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Edge-Software von Emerson verbessert Funktionalität von Maschinen

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Edge-Software von Emerson verbessert Funktionalität von Maschinen

Geht es nach den Experten, sollte die Integration von IoT-Funktionalität in Maschinendesigns heutzutage als die Norm angesehen werden. Genau hier setzt die neue Edge-Software von Emerson an. Sie ermöglicht produzierenden Unternehmen die schnelle Entwicklung und Skalierung fortschrittlicher Maschinenanalytik. Sie bietet Skalierbarkeit und offene Konnektivität, um den Geschäftssystemen von Unternehmen Daten und Analysen auf Maschinenebene verfügbar zu machen.

Richard Carpenter, Executive Product Manager, und Silvia Gonzalez, Solutions Development Manager,
Emerson Automation Solutions, Charlottesville, USA

Inhaltsverzeichnis
1. Hohe Anforderungen an Daten
2. Aufbau von IoT-Anwendungen mit Edge-Software
3. Edge-Software: geringere Komplexität und Kosten
4. Edge-Software erweitert die Möglichkeiten
5. Edge-Computing-Plattform für moderne Anwendungen

Soll ein Produkt beziehungsweise eine Maschine mehr Funktionalität erhalten, bedeutet das meist auch ein Mehr an Kosten. Dieses wird aber zumeist eher als problematisch eingestuft, anstatt dass hier eine Möglichkeit zur Steigerung der Rendite zu erkennen wäre. Hardware- und Software-Technologien des Industrial Internet of Things (IIoT, industrielles Internet der Dinge) stellen hier jedoch konventionelles Wissen hinsichtlich Kosten-Nutzen-Rechnungen auf den Kopf, da die Anschaffungskosten minimal sind, die kurz- und langfristigen Vorteile jedoch sehr hoch. In der Zwischenzeit haben die Endnutzer Kenntnisse über die modernen IoT-Fähigkeiten gewonnen und fordern aktiv diese Funktionalitäten ein, um betriebliche Verbesserungen und die Zukunftssicherheit ihrer Anlagen zu gewährleisten. Die Nachfrage seitens der Endnutzer bietet nun die Gelegenheit für OEMs, differenzierte Angebote und neue Geschäftsmodelle für die Kunden zu schaffen. Die Schlussfolgerung für die OEMs sollte somit lauten, dass IIoT-fähige Hardware und Software in neue Maschinen eingebaut werden – ganz gleich, ob diese sofort verwendet werden oder nicht.

Hohe Anforderungen an Daten

OEMs haben seit jeher neue Maschinengenerationen mit neuen Technologien und Funktionalitäten gebaut, doch die Kundennachfrage nach höherer Zuverlässigkeit und Effizienz erfordert einen Umschwung bezüglich deren Fähigkeiten. Um mehr Betriebsdaten zu erfassen, muss weiteres Equipment hinzugefügt werden, um zusätzliche Verbesserungen und einfachere Konnektivität, zu erzielen. Endverbraucher wünschen sich zudem mehr als nur Rohdaten, sie benötigen umsetzbare Daten, die lokal oder per Fernzugriff verfügbar sind und die operative Leistung verbessern können. Mit den richtigen Informationen in den Händen derer, die sie am dringendsten benötigen, können Nutzer dann die Vorteile der Maschinenfunktionalität maximieren, die Verwendung von Verbrauchsgütern reduzieren und Bedieneffizienz verbessern und so zur Erhöhung der Profitabilität und der gleichzeitigen Reduzierung von Risiken beitragen.

Wie die meisten Gewerbe, versuchen auch OEMs Kosten soweit wie möglich zu minimieren und Gewinne zu maximieren. Inzwischen sind jedoch die Einbaukosten von IIoT-Fähigkeit in Maschinen, sei es durch die Verwendung kabelgebundener Ethernet-Protokollen wie Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP/IP, oder zellulärer, satellitengesteuerter beziehungsweise industrieller WLAN-Lösungen wie etwa WirelessHART, so niedrig und können zukünftig so viel Wert für Endnutzer und OEMs bieten, dass deren Einbindung als verpflichtend betrachtet werden sollte. Dies erfordert, dass OEMs den Übergang von der Entwicklung kostengünstigster Maschinen mit „gerade ausreichender“ Funktionalität zum Bau von Maschinen mit eingebettetem IIoT wagen müssen, so dass variierende Kundenanforderungen erfüllt werden und auf künftige Anforderungen mit Aktualisierungen der Software reagiert werden kann. Die richtige Hardware, Software, Geräteausstattung und Datennetzwerkelemente machen dies möglich und tragen dazu bei, Daten von intelligenten Geräten und Sensoren, die getrennt vom Automationssystem sein können, zu integrieren und zu analysieren und so dazu beizutragen, ein größeres Betriebsverständnis zu schaffen.

