragen und bietet keinerlei Datensicherheit.

Darüber hinaus verursacht ein SMS-Alarmmodem durch Beschaffung und Betrieb überflüssige Zusatzkosten.

Referenzmodell für zukünftige IoT-Anwendungen – von der EU gefördert

Nach Meinung von Jörg Neumann steckt das Internet der Dinge, genau wie die industrielle Variante Industrie 4.0, zwar noch in den Kinderschuhen, die notwendigen Technologien und Komponenten existieren allerdings schon und können – unabhängig vom IoT(Internet of Things = IoT)-Marketing-Hype – selbstverständlich auch in Automatisierungs- und Teleservice-Lösungen zum Einsatz kommen.

Anbieterneutrale Orientierungshilfen dazu findet man zum Beispiel über das Internet-of-Things-Architecture-Förderprojekt (IoT-A) der Europäischen Union. Über dieses EU-Flagship-Projekt aus dem FP7-Forschungsprogramm sollte ein möglichst universelles Referenzmodell für zukünftige IoT-Anwendungen entwickelt werden.

„Sensoren, Aktoren und Devices – also die Things des Internet of Things – bilden in diesem Modell die physikalischen „Geräte“, zu denen wiederum jeweils eine virtuelle Repräsentanz gehört – quasi ein digitales Abbild, das über das Netz angesprochen, ausgelesen und gesteuert werden kann“, verdeutlicht Neumann.

IoT-Technik basierendes Serviceportal

Im Falle einer Teleservice-Lösung passiert dies durch ein auf Cloud- bzw. IoT-Technik basierendes Serviceportal im Internet. Darin wird der aktuelle Zustand der Sensoren und Aktoren bzw. einer Anlage gespeichert und bei Bedarf (zum Beispiel bei jeder Zustandsänderung) aktualisiert. Auf den jeweils aktuellen Datenbestand können weitere Systeme und Benutzer mittels eines Application Programming Interface (zum Beispiel sogenannte REST-APIs) zugreifen und diesen weiterverarbeiten.

Ein solches Cloud- bzw. IoT-Service-API unterstützt in der Regel unterschiedliche Protokolle und plattformunabhängige Datenformate. Darüber hinaus ist es meist unter einer festen Adresse verfügbar und bietet geeignete Sicherheitsmechanismen, damit z.B. auch externe Servicedienstleister eines Anlagenherstellers diese zu Service-, Analyse- oder Visualisierungszwecken nutzen können.

Skalierbare IoT-Teleservice-Plattform

„Die Datenabbilder und dazugehörenden APIs bilden den eigentlichen Kern einer IoT-Anwendung“, erklärt Jörg Neumann weiter. Über die APIs sind externe Komponenten, vom Sensor über den Antrieb bis hin zu den übergeordneten IT-Systemen (SCADA, ERP, CRM, MES, SQL usw.) sowie Smartphone-Apps und Webanwendungen in eine IoT-Applikation eingebunden. Mit Hilfe der IoT-Service-APIs werden Datenobjekte angelegt und verwaltet, einzelne Datenelemente gelesen, mit neuen Werten versehen und – falls erforderlich – im Anschluss daran auch wieder gelöscht. Die Daten selbst werden in einer speziellen Datenbank vorgehalten.

Für die externe Benutzer- bzw. Anwendungssicht kommen Datenformate wie JSON oder XML zum Einsatz, wie zum Beispiel die JSON-basierten Real Time Data Channels (RTDC), die Teil einer neuen, skalierbaren und bei Bedarf Schritt für Schritt erweiterbaren IoT-Teleservice-Plattform von SSV sind.

Daten übersichtlich verwalten

Auf einer RTDC-basierten IoT-Serviceplattform bildet jede einzelne Anwendung ein separates Datenprojekt mit einem individuellen Schlüsselpaar (X-RTDC-Auth-Key, X-RTDC-Access-Key) für die Zugriffsberechtigung per API. Solch ein RTDC-Datenprojekt beinhaltet beliebig viele Datenobjekte, die sich wiederum aus einzelnen Daten-Items zusammensetzen.

„In der Praxis lassen sich so beispielsweise Daten aus verschiedenen, auch räumlich entfernten, Anlagen und Automatisierungskomponenten, aber auch Sensor- und Zählerdaten, nahezu beliebig in einem Projekt zusammenfassen und übersichtlich verwalten, macht der Security-Profi anschaulich. Limitierungen hinsichtlich der Datenprojekt-, Objekt- und Item-Anzahl existieren lediglich durch die Hardware-Ressourcen der Server, auf denen eine RTDC-IoT-Serviceplattform läuft.

Mehr Remote Access & Monitoring Gateway, weniger VPN-Router

In vielen Teleservicelösungen auf komplette Maschinen und Anlagen oder auch nur einzelne Automatisierungskomponenten kommen keine einfachen VPN-Router, sondern spezielle Remote Access & Monitoring Gateways wie das IGW/922 von SSV zum Einsatz. Dieses verbindet sich per VPN über Mobilfunk oder Ethernet mit der Teleservice-Plattform und liefert über eine nach aktuellem Stand der Technik verschlüsselte Verbindung die jeweils aktuellen Zustandsdaten. Über eine Smartphone-App wird anschließend entweder einem einzelnen oder auch einer Gruppe von Servicemitarbeitern jederzeit der aktuelle Maschinen- bzw. Anlagenzustand angezeigt.

Smartphone-App ersetzt angestaubte SMS-Alarmierung

Jörg Neumann: „Da für die Kommunikation zwischen Service-Plattform und App mit MQTT ein hochmodernes Message-Protokoll mit Echtzeitverhalten verwendet wird, kann die Smartphone-App die angestaubte SMS-Alarmierung vollständig ersetzen.“ Möglich wird dies in erster Linie durch das ereignisgesteuerte MQTT-Publish/Subscribe-Verhalten. Jedes Mal, wenn sich mindestens ein überwachter Wert in der Anlage verändert hat, übermittelt das Gateway diese Daten an den IoT-Service. Von dort werden die geänderten Werte sofort an alle „Abonnenten“, die sog. Subscriber – in diesem Fall die Smartphone-Apps – weitergeleitet. Dort wird geprüft, ob eine Alarmkondition vorliegt. Ist dies der Fall, erzeugt die App einen Klingelton, bzw. löst den Vibrationsalarm aus. Diese Alarmierung bleibt solange bestehen, bis ein Mitarbeiter per VPN aus der Ferne auf die Maschine- bzw. Anlage zugreift und die Alarmierungsursache beseitigt und quittiert. Ein überhörter Alarm ist damit ausgeschlossen.

Dieser Artikel ist erstmals bei unserem Schwesterportal elektrotechnik erschienen.

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