Prozessoptimierung – Groß denken, klein beginnen, clever skalieren

| Autor / Redakteur: Harald Maier * / Margit Kuther

Industrie 4.0 und IoT: Individuelle Lösungen eröffnen Freiheitsgrade
Industrie 4.0 und IoT: Individuelle Lösungen eröffnen Freiheitsgrade (Bild: Clipdealer)

Bei der Prozessoptimierung spielen Daten eine immer wichtigere Rolle. Modulare IoT-Konzepte, optimal an die Kundenwünsche angepasst, sind dabei erste Wahl.

Begriffe wie Smart Manufacturing und Industrie 4.0 stehen stellvertretend für die Digitalisierung, die sinnvolle und sichere Vernetzung sowie die gewinnbringende Nutzung der Informationen im industriellen Umfeld.

Nutzen und Mehrwert dieser industriellen IoT-Anwendungen müssen dabei im Fokus stehen. Geschickte Lösungsansätze sind gefragt, um die damit verbundenen Herausforderungen zu meistern.

Wichtig dabei ist, im Großen zu denken, im Kleinen zu beginnen und clever zu skalieren. Individuelle Lösungen eröffnen dabei Freiheitsgrade, die die Kombination aus etablierten Standards und anwendungsspezifischen Systemlösungen ermöglichen. Ein modularer Ansatz mit durchgängigem Konzept kann hierbei ein solides Fundament für den Erfolg bilden.

Der Einsatz von Embedded-Modulen und Building Blocks ermöglicht die einfache Realisierung von individuellen IoT-Lösungen. Dazu gehören beispielsweise Gateways, Industrial Firewalls und Edge Server. Mit einheitlichen Plattformansätzen können so auch durchgängige Produktfamilien entstehen, die eine Skalierung und Flexibilität in Bezug auf Performance, Funktionsumfang und Schnittstellen zulassen.

Lösungsansätze für bestehende Systeme planen

Im ersten Schritt macht es in vielen Fällen Sinn, über Lösungsansätze für bestehende Systeme und Konzepte nachzudenken. Gateways ermöglichen es, Daten abzugreifen, in ein einheitliches Datenformat zu bringen und über standardisierte Schnittstellen dem übergeordneten System zur Verfügung zu stellen. Damit ist es auch möglich, Sicherheitsaspekte losgelöst vom bestehenden System zu implementieren und zu pflegen.

Lokale Datenspeicherung und Vorverarbeitung im Gateway sind dann gefragt, wenn die Anbindung an das übergeordnete System und die Cloud nur eine begrenzte Kommunikationsbandbreite zur Verfügung stellt oder eine Aufteilung in dezentrale (vor Ort) und zentrale Intelligenz (in der Cloud für die übergeordnete Analyse) erfolgen soll. Es ergeben sich somit unterschiedlichste Anforderungsprofile an das Gateway, die sich mit Hilfe von modularen Lösungskonzepten jedoch sehr einfach realisieren lassen.

Eine Skalierung der Leistungsfähigkeit kann mit Hilfe von unterschiedlichen Embedded-CPU-Modulen, beispielsweise basierend auf COM Express Mini oder auf dem neuen SMARC-2.0-Standard, erreicht werden. Bei SMARC werden sowohl x86- als auch ARM-Prozessoren unterstützt. In Kombination mit einem auf den Anwendungsfall abgestimmten Carrierboard lassen sich so kostengünstig individuelle Lösungen realisieren.

Als Basis hierfür können beispielsweise fertige Building Blocks wie das 100 mm x 100 mm große Standard Carrierboard MB-M10-1 von TQ dienen, wodurch sich die Zeiten für die Evaluierung und Umsetzung nochmals verkürzen lassen. Einheitliche Abmessungen und Anordnungen der Schnittstellen sind wichtige Voraussetzungen, wenn unterschiedliche Ausführungen als Plattformkonzept geplant sind.

Wireless-Schnittstellen wie 2G/3G/LTE, WLAN, Bluetooth, LoRaWAN und ZigBee können am einfachsten per Steckmodul ergänzt werden, wodurch auch länderspezifische Unterschiede bei den Standards und Zulassungen einfach berücksichtigt werden können.

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