Die Zustandsüberwachungen werden unterstützt – mit Daten, die von Vibrationssensoren, Lagertemperatur-Sensorsystemen, Energienutzungssignalen, Pressluftdruck und Nutzungsraten gesammelt werden. Die Integration dieser Inputs bietet Anwendern eine größere Sichtbarkeit der Maschinengesundheit, Warnmeldungen über potenzielle drohende Bauteilversagen und Empfehlungen bezüglich der Wartungsanforderungen. Diese IIoT-Fähigkeit eröffnet zudem die Gelegenheit für OEMs, durch das Angebot verbesserter Überwachungs- und Supportleistungen für Kunden neue Einnahmequellen zu schaffen. Das Leasing von Betriebsmitteln basierend auf der Produktion kann bemessen werden, und Geschäftsmodelle „Maschinen als Dienstleistung“ („Machine-as-a-Service“) werden realistischer.

Aufbau von IoT-Anwendungen mit Edge-Software

In der Vergangenheit war es teuer und schwierig, Remote-Konnektivität in neue Maschinen und Geräte zu integrieren. SPS, HMIs und Netzwerktechnologien haben sich in den letzten zehn Jahren erheblich weiterentwickelt, doch trotz dieser Fortschritte erforderten frühe IIoT-Anwendungen eine erhebliche Koordination zwischen Betriebstechnologie (OT) und Informationstechnologie (IT) Datenmanagement und Analysen. Der Aufbau einer echten IIoT-Anwendung erforderte auch eine benutzerdefinierte Programmierung, das Verständnis neuer Technologien und die Überwindung von Problemen, wie fehlender Konnektivität. Für Endbenutzer ist es wichtig, dass IoT-Technologien nicht in die vorhandene SPS-, HMI- und Netzwerkinfrastruktur eindringen und den Betrieb beeinträchtigen können. IIoT-Anwendungen müssen bestehende Systeme ergänzen, Bemühungen zur Maximierung der Geräteverfügbarkeit unterstützen und den Produktionsdurchsatz und die Bestandsverwaltung verbessern. Mit zunehmender Konnektivität steigt die Anfälligkeit für Cyberbedrohungen, so dass robuste und wirksame Maßnahmen zum Schutz von Unternehmen erforderlich sind. All die Sicherheitsfunktionen, sichere private Netzwerke, mehrschichtige Sicherheit und Sicherheitsrichtlinien in Bezug auf das Personal müssen sorgfältig berücksichtigt werden.

Edge-Software: geringere Komplexität und Kosten

Standards und modulare Hardware sowie Software, die neueste IIoT-Technologien nutzen, ermöglichen jetzt einfache, kostengünstige und sichere Lösungen. Es gibt viele unterschiedliche Möglichkeiten, IIoT-Fähigkeiten basierend auf Edge-Computing und damit verbundener Software einzubauen, doch Lösungen müssen standardisiert und in Brownfield- oder Greenfield-Situationen implementiert werden können, unabhängig von der bestehenden Infrastruktur. Obwohl Standard-SPS einen Teil der IIoT-Datenverarbeitung leisten können, fügt eine neue Generation von Edge-Controllern PC-ähnliches Computing hinzu, das für IIoT-Anwendungen erforderlich ist. Diese Edge-Controller bieten eine zuverlässige deterministische Steuerung von Industrieanlagen, aber auch IIoT-Fähigkeiten. Daher sind sie jetzt die bevorzugte Automatisierungsplattform für OEMs, die nach zukunftssicheren Geräten suchen, auch wenn sie die IIoT-Fähigkeiten nicht sofort nutzen können. Wenn OEMs bereit sind, IIoT-Anwendungen zu implementieren, ist die erforderliche Technologie bereits in ihr Maschinendesign integriert.

