M&M Blog

IoT, Cloud Computing und Industrie 4.0 mit FITS

Apr, 2017 | Kenan Sengün, Marketing Manager

Am 4. April 2017 fand in den Räumlichkeiten von Schneider Electric in Selingenstadt unter der Leitung von M&M Software und der FDT Group zum fünften Mal das FDT Technology Forum (eh. FDT Developer Forum) statt. Das Leitthema in diesem Jahr war „FDT IIoT Server (FITS™) – Ein revolutionäres Konzept für die Geräteintegration“. Mit über 40 Teilnehmern fand diese Veranstaltung regen Zuspruch, was das breite Interesse an diesem Thema unterstreicht.

Ziel der Veranstaltung war es, mit strategie- und technologiegetriebenen Vorträgen und Diskussionen die Technologien und Konzepte, die sich hinter FITS verbergen zu thematisieren und den Teilnehmern näher zu bringen. Dazu gehörten unter anderem Trendthemen, die sich auch in den Bereichen IoT und Industrie 4.0 wiederfinden lassen, wie z. B. Kommunikation via MQTT, Cloud-Computing, OPC-UA, Cross-Plattform-Anwendungen mit (FITS-)Web-Services und Security.

Glenn Schulz, Managing Director der FDT Group, eröffnete mit seiner Keynote über die zukünftige Ausrichtung der FDT Technologie die Veranstaltung. Während seines Vortrags präsentierte er das neue, revolutionäre FDT IIoT Server-(FITS™) Konzept, welches den FDT-Standard ins Industrie 4.0-Zeitalter bringen soll. Dabei schnitt er einige Technologiethemen wie z. B. Cloud-Computing, IoT-Kommunikation, Mobile Apps, und Assistenzsysteme an, die in den darauffolgenden Vorträgen und Live Demos im Detail behandelt wurden.

Im Anschluss berichtete Manfred Gundel von M&M Software den aktuellen Plan für die Entwicklung eines FITS-Prototyps. An dieser Stelle wurden die aktuellen Anforderungen und die Architektur des geplanten Prototyps im Detail aufgezeigt. Dabei spielten einige entscheidende Aspekte wie Security, Performance und Stabilität eine wichtige Rolle, was wiederum als wesentliche Grundlage für alle folgenden Präsentationen diente.

Die zwei darauffolgenden Vorträge von M&M Software fokussierten sich auf das Thema Cloud-Computing und das Internet of Things. Als erstes zeigte Christian Gnädig u. a. verschiedene Ausprägungen von Cloud Services und die damit einhergehenden Businessmodelle und Sicherheitsaspekte. In der zweiten Präsentation demonstrierte Ingo Maindorfer mit einer Hands-on-Session, wie sich Daten von Feldgeräten mit Hilfe einer klassischen SPS und dem MQTT-Protokoll in die Microsoft Azure Cloud übertragen lassen können. 

Innovativ ging es dann in den in den letzten Teil der Veranstaltung. Dort veranschaulichte Thomas Neumann von M&M Software mit seiner Microsoft HoloLense die Zukunft von industriellen Assistenzsystemen. In diesem Vortrag ging es u. a. um UI-Konzepte mit modernster Technologie wie Augmented Reality und Multi Device User Interfaces. Darüber hinaus veranschaulichte er, wie die neue FITS Architektur es möglich machen wird, Livedaten aus der Produktion mit Geschäftsdaten zu kombinieren, um so Assistenzsysteme zu entwickeln, die ein Höchstmaß an Unterstützung bieten und so Abläufe und Prozesse mit bestechender User Experience optimieren.

Abgerundet wurde das FDT Technology Forum durch die abschließende Diskussionsrunde. Die Gelegenheit, Fragen und Ideen in großer Runde zu erörtern wurde rege genutzt, was das große Interesse an den dargestellten Themen nochmals unterstrich.

Ein weiteres FDT Technology Forum findet in diesem Jahr in den USA statt. Schneider Electric, die FDT Group und M&M Software laden Sie recht herzlich ein, bei diesen kostenlosen Veranstaltungen teilzunehmen. Melden Sie sich am besten gleich an: https://mm-software.com/en/events/fdt-technology-forum-usa-2017


Nächster Meilenstein der Microsoft Cloud Deutschland erreicht

Okt, 2016 | Kenan Sengün, Marketing Manager

Wie bereits im November letzten Jahres angekündigt, bietet Microsoft einige Cloud-Dienste jetzt auch aus deutschen Rechenzentren an. Da wir bei der Entwicklung von innovativen Cloud- und IoT-Lösungen bevorzugt auf Microsoft Azure setzen, begrüßen wir die Verfügbarkeit von Rechenzentren in Deutschland und die damit verbundenen Datenschutz- und Sicherheitsvorteile.

