Portal für industrielles Monitoring
Die Digitalisierungs- und Automatisierungsplattform Ubix bietet eine leistungsfähige Komplettlösung, mit der Anlagen mittels moderner und sicherer IoT-Technologien gesteuert und überwacht werden. Alle wichtigen Prozesswerte können erfasst und Predictive-Maintenance-Lösungen umgesetzt werden. Entscheidende Faktoren für eine kommerziell sinnvolle Lösung sind effiziente Kommunikationsanbindungen und geringe Kosten für die Datenübertragung.
Ubix wird als Digitalisierungs- und Automatisierungsplattform seit 2011 entwickelt und ist bereits in zahlreichen Unternehmen der Energiewirtschaft, Prozessindustrie und des Maschinenbaus im Einsatz. (Bild: MC Technologies GmbH)
Die Plattform Ubix wird als Digitalisierungs- und Automatisierungsplattform seit 2011 entwickelt und ist bereits in zahlreichen Unternehmen der Energiewirtschaft, Prozessindustrie und des Maschinenbaus im Einsatz. „Die Plattform bietet eine Vielzahl an Schnittstellen, um branchenübergreifend unterschiedliche Leitsysteme und Steuerungen zur Anlagenüberwachung einzubinden“, beschreibt Torsten Kraemer, Leiter Projects & Solutions bei der Ubix GmbH, den Ansatz der Plattform.
?Für ein kontinuierliches Anlagenmonitoring oder für eine regelbasierte Zustandsüberwachung haben wir eine funktionsfähige und sichere Infrastruktur aufgebaut?, berichtet Torsten Kraemer, Leiter des Ubix-Portals. (Bild: MC Technologies GmbH)
Einfache Anlagenüberwachung
Betreiber von Industrieanlagen erwarten für eine höchstmögliche Anlagenverfügbarkeit und eine schnelle Störungsbeseitigung schnell einsetzbare Fernwartungs- und Teleservicefunktionen. In der Praxis sind unterschiedlichste Schnittstellen, hohe Sicherheitsanforderungen und komplexe technische Anforderungen beim Ausrollen solcher Lösungen oft ein großes Hindernis. „Für ein kontinuierliches Anlagenmonitoring oder für eine regelbasierte Zustandsüberwachung ist eine funktionsfähige und sichere Infrastruktur erforderlich. Der Aufwand ist allerdings nicht zu unterschätzen und macht ohne geeignete Werkzeuge viele IoT-Anwendungen schnell unrentabel. Hier haben wir mit dem Ubix-Portal eine leistungsfähige Plattform aufgebaut, mit der sich auch die Überwachung kleiner Anlagen noch rechnet“, so Torsten Kraemer. Als Beispiel nennt er das Monitoring industrieller Armaturen. Es werden die Zustands- und Diagnoseinformationen einzelner Komponenten wie Pumpen oder Ventile vor Ort durch Sensoren oder aus den Geräten selbst erfasst und z.B. per WirelessHart an ein Mobilfunk-Gateway übertragen. Weil das Gateway die Daten per Funk überträgt, muss es nicht in das Produktionsnetzwerk eingebunden werden. Das vereinfacht das IT-Security-Management. Der Funktionszustand der Pumpe wird im Ubix-Portal mit einer Ampelsymbolik visualisiert. Eine spezielle Software wertet beispielsweise die Schwingungs- und Temperaturwerte aus und ermöglicht so eine Vorhersage über den Zustand der Pumpe. Wird die Ampel gelb, bleibt noch ein Zeitpuffer von einigen Tagen, um durch Wartungsarbeiten den Ausfall der Pumpe zu vermeiden. In dem Moment, wo die Ampel umschaltet, informiert die Portalsoftware automatisch den zuständigen Servicemitarbeiter. Der Mitarbeiter kann sich dann im Portal einwählen, die aktuellen und historischen Werte der Pumpe ansehen und die notwendigen Wartungsarbeiten einleiten. „Der Anlagenbetreiber erhält über das Portal eine Vielzahl von Auswerte- und Überwachungsfunktionen. Für die Nutzung benötigt er nur seinen Browser. So kann er auf Livedaten zugreifen, Alarme konfigurieren oder ein periodisches Reporting einrichten. Wichtige Kennzahlen können in einem Dashboard visualisiert werden. Außerdem lassen sich anlagenspezifische Dokumente wie Bedienungsanleitungen oder Betriebsgenehmigungen im Portal hinterlegen“, beschreibt der Ubix-Manager einige Funktionen des Portals. Er nennt als weitere typische Anforderung die Verbindung zu Drittsystemen, um beispielsweise externen Anwendungen Zugriff auf die Daten zu geben oder auch über standardisierte Schnittstellen Daten aus weiteren Kundensystemen einzubinden und für Auswertungen zu nutzen. „Wir sorgen für die Konnektivität beliebiger Komponenten. Dabei stellen wir mit einem hochwertigen Mobilfunk-Gateway die richtigen Schnittstellen bereit und sorgen für eine stabile und verlässliche Datenübertragung“, erläutert Torsten Kraemer. Hierfür sei eine jederzeitige Kontrolle der Übertragungskosten wichtig. Der Messzyklus und der Datenübertragungsrhythmus zur Optimierung der Mobilfunkkosten könne frei gewählt werden.
