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Eaton hat mit NubisNet ein IoT-Komplettpaket geschnürt

Skalierbar ohne technologische Brüche
Eaton bündelt seine IoT-Aktivitäten in NubisNet

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Eaton hat mit der Internet-of-Things-Lösung NubisNet ein Komplettpaket für seine IoT-Angebote gebündelt. Das System umfasst einfach zu konfigurierende Gateways in WLAN-, LAN- und LTE-Ausführung, einen sicheren Cloud-Server sowie eine leicht zu bedienende IoT-Plattform. Welche Ziele das Unternehmen mit diesem Angebot verfolgt, erklärt Stefan Selke, Strategischer Produktmanager IoT bei Eaton Industries GmbH in Bonn.

Die Fragen stellte Andreas Gees, stv. Chefredakteur elektro AUTOMATION

elektro AUTOMATION: Eaton hat mit der Internet-of-Things-Lösung NubisNet ein Komplettpaket für seine IoT-Angebote gebündelt. Für welche Zielgruppen wurde dieses Paket geschnürt und was sind die Anforderungen dieser Zielgruppen?

Stefan Selke (Eaton): Unsere Zielgruppe sind die vielen mittelständischen Unternehmen, an die wir typischerweise auch unsere Automatisierungskomponenten liefern. Mit unseren Komponenten decken wir den kompletten Automatisierungsmarkt ab, einschließlich der Gebäudeautomation sowie der Infrastruktur. Wir beliefern vom großen Endkunden bis zum kleinen Maschinen- und Anlagenbauer ein breites Feld von Kunden. Der Fokus liegt dabei auf den Automatisierern, die kleine und mittelkomplexe Maschinen bauen und dafür eine IoT-Lösung suchen. Für diese Kunden ist es besonders wichtig, dass die Lösungen einfach zu integrieren sind. Gerade diese Kunden scheuen aber vielfach noch davor zurück, diese Technologien einzusetzen; zu hoch sind bisher die Hürden und der Aufwand. Bei vielen vergleichbaren Angeboten müssen Unternehmen bei der Einführung von IoT-Lösungen Ressourcen bereitstellen und ein erhebliches Investment tätigen. Mit NubisNet als Komplettpaket haben wir diese Hürden abgebaut. NubisNet entspricht den Anforderungen dieser Zielgruppen, die mit wenig Aufwand an Ressourcen und Investment in das IoT einsteigen möchten. Die Anforderungen sind in den meiste Unternehmen ähnlich. Es geht zuerst um das Visualisieren der Daten, um Prozesse sichtbar zu machen und um aus der Ferne Zugriff auf Maschinen und Daten zu bekommen. Daraus lässt sich dann in einem weiteren Schritt Nutzen durch Anomalieerkennung, Alarming und Wartungskonzepte, zum Beispiel durch die einfache Einbindung externer Dienstleister, generieren. Ist Kunden der Einstieg in die IoT gelungen, entwickeln sie meist schnell eigene Ideen. Für uns ist es deshalb wichtig, den einfachen Einstieg durch eine gute Skalierbarkeit zu unterstützen.

elektro AUTOMATION: Was gehört alles zu diesem Angebot? Welcher konkrete Nutzen ergibt sich aus dem Angebot?

Selke: Eaton bietet ein breites Portfolio intelligenter Produkte, das ist der Fokus unseres Geschäfts. Dazu gehören Frequenzumrichter, intelligente Motorstarter und Leistungsschalter oder auch Steuerungen. Mit einer integrierten Strom- oder Energiemessung lassen sich effiziente Lösungen aufbauen, um Daten zur Steigerung der Produktivität zu generiren. Unsere Lösung beinhaltet auch die Datenerfassung in Bestandsanlagen, die in vielen Fertigungsstandorten noch vorhanden sind. Wir bilden mit NubisNet den kompletten Weg der Daten von der Maschine beziehungsweise aus dem Prozess über den Transport der Daten bis in die Cloud oder einen On-Premise-Server komplett aus einer Hand ab. Der wesentliche Nutzen liegt dabei in der Skalierbarkeit. Die Lösung lässt sich für Anwendungen geringer Komplexität, wie das Erfassen von Füllständen bei transportablen Silos aber auch für ganze Fertigungsstandorte nutzen. Eine gute Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass es dabei keinen technologischen Bruch gibt, dass unabhängig von der Komplexität dieselben Gateways und Dashboards genutzt werden können, denn Mittelständler decken meist ein breites Spektrum an Anwendungen ab, von kleineren Maschinen bis zu ganzen Produktionsanlagen.

elektro AUTOMATION: Bindeglied zwischen Maschine oder Anlage sowie Cloud ist das IoT-Gateway. Unterstützt es neben Ethernet auch Wireless-Technologien?