Seit Ende September sind die Microsoft Azure Infrastruktur-, Plattform- und IoT-Dienste auch aus Deutschen Rechenzentren in Frankfurt und Magdeburg verfügbar. Durch die Option der deutschen Datentreuhand – ausgeführt von T-Systems – bietet Microsoft den Nutzern so ein einzigartiges Level an Kontrolle über Ihre Daten und die Daten Ihrer Kunden. Diese können nun innerhalb Deutschlands sicher und bedenkenlos transportiert und gespeichert werden.

„Die Microsoft Cloud Deutschland wird unter einem strengen Vertragskonstrukt beaufsichtigt. Ein deutscher Datentreuhänder kontrolliert den Zugriff auf die Kundendaten. Die Erlaubnis für Datenzugriff kann nur vom Kunden selbst erteilt werden oder wenn deutsches Recht es erfordert. Die Kunden sind dadurch rechtlich abgesichert und wissen ihre Daten geschützt.“[1]

Mit der in Deutschland verfügbaren Azure IoT Suite unterstütz Microsoft darüber hinaus aktuelle Industrie 4.0-Standards. Die Azure IoT Suite beinhaltet Services wie Azure IoT Hub, Stream Analytics, Machine Learning und Document DB. Für die Kommunikation zwischen Hardware und der Cloud setzt Microsoft verstärkt auf die Integration des OPC-UA-Standards, das in Kombination mit Azure IoT Suite Kunden erlaubt „ihre Industriemaschinen über die Cloud miteinander zu verbinden, über eine verschlüsselte Verbindung zentral zu steuern und an Geschäftsanwendungen, wie ERP- oder CRM-Systeme, anzubinden“[2].

Weitere Informationen finden Sie hier:

 

[1] https://www.microsoft.com/de-de/cloud/deutschland/default.aspx

[2] http://news.microsoft.com/de-de/azure-deutschland-verfuegbar/


Industrial IoT Gateway mit embedded Linux und IEC 61131

Aug, 2016 | Michael Heller, Group Leader, System Solutions - Applications
Industrial IoT Gateway mit embedded Linux und IEC 61131

Auf Sensorebene überwiegen immer noch Geräte, die selbst keine Internetschnittstelle haben. Dabei sind es gerade die gesammelten und konsolidierten Daten dieser Sensoren, die in Zeiten von Industrie 4.0 von großem Interesse sind. Entsprechend ist eine Anbindung an das Industrial IoT mittels eines Gateways erforderlich.

Die WAGO Steuerungen PFC200 und PFC100 sind aufgrund der Offenheit durch das embedded Linux Betriebssystem und der Vielzahl an unterschiedlichen Schnittstellen bestens als Industrial IoT Gateways geeignet.

Aktuell arbeiten wir daran, die WAGO Steuerungen an die Microsoft Azure IoT Suite anzubinden. Eine embedded Linux Applikation verbindet dabei den Controller mittels MQTT mit der Microsoft Cloud. Dafür wird das Microsoft Azure IoT Device SDK verwendet.

Im Gegensatz zu anderen Ansätzen, bei denen beispielsweise mittels OPC UA beliebige Daten eingesammelt werden, haben wir uns dafür entschieden dem SPS Programmierer die Kontrolle über die zu publizierenden Daten zu geben. Das hat den Vorteil, dass Daten bereits im SPS Programm sinnvoll gruppiert und mit semantischen Informationen angereichert werden können. Andernfalls wäre eine Konfiguration an einer Stelle erforderlich, an der die Detailinformationen über die Art und Herkunft der Daten typischerweise schwieriger verfügbar sind.

Ein weiterer Vorteil gegenüber einer klassischen Lösung (beispielsweise Anbindung mittels OPC UA) ist die Möglichkeit eines gepufferten Transfers von Massen-Daten, getriggert durch das SPS Programm. Geräte, die beispielsweise über Mobilfunk angebunden sind, müssen dadurch nicht immer online sein.

Durch die Verlagerung der Kontrolle an das SPS Programm wird zudem ein komfortabler Rückkanal ermöglicht. Eine Cloud Anwendung kann darüber Befehle an die Steuerung senden, die dann im SPS Programm abgearbeitet werden.
Für die Interaktion von SPS Programm und Cloud ist das CODESYS-basierte System mit der Linux Applikation verknüpft. Realisiert wird dies über einen IEC 61131 Funktionsbaustein, der vom SPS Programmierer eingebunden wird, um das SPS Programm zu instrumentieren.

