Mit schnellerem Datenfluss zu neuen Geschäftsmodellen

Daten aus dem Produktionsumfeld schneller und universal verfügbar zu machen, darum geht es im Kern von Industrie 4.0. Die Informationen sollen von unterschiedlichen Quellen auf der Feldebene eingesammelt und mit zentralen Datenpools verknüpft werden. So können neue Erkenntnisse gewonnen werden und die viel diskutierten Mehrwerte und neuen Geschäftsmodelle erst entstehen.

Der klassische Fluss fließt von einer Ebene in die Nächste. So werden Daten in der klassischen Automatisierungspyramide weitergegeben. Von diesen Systemübergängen gibt es verschiedene Arten: Einerseits den technologischen Systemübergang, z.B. von einem Software-Tool oder einer Busschnittstelle zur Nächsten. Andererseits von einer Ebene der Automatisierungspyramide zur andern. Der komplexeste Systemübergang ist der von einem Unternehmen zu einem Anderen.

Jeder dieser Übergänge stellt in der klassischen Kommunikation eine Hürde dar, die in der Regel wie ein Datenfilter agiert, da normalerweise in den Ebenen der Automatisierungspyramide unterschiedliche physikalische Übertragungsmedien und verschiedene Protokolle zum Einsatz kommen. Zudem kommt bei Übergängen von Unternehmen noch das Mapping auf unterschiedliche Datenmodelle hinzu. Diese Hürden können mit Gateways oder Protokellkonvertern überwunden werden, jedoch erfordert dies einen größeren zeitlichen und monetären Aufwand.

Hürden eliminieren: Zum schnelleren Datenfluss

Zentrales Ziel muss es deshalb sein, diese Hürden zu eliminieren, um Daten und Informationen schnell und universal verfügbar zu machen. Erst wenn diese Datenverfügbarkeit gegeben ist, kann das eigentliche Ziel – die Verknüpfung von Informationen unterschiedlicher Quellen – umgesetzt werden. Allerdings lassen sich diese Hürden in den bestehenden Architekturen und Kommunikationsprozessen kaum beseitigen. Stattdessen entstehen parallel zu den existierenden Übertragungsprozessen neue Dienste, die Daten zentral in einem Pool erfassen, der direkt aus unterschiedlichen Quellen adressierbar ist.

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Hierfür wird derzeit die Cloud verwendet, denn hier gibt es die klassischen Hürden nicht mehr. Im Rahmen neuer Geschäftsideen können so einzelne Informationen auch für andere Firmen bzw. Clouds verfügbar gemacht und zwischen unterschiedlichen Tennants ausgetauscht werden. Die Skalierbarkeit der Cloud-Kapazitäten erlaubt es, auch Daten aufzunehmen, von denen man noch gar nicht weiß, welche Erkenntnisse daraus gezogen werden können oder ob und welche Business Cases sich daraus in der Zukunft generieren lassen.

Datenverfügbarkeit: Direkt vom Sensor in die Cloud

Leuze Electronic hat sich dem Thema der Datenverfügbarkeit gewidmet und erstmalig Daten direkt, über alle Systemgrenzen hinweg, aus dem Sensor in die Cloud gebracht. Hierzu hat der Sensorikhersteller einen OPC UA-Server in ihren Sensor integriert und an die Azure Cloud von Microsoft mit dem Publisher-Subscriber-Modell angekoppelt. Um den Datenaustausch universell in alle Richtungen zu ermöglichen, wurde diese Umsetzung um den IoT Proxy von Microsoft erweitert, der es ermöglicht, aus der Cloud eine Client-Server-Kommunikation analog zu lokalen Shopfloor-Konzepten zu betreiben. Die Vorteile der Selbstbeschreibung und der variablen Anlagenadaption ist damit auf eine globale Ebene angehoben. Die Daten können dort für umfassende Analysen und Bewertungen über Anlagen und Firmengrenzen hinweg vernetzt werden.

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„Es entstehen mehr Geschäftsprozesse in Cloud-Architekturen“, erklärt Herbert Köbel, Head of Competence Center Software, Leuze Electronic. (Bild: Leuze Electronic)

Die Sensorik wird zum Enabler für Industrie 4.0 und zur Datenquelle für neue Service-Ansätze. Welche Rolle nimmt der Sensorikhersteller ein?