Selke: Wir halten Wireless für eine sehr wichtige Technologie, nicht nur für mobile Anwendungen. Auch für den stationären Betrieb in einer Fabrik kann Wireless eine wichtige Rolle spielen. Die IT-Verantwortlichen in den Fabriken sind in der Regel sensibilisiert, wenn Daten das fabrikinterne IT-Netz verlassen beziehungsweise dafür ein externer Zugang erforderlich ist. Dieser Schwach- und mögliche Angriffspunkt lässt sich durch die Funktechnik umgehen. Bei einer solchen Anwendung muss jedoch sichergestellt sein, dass über diese Funkverbindung nur auf die Maschinendaten, nicht aber das fabrikinterne IT-Netz zugegriffen werden kann. Gerade im Retrofit ist häufig auch zusätzliche Sensorik erforderlich, die über die Funktechnik abgefragt werden kann. Damit steht ein von allen Seiten akzeptierter Weg zur Verfügung, Digitalisierungsprojekte ohne zu große Eingriffe in die bestehende Infrastruktur realisieren zu können. Für die meisten Anwendungen ist der LTE-Standard völlig ausreichend. Gerade für Anwendungen mit geringer Datenrate sind jedoch zunehmend auch sogenannte ‚Low Bandwith Wide Area NetworksLBWAN wie Narrowband-IoT interessant, die für einfache Anwendungen mit geringen Datenraten bestens geeignet sind und gegenüber LTE Kostenvorteile haben. Sehr hohe Datenraten, bis hin zur Echtzeit, erreicht man mit der 5G-Technologie. Dies ist für Anwendungen wie das Autonome Fahren sicherlich wichtig. Im Maschinen- und Anlagenbau stellt sich bei so hohen Datenraten dann aber sicherlich die Frage, ob all diese Daten wirklich in die Cloud gesendet werden müssen oder ob eine On-Premise-Verarbeitung dann nicht sinnvoller ist. Bei den sogenannten Campusnetzen könnte 5G dann jedoch sehr wohl eine Alternative sein, wenn das industrielles WLAN zu langsam ist.

elektro AUTOMATION: Eaton bietet eine Cloud-Lösung an, die sich für die Automatisierung neuer Projekte eignet aber auch interessant für das Update bestehender Anlagen ist. Wie wird die Konnektivität zwischen Anlagen und Cloud hergestellt, auch bei Steuerungen und Datenquellen anderer Anbieter?

Selke: Unsere Steuerungen sind mit mehreren Ethernet-Schnittstellen ausgestattet, die unabhängig voneinander genutzt werden können. Damit ist es möglich, eine Schnittstelle für die Echtzeitsteuerung und eine zweite für das IoT zu nutzen. Das ist so von unserer internen Security-Abteilung freigegeben. Unsere Gateways unterstützen zurzeit Modbus LTE sowie Modbus RTU womit sich eine Vielzahl im Feld befindlichen Geräte anbinden lässt. Die Gateways lassen sich um weitere Feldbusse und Protokolle erweitern. Alternativ kann eine einfache Steuerung oder eine HMI, die selbst mit vielen Schnittstellen ausgestattet ist, zur Datenkonsolidierung eingesetzt werden. Oft sind die Maschinen und Anlagen nicht mit der benötigten Sensorik ausgerüstet, dann ist im Einzelfall zu entscheiden, welche Technik zusätzlich benötigt wird. Grundsätzlich stellt sich immer die Frage, welche Daten in der Cloud angezeigt und ausgewertet werden sollen. Das hängt im Wesentlichen von der Anwendung ab: vorausschauende Wartung, Firmwareupdates über die Cloud organisieren und automatisieren, Fernzugriff auf meine Anlagen oder möchte ich meine Serviceanbieter besser einbinden? Danach ist zu prüfen, ob die dafür benötigten Daten verfügbar sind oder ob zusätzliche Sensorik installiert werden muss. Oft sind Daten auch aus der SPS zugänglich, ohne in die eigentliche Maschinensteuerung einzugreifen. Es gibt keine einfache Antwort auf diese Fragen. Ziel ist immer, Rückwirkungen auf den eigentlichen Maschinen- oder Produktionsprozess zu vermeiden.

elektro AUTOMATION: Anwender sind oft verunsichert. Mit der Zahl der Automatisierer im Markt wächst auch die Zahl der Cloud-Lösungen. Welche Kriterien sind bei der Auswahl zu beachten?

Selke: Aus unserer Sicht kommt es vor allem darauf an, mit einem Cloudanbieter zusammenzuarbeiten, der die komplette Maschine beziehungsweise den kompletten Prozess abbilden kann. Es ist wenig sinnvoll, wenn ein Anwender mit verschiedenen Cloudsystemen arbeiten muss, um die einzelnen Komponenten in seiner Maschine abzubilden. Wichtig ist auch hier, sich auf eine Zielsetzung festzulegen. Diese elementaren Fragen gilt es im Vorfeld zu klären. Wir empfehlen auch, schnellstmöglich mit dem Einstieg in die IoT zu beginnen und mit ersten, einfachen Projekten Erfahrungen zu sammeln. Das ist häufig erfolgsversprechender als viel Zeit und Geld in die Planung umfangreicher Projekte zu investieren. Denn weniger als die Hälfte aller großen IoT-Projekte haben bisher den erwünschten Erfolg gebracht. Mit einem iterativen Ansatz lassen sich Fehlinvestitionen weit besser vermeiden.

elektro AUTOMATION: Ein aktueller Trend besteht darin, im sogenannten Edge-Device eine Datenvorverarbeitung beziehungsweise -auswertung durchzuführen. Welche Funktionalitäten sind im Gateway verfügbar? Wie werden sie in Betrieb genommen?