Die Linux Applikation ist dabei so aufgebaut, dass die Cloud Anbindung austauschbar ausgelegt ist. Die Applikation erlaubt es, verschiedene IoT Protokolle zu konfigurieren – oder, falls erforderlich – Erweiterungen vorzunehmen. Anstelle des Microsoft Azure IoT Device SDKs kann auch eine andere Anbindung eingesetzt werden. Dies erlaubt die Unterstützung weiterer Plattformen, wie beispielsweise der Amazon Cloud.

Für den Anwender ergibt sich eine ausgesprochen flexible Cloud Anbindung. Die Offenheit des WAGO Systems, die auf einer Vielzahl an Schnittstellen und einem offenen Betriebssystem basiert, bildet die Grundlage für eine flexible Anbindung an verschiedene Cloud Plattformen über eine Vielzahl möglicher Cloud Protokolle.
 


Monitoring von System- und Anlagendaten auf mobilen Geräten (Teil 4)

Jun, 2016 | Stefan Höfler, Software Developer

Zum Abschluss der Artikelserie befassen wir uns mit einigen wiederkehrenden Anforderungen an die Architektur einer App und diskutieren Lösungsmöglichkeiten für diese. Konkret geht es um zwei Themen. Erstens um die Synchronisation von Anwendungsdaten zwischen einer zentralen Serverkomponente und vielen mobilen Endgeräten und zweitens um das Senden von Push-Benachrichtigungen, ebenfalls von einer zentralen Serverkomponente, an mehrere Clients.

Jede App, die mit einer zentralen Serverkomponente Daten austauscht, steht vor einem Problem, wenn sie die Verbindung zum Server verliert und damit offline geht. Die einfachste aller Vorgehensweisen hierfür ist, dass die App nicht mehr verwendet werden kann, solange die Verbindung zum Server nicht mehr besteht. Aus Sicht des Benutzers ist dies allerdings nicht wünschenswert. Noch schlimmer ist es, wenn durch Verlust der Verbindung zum Server auch Benutzereingaben verloren gehen oder gerade ausgeführte Workflows unterbrochen werden. Um die App auch offline verwenden zu können, muss es einen lokalen Datenstand geben. Die App kann so auch ohne permanente Verbindung zum Server sinnvoll benutzt werden. Die zentrale Verwaltung der Daten findet jedoch weiterhin auf einem Server statt.

Um die beiden getrennten Datenstände konsistent zu halten, muss es einen Synchronisationsmechanismus geben. Dieser muss in beide Richtungen funktionieren, also sowohl vom Server zur App, als auch von der App zum Server. Gab es bspw. Änderungen auf dem Server während ein Client offline war, werden diese auf den Client synchronisiert, sobald dieser wieder erreichbar ist. Analog dazu werden Änderungen, die in der App im Offline-Zustand gemacht wurden, bei Wiederverfügbarkeit auch an den Server übertragen. Hier gibt es bereits bestehende Komponenten, die bei der Entwicklung einer App verwendetet werden können. Es gibt Möglichkeiten, die Serverkomponente bei einem Anbieter zu hosten. Alternativ kann die benötigte Infrastruktur auch selbst betrieben werden.

Eine weitere wiederkehrende Anforderung, die es auf technologischer und architektonischer Ebene zu lösen gilt, ist die Umsetzung von Push-Benachrichtigungen. Aus der Sicht eines Benutzers ist diese im Grunde genommen eine Mitteilung darüber, dass für eine bestimmte Applikation neue Daten anliegen. Ausgelöst wird dieses Ereignis meist von einer Serverkomponente. Um die Benachrichtigung an die Clients zu übertragen, gibt es verschiedenen Services. Diese sind plattformabhängig, z.B. Google Cloud Messaging für Android und Apple Push Notifications für iOS. Hier bietet sich die Verwendung einer Komponente zur Abstraktion der unterschiedlichen Schnittstellen an. Dadurch kann eine einzige Schnittstelle verwendet werden, über die alle Clients, unabhängig von deren Plattform, benachrichtigt werden können.

Im Rahmen der Artikelserie haben wir uns mit verschieden Aspekten im Bereich des Monitorings von System- und Anlagendaten auf mobilen Geräten befasst. Angefangen bei der Einordnung von mobilen Anwendungen im industriellen Umfeld, über konkrete Anwendungsszenarien, bis hin zu den Grundsatzentscheidungen, die vor der Entwicklung getroffen werden müssen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es im System- und Anlagenumfeld vielfältige Möglichkeiten für den Einsatz mobiler Anwendungen gibt. Bei der Entwicklung einer App sollte allerdings im Vorfeld eine genaue Analyse des Anwendungsszenarios stattfinden, um die notwendigen Entscheidungen in Sachen Technologie und Architektur passend zu ihrem Anwendungsfall treffen zu können.