Das MC 100 wurde für industrielle IoT/M2M-Anwendungen entwickelt, hat bereits ein 3G oder 4G-Mobilfunkmodul an Bord und ist mit einem vorinstalliertem Linux frei programmierbar. (Bild: MC Technologies GmbH)
Frei programmierbares Mobilfunk-Gateway
Für das Portal suchte man ein hochwertiges, aber kostenoptimiertes Mobilfunk-Gateway von einem zuverlässigen Lieferanten. Zu den wichtigsten Auswahlkriterien zählten eine hohe Gerätequalität, eine störungsfreie Mobilfunkübertragung und eine freie Programmierbarkeit. Dafür wurden unterschiedliche Geräte untersucht und in realen Kundenanlagen intensiv getestet. „Das Gateway MC 100 von MC Technologies hatte das überzeugendste Konzept. Es ist offen für anlagenspezifische Schnittstellen, hat ein hochwertiges 3G- oder 4G-Mobilfunkmodul eingebaut und verfügt bereits über ein vorinstalliertes und frei programmierbares Linux. Damit können wir unterschiedlichste Anlagen immer mit der gleichen Software anschließen“, nennt der Ubix-Manager die Vorteile des Mobilfunk-Gateways. Das MC 100 Gateway enthält digitale und analoge Ein- und Ausgänge und kann optional erweitert werden, um beispielsweise individuelle Maschinen- oder Sensorschnittstellen, WLAN, eine m-Bus-Schnittstelle oder das MQTT-Protokoll bereitzustellen. Die internen Schnittstellen sind für applikationsspezifische Erweiterungen offen gelegt. Die Datenspeicherung erfolgt auf dem integrierten Flashspeicher und einer Micro SD-Karte.
(Bild: MC Technologies GmbH)
Einfacher und sicherer Anlagenanschluss
Kraemer verweist auf den Nutzen für Hersteller und Anlagenbetreiber. Das Entscheidende sei, dass das Monitoring einer Komponente oder einer ganzen Anlage auf sehr einfache Art und Weise umgesetzt werden könne: „Sie müssen sich keine Gedanken über Schnittstellen, Datenerfassung, Kosten der Datenübertragung, Datenverschlüsselung oder autorisierte Zugriffe machen. Mit dem Ubix-Portal ist die notwendige Infrastruktur bereits vorhanden.“ „Alle notwendigen Bestandteile für den Anschluss einer industriellen Anlage werden zunächst bei uns fertig konfiguriert und dann an den Betreiber geschickt. Die Übertragungskomponenten können vor Ort ohne fremde Hilfe in Betrieb genommen werden“, berichtet Torsten Kraemer. Nach dem Anschluss der Anlage baut das Mobilfunk-Gateway automatisch eine Verbindung zum Portal auf. Ab diesem Zeitpunkt stehen alle Funktionen für die Überwachung, Kontrolle und Betriebsführung der Anlage zur Verfügung. Dabei betont er die intensive Zusammenarbeit mit dem Gateway-Hersteller MC Technologies, mit dem das hohe Sicherheitsniveau der Portallösung realisiert werden konnte. Zu den IT-Security-Absicherungen des Gateway MC 100 gehört zunächst eine integrierte Firewall zum Schutz gegen unbefugte Zugriffe. Außerdem werden bei der Authentifizierung der Gegenstelle Zertifikate verwendet, die eine eindeutige Identifikation des Empfängers sicherstellen. Schließlich wird die Transportstrecke bei der Übertragung der Daten über einen virtuellen Datentunnel (Virtual Private Network, VPN) sicher Ende-zu-Ende verschlüsselt. Das Portal wird zudem in einem sicherheitszertifizierten Rechenzentrum betrieben, das deutschen Datenschutzstandards unterliegt. Das Mobilfunk-Gateway überprüft außerdem automatisch die Verfügbarkeit der Datenverbindung. Das umfasst die Übertragung ins Mobilfunknetz, ins Internet und schließlich zum zentralen Portal. Die einzelnen Stufen werden zyklisch getestet und bei Bedarf wird eine ausgefallene Verbindung neu aufgebaut. Ist eine Datenverbindung unterbrochen, werden die laufenden Sensor- und Anlagendaten mit einem Zeitstempel versehen und zunächst auf einer SD-Karte des Gateways zwischengespeichert.
„Der Anlagenbetreiber erhält über das Portal eine Vielzahl von Auswerte- und Überwachungsfunktionen. So können wichtige Kennzahlen in einem Dashboard visualisiert werden“, beschreibt der Ubix-Manager die Funktionen des Portals. (Bild: MC Technologies GmbH)
Fazit
Torsten Kraemer stellt als besonderen Vorteil des Ubix-Portals heraus, dass die gesamte Infrastruktur mit Gateway und Applikationssoftware aus einer Hand kommen: „Alle Komponenten beispielsweise zur sicheren Fernwartung oder für das Management von Alarmen sind aufeinander abgestimmt. Die Software wird immer aktuell gehalten. So erreichen wir sehr zuverlässige Services.“ Entscheidend seien aber die geringen Basiskosten, die auch den Anschluss kleiner Anlagen ermöglichen. Umsetzbar sei das durch den sehr effizienten Datenanschluss per Mobilfunk-Gateway und durch das Abrechnungsmodell „Software as a Service“, bei dem nur die genutzten Dienste abgerechnet werden (Pay per Use). Dieses nutzungsbasierte Modell sei besonders für neue Geschäftsmodelle geeignet, da eine anfangs geringe Nutzung auch nur zu geringen Kosten führe.
