Software

Ohne Cloud geht es nicht

| Autor: Klaus-Dieter Walter*

Der IoT-Stack Thinglyfied erlaubt es, diverse Sensoren mit Cloud- und IoT-Plattformen zu verbinden. Die enthaltenen Funktionen bestehen aus Sensor-to-Cloud- und Sensor-to-App-Funktionsbausteinen.
Der IoT-Stack Thinglyfied erlaubt es, diverse Sensoren mit Cloud- und IoT-Plattformen zu verbinden. Die enthaltenen Funktionen bestehen aus Sensor-to-Cloud- und Sensor-to-App-Funktionsbausteinen. (Bild: SSV Software Systems)

In den Architekturen vernetzter Lösungen spielt die Cloud eine entscheidende Rolle. Ob man eine bereits existierende Internet of Things (IoT)-Anwendung in der Consumer-Elektronik oder die Ideen und Konzepte zukünftiger Industrie 4.0-Lösungen betrachtet, in jedem Fall wird eine Cloud-basierte übergeordnete virtuelle Instanz benötigt. Lösungsbausteine stehen schon parat.

Anwendungsarchitekturen wandeln sich von Zeit zu Zeit. Im industriellen Umfeld verschwindet gegenwärtig die klassische Automatisierungspyramide mit den Feld-, Steuerungs-, Prozess-, Betriebs- und Unternehmensleitebenen. Als ein möglicher Nachfolger soll sich das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0, kurz RAMI 4.0, etablieren und eine durchgängige Kommunikation ermöglichen. Die verbindenden Komponenten für vertikale und horizontale Kommunikationspfade bilden dann Cloud-Instanzen. In einer IoT-Applikation beherbergen diese Instanzen virtuelle Repräsentanzen, im Industrie 4.0-Umfeld die sogenannten Verwaltungsschalen. In beiden Fällen handelt es sich um virtuelle Datenabbilder physischer Objekte.

Über die Cloud existieren in einer solchen Architektur geräteunabhängige Serviceschnittstellen, um unterschiedlichen Anwendungen den Zugriff auf die Daten einzelner Objekte zu ermöglichen. Der IoT-Technologie-Stack Thinglyfied von SSV Software Systems ermöglicht virtuelle Repräsentanzen in einer Private Cloud und bietet Bausteine für die selektive Datenweitergabe an verschiedene Public Clouds im Internet. Um die vielfältigen Möglichkeiten dieses IoT-Technologie-Stacks aufzuzeigen, folgen zwei Beispiele aus der Automatisierungswelt.

Device-to-Cloud: vorrausschauende Wartung

Eine vernetzungsfähige Automatisierungsbaugruppe, zum Beispiel eine SPS, soll mit einer Cloud verbunden werden, um eine vorrausschauende Wartung (Predictive Maintenance) für eine komplexe Antriebsbaugruppe oder eine komplette Maschine zu ermöglichen.

Trendvorhersagen durch Auswertungen größerer Datenmengen werden im IT-Umfeld schon seit Jahren unter dem Sammelbegriff Predictive Analytics praktiziert. Aus diesem Grund gibt es in verschiedenen Cloud-Serviceplattformen hochentwickelte und praxiserprobte Dienste, die sich auch zur Vorhersage der Ausfallwahrscheinlichkeit einzelner Maschinenkomponenten und somit zum Festlegen geeigneter Wartungstermine eignen.

Um solche Services zu nutzen, müssen vor Ort geeignete Daten erfasst und in die Cloud transportiert werden. Dabei sind nicht nur funktionale Aspekte, sondern auch der Datenschutz und die IT-Security zu beachten. Da die SPS in diesem Beispiel lediglich eine einfache Industrial-Ethernet-Schnittstelle besitzt, ist ein physisches oder virtuelles Gateway als Bindeglied zur Cloud erforderlich. Des Weiteren reichen die in der SPS vorhandenen Daten häufig für ein effektives Predictive Maintenance nicht aus. Es sind daher zusätzliche Sensoren im Umfeld der Steuerung erforderlich, die ausschließlich als Datenquelle für die IT-gestützte vorrausschauende Wartung dienen.

Thinglyfied bietet mit dem Things Connector (TC) einen hochflexiblen Baustein, um beispielsweise per ISO-on-TCP oder Profinet die erforderlichen Daten aus der SPS auszulesen und zusammen mit weiteren Messdaten aus externen Sensoren in einem virtuellen Behältnis (Docker Container als Private Cloud) zusammenzufassen und in einer virtuellen Repräsentanz als Objekt- und Datenschnittstelle zu speichern. Von dort aus werden selektive Dateneinheiten zur Auswertung an den Predictive-Service einer Cloud weitergegeben. Das Vorhersageergebnis stellt ein solcher Cloud-Service in der Regel per Dashboard zur Verfügung. Bei Bedarf kann aus dem Dashboard heraus auch eine Alarmierung der Serviceverantwortlichen erfolgen.

Ein Thinglyfied Cloud Connector (CC) kann Prognosen in der Cloud auslesen und auf Wunsch an ERP- und MES-Anwendungen weitergeben. Zusätzlich kann eine beliebige Monitoringanwendung direkt auf die virtuelle Repräsentanz zugreifen, um einen Echtzeit-basierten Alarmierungs- und Benachrichtigungsservice für alle Baugruppen im Industrial-Ethernet zu schaffen.

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