Durch Industrie 4.0 müssen viele etablierte Beziehungen und Vorgehensweisen bei den Servicemodellen neu definiert werden. Die engeren und vielschichtigeren Verknüpfungen der zukünftigen Systeme erfordern in gleichem Maße auch eine engere Abstimmung der Service-Ansätze aller Beteiligten. Sensorikhersteller sind dabei wichtige Partner, die darauf achten werden, dass ihre Belange nahtlos in das Gesamtsystem passen.

Welche Service-Modelle bieten Sie an?

Leuze Electronic bietet heute schon seinen Kunden einen individuellen Service als Teil des Kundenversprechens „Smart Sensor Business 4.0“ an. Hierunter verstehen wir nicht nur eine einfache Product Usability und ein tiefgreifendes Applikations-Know-how, sondern auch einen smarten Customerservice. Durch die globale Vernetzung der Automatisierungs- systeme werden ganz neue Möglichkeiten entstehen. Insbesondere das globale Management mit Remote-Services wird eine noch schnellere und umfassendere Unterstützung erlauben.

Welche Relevanz spielt dabei die Zusammenarbeit mit Microsoft?

Globale Remote-Services lassen sich durch Cloud-Lösungen gut umsetzen. Gleichzeitig entstehen mehr und mehr Geschäftsprozesse in den Cloud-Architekturen. Möchte man beide Aspekte zusammenführen, bietet die Azure Cloud hierfür eine ideale Plattform.

Auf der Hannover Messe haben Sie den Mehrwert von Augmented Reality Ihren Standbesuchern gezeigt. Welcher Service-Gedanke steckt dahinter?

Augmented Reality bedeutet eine Anreicherung der real sichtbaren Umgebung mit Zusatzinformationen. Auf die Optosensorik übertragen, ergibt sich daraus ein sehr schöner Anwendungsfall: Nicht sichtbare optische Eigenschaften eines Sensors, wie beispielsweise Temperatur- oder Messwerte, werden dem Anwender auf die reale Einsatzumgebung projiziert. Das Ein- und Ausrichten von Geräten kann sich damit wesentlich vereinfachen. Gleichzeitig werden technische Informationen, wie z.B. Handbücher an den Ort des Geschehens gebracht. Leuze Electronic zeigt den Gewinn der Usabilty mit der Datenbrille der Firma Microsoft. Am Beispiel von zwei Barcodelesern, die an einem Förderband montiert sind und aktiv Lesevorgänge durchführen, werden unterschiedliche Informationen wie beispielsweise aktueller Status und Gerätebeschreibung im Sichtfeld des Anwenders mit Datenbrille eingeblendet, wenn dieser auf die Geräte schaut.

Gibt es weitere Modelle, an denen Sie derzeit arbeiten?

Die Nutzung von Cloud-Technologien eröffnet viele Aspekte. Zentrale Elemente werden die ganzheitliche Verknüpfung der Sensoren in die digitale IT-Welt sowie das Device-Management von Sensoren über die Verwaltungsschalen der Industrie 4.0-Plattform sein. Die notwendigen Sicherheitsfunktionen lassen sich so zentral und schnell aktualisieren.

Auf welche Servicemodelle wird nach Ihrer Meinung künftig niemand mehr verzichten wollen?

Servicemodelle mit globalem Remote-Zugriff sind schon heute in der Anlagentechnik die Regel und werden auch in der Sensorik der Standard werden. Zur weiteren Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit werden auch Predicitive Maintenance und Condition Monitoring nicht mehr wegzudenken sein.

Um die Informationsverfügbarkeit durchgängig zu gestalten, muss die Cloud Dienste anbieten, autorisierte Datenquellen über alle Systemgrenzen aufzuspüren und adressieren zu können. Laut Leuze Electronic ist es nicht praktikabel, eine große Anzahl von Edge-Devices manuell und einzeln in einem globalen Cloud-System anzumelden. Stattdessen werden technologische Mechanismen benötigt, die es dem Cloud-System ermöglichen, zentral zugeordnete Edge-Devices zu erkennen und bekannt zu machen. Diese Mechanismen sind als Dicovery-Dienste bekannt und verfügbar. Im OPC UA-Standard sind zwei Verfahren beschrieben: zum einen lokale Discovery Mechanismen (Local Discovery Server), zum anderen globale Discovery Mechanismen (Global Directory Server, kurz GDS). Für die Anwendung in der Cloud ist der GDS im Fokus. Dabei spielt die die Sicherheit eine zentrale Rolle.

Dieser Artikel stammt von unserem Partnerportal Konstruktionspraxis. Verantwortliche Redakteurin: Sariana Kunze