Selke: Bindeglied zwischen Maschine und Cloud ist das IoT-Gateway. Die Verbindung zum Internet erfolgt per LAN, WLAN oder LTE. Konfiguriert werden die Gateways über einen einfach zu bedienenden Gerätemanager, sodass sie ohne zusätzliche Software in Betrieb genommen werden können. Die Gateways verfügen zudem über einen eigenen Logik-Controller, der in der Grundausführung dafür sorgt, dass die Daten bei Unterbrechung der Datenverbindung zwischengespeichert werden. Bei Bedarf steht eine Erweiterung zur Programmierung von Logikfunktionen in Codesys zur Verfügung. Unser Ansatz basiert jedoch eher darauf, Auswertungen eher in zentralen On-Premise-Servern durchzuführen, oder die leistungsfähigen Auswerte-Tools zu nutzen, die große Cloud-Anbieter heute bereits zur Verfügung stellen.

elektro AUTOMATION: Welche Security-Mechanismen werden von der NubisNet-Plattform unterstützt?

Selke: Unser Security Konzept ist stufenweise aufgebaut. Neben MQTT bieten wir für die Übertragung der Daten von der Prozessebene in die Cloud auch ein proprietäres, bidirektionales Protokoll, das aufgrund seiner geringen Latenz speziell für die industrielle Kommunikation ausgelegt ist. Zusätzlich ist diese Kommunikation gemäß TLS-1.3-Standard End-to-End verschlüsselt und die Authentifizierung genügt den hohen Ansprüchen der entsprechenden Normen. Die Cloud-Umgebung und die zugehörigen Tools sind nach ISO 27001 zertifiziert. Unsere zentrale Abteilung für Cybersecurity sorgt zudem dafür, dass alle Produkte, die wir global auf den Markt bringen, den hohen geltenden Sicherheitsaspekten genügen. Das gilt auch für Produkte, die von Partnern geliefert werden.

elektro AUTOMATION: Die Übertragung der Daten erfolgt über ein bidirektionales WEB-basiertes Protokoll. Werden auch MQTT und OPC UA unterstützt? Lässt sich eine Verbindung zu anderen Cloud-Systemen herstellen?

Selke: Die Gateways können über das MQTT-Protokoll an viele Cloud-Infrastrukturen angebunden werden. Auch solche individuellen Kundenprojekte außerhalb der NubisNet-Plattform unterstützen wir mit unserem Technischen Dienst. Über eine API ist es außerdem möglich, Daten zwischen den Portalen auszutauschen oder gleichzeitig in zwei Cloud-Umgebungen zu arbeiten. OPC UA verwenden wir neben Modbus vor allem auf der Fabrik- und Prozessebene. Für die Cloud-Kommunikation ist OPC UA kein ideales Protokoll. Hier ist MQTT der Standard, OPC UA verursacht einen größeren Overhead und bringt kaum Vorteile bezüglich der Kommunikation mit der Cloud. Auch OPC UA over TSN beobachten wir intensiv. Es ist grundsätzlich unsere Philosophie offene Standards zu unterstützen.

elektro AUTOMATION: Wo wird die Cloud gehostet? Welche Tarif-Modelle gibt es zur Abrechnung der einzelnen Leistungen?

Selke: Der Cloud-Server der IoT-Lösung NubisNet befindet sich in Deutschland und unterliegt den strengen gesetzlichen Vorgaben der EU zur Datensicherheit. Bei unseren Tarifmodellen versuchen wir, die gleiche Skalierbarkeit bezüglich Datenvolumen und Kosten anzubieten, wie wir sie auch in der IoT-Lösung realisiert haben. Wir bieten günstige Einstiegstarife, für Kunden, die nur wenige Daten übermitteln möchten. Für größere Datenvolumen gibt es weitere Tarife, um die Infrastruktur auch für größere Projekte nutzen zu können. So können die Anwender vom einfachen Einstieg bis zur umfassenden Lösung kosteneffizient arbeiten. Wir senken so die Einstiegshürde und möchten unsere Kunden animieren, die Technologie einzusetzen, sich mit ihr vertraut zu machen und darauf aufbauend eigene Ideen zu entwickeln So können sie Schritt für Schritt, alle Möglichkeiten von NubisNet kennenlernen, um damit wirtschaftlich erfolgreiche Projekte zur Steigerung ihrer Produktivität und einem verbesserten Angebot für ihre Kunden zu realisieren.


Kontakt:

Eaton Industries GmbH
Hein-Moeller-Str. 7-11
53115 Bonn
Tel.: +49 0228 6020
E-Mail: info-bonn@eaton.com
Website: www.eaton.de

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