Industrial-Ethernet-Protokolle sind in der Fertigung weit verbreitet, und das MQTT-Messaging-Protokoll bietet jetzt eine leistungsfähige Methode zur Übertragung von Fabrikdaten an die Cloud oder andere IT-Anwendungen. Anstelle von benutzerdefiniertem Code sind viele leistungsstarke und gut verständliche Anwendungen wie Node-RED und Grafana vorhanden. Diese sind in der Lage, Fabrikdaten nahtlos zu übertragen und als verwertbare Informationen zu visualisieren. Die fortschrittliche webfähige HMI-Software geht jetzt über die grundlegende Visualisierung hinaus, indem sie verschiedene IIoT-Funktionen integriert. Web-Visualisierung eignet sich ideal für IIoT-Analyseanwendungen, die normalerweise eine Visualisierung von überall erfordern. Diese Software der nächsten Generation ist zudem ausgesprochen skalierbar und bietet OEMs sehr konsistente Entwicklungsmöglichkeiten. Diese kombinierte Funktionalität und flexible Bereitstellung ist besonders für OEMs von Vorteil – insbesondere für jene, die unterschiedliche Maschinentypen bauen.

Edge-Software erweitert die Möglichkeiten

Eine Reihe von Installationsoptionen ist möglich, einschließlich direkt an Bord befindlicher Edge-Controller, Edge-Computing-Geräte, die mit lokalen Controllern und Sensoren verbunden sind, Fabrik- oder Kontrollraum-PCs oder Server als Teil eines größeren Automatisierungssystems. Unabhängig von der Bereitstellung müssen IIoT-Lösungen in Cloud-zugängliche Systeme integriert werden, insbesondere wenn Daten über eine Flotte verteilter Maschinen hinweg visualisiert und analysiert werden sollen. Cloud-Kommunikation versetzt OEMs in die Lage, ihre Kunden weltweit zu unterstützen und gleichzeitig Zugang zu Informationen zu erhalten, die ihnen helfen, ihr eigenes Maschinendesign und deren Zuverlässigkeit zu verbessern. Edge-Control und webbasierte Visualisierung erweitern die Automatisierungsfunktionalität durch Bereitstellung von Asset-Dashboards, die den Zustand der Maschine, der Subsysteme und Komponenten beschreiben. Somit können Betriebs- und Wartungspersonal früher auf Probleme aufmerksam gemacht werden, während historische Daten zur Auswertung zur Verfügung stehen, um die Ursachen zu identifizieren. Die digitale Transformation trägt dazu bei, die richtigen Daten zu sammeln, um eine verbesserte Fehlerbehebung sowie prädiktive und nutzungsbasierte Wartungsstrategien zu unterstützen.

Endbenutzer sind nicht mehr bereit, einen Mangel an Zugang zu Daten und Transparenz zu akzeptieren, zumal die Vorabkosten mittlerweile sehr niedrig sind. Sie sind sich der langfristigen Vorteile eines effizienteren Betriebs sehr wohl bewusst und fordern daher standardmäßig IIoT-fähige Automatisierungsplattformen, damit sie diese erreichen können. (jg)

Mehr zum Thema Edge-Computing von Emerson:
hier.pro/JlNKk

Messe SPS 2021: Halle 7, Stand 490

Kontakt:
Emerson Process Management GmbH & Co. OHG
Katzbergstr. 1
40764 Langenfeld
Tel. +49 2173 3348–0
info.de@Emerson.com
www.emerson.de


Edge-Computing-Plattform für moderne Anwendungen

Die Technologie von Emerson kombiniert PACEdge, eine IIoT-Plattform, mit einem fortschrittlichen Edge-Computing-Gerät, das Edge-Analysen schon heute in den Fertigungsbereich bringen kann. Das Edge-Computing-Gerät verbindet sich basierend auf offenen industriellen Protokollen nahtlos mit SPS-Feldgeräten, OT- und IT-Systemen zur Analyse und Kontextualisierung von Daten.


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