Sprechen Sie uns an und schildern Sie uns Ihre Anforderungen. Wir finden die für Sie passende Lösung und setzen diese für Sie um.

Kontakt:
Stefan Höfler
Software Developer, Business Unit Software Applications
E-Mail shr@mm-software.com


Ob man will oder nicht, man muss zugeben, dass es kaum noch mehr von der Hand zu weisen ist: Wir befinden uns bereits im Wandel von der dritten in die vierte industrielle Revolution. Mit „wir“ sind aus unserer Sicht vor allem Deutschland, China und die USA gemeint. Diese drei Nationen sind auf dem Weg, den Industriesektor noch intelligenter und somit noch effizienter, hochwertiger und nachhaltiger zu gestalten. Doch leider ziehen wir nicht in allen Bereichen am gleichen Strang. Daher ist es wichtig, das große Ganze im Auge zu behalten.

Während Deutschland die Initiative Industrie 4.0 ins Leben gerufen hat, hat die USA mit dem Industrial Internet Consortium (IIC) bzw. Internet of Things (IoT) und China mit „Made in China 2025“ zwei sehr ähnliche Programme gestartet. Insgesamt betrachtet, erkennt man schnell große Überschneidungen bei den drei Initiativen. Das gilt insbesondere für die Technologien, die als Teil der Programme erforscht und entwickelt werden. Es sind jedoch die Unterschiede, die ins Auge stechen. Der Ursprung dieser Differenzen liegt in den unterschiedlichen Ideologien bzw. Ansätzen der einzelnen Nationen und deren Initiativen. Industrie 4.0 verfolgt einen eher typisch deutschen, wissenschaftlichen Ansatz. In den USA lässt sich mit IIC/IoT hingegen eher ein Geschäftsmodell-getriebener und in China mit „Made in China 2025“ ein zielorientierter Ansatz erkennen. Darum ist es wichtig, dass wir zwischen Technologie und Ideologie klar unterscheiden, um das Gesamtbild nicht aus dem Auge zu verlieren.

Eine der größten Herausforderungen ist es, die drei Initiativen in einigen Bereichen zu vereinheitlichen. Die Definition der einzelnen Programme, besonders auf der Technologieebene, ist sehr abstrakt und lässt viel Spielraum für Interpretationen. Das könnte dazu führen, dass viele Firmen in naher Zukunft unterschiedliche, unabhängige und zumeist inkompatible Industrie 4.0-/IoT-/China 2025-Insellösungen auf den Markt bringen. Um das Gesamtvorhaben jedoch langfristig erfolgreich zu machen, müssen alle drei Initiativen auf der abstrakten Ebene vereinheitlicht und mit Hilfe von Spezifikationen heruntergebrochen und standardisiert werden. Nur so kann eine solide und zukunftssichere Basis für die Implementierung innovativer Lösungen geschaffen werden.

Erste Schritte in diese Richtung lassen sich bereits bei Industrie 4.0 und IoT erkennen. Während die ersten industriellen IoT-Lösungen entwickelt wurden, wurde schnell deutlich, dass diese Technologie u. a. auf drei wichtige Grundkonzepte angewiesen ist:

1. Hohe Verfügbarkeit und Erreichbarkeit

2. Hohe Rechenleistung

3. Garantierte Sicherheit

Um diese Voraussetzungen für das industrielle IoT und globale Netzwerke zu erfüllen, müssen einige Barrieren und Restriktionen, die die Telekommunikationsmärkte beeinträchtigen, aufgehoben werden. Denn alles dreht sich um Daten. Die Datenverarbeitungsrichtlinien und -Gesetze unterscheiden sich von Nation zu Nation. Um einen reibungslosen und unbedenklichen Austausch von Daten im Internet zu garantieren, müssen die entsprechenden Gesetzesgrundlagen für Datensicherheit global vereinheitlicht werden. Das gilt insbesondere auch für die allgemeinen rechtlichen Aspekte kommerzieller Dienstleistungen. In diesem Bereichen sehen wir eine der größten Herausforderungen: Es muss ein einheitlicher, globaler Rechtsrahmen geschaffen werden, damit die drei Initiativen problemlos und erfolgreich vereinheitlicht werden können.

Wir müssen umgehend sicherstellen, dass wir die Kontrolle über die digitale Zukunft der Industrie nicht verlieren. Wenn wir zu lange warten, werden ein paar wenige Großunternehmen den Markt dominieren und de-facto-Standards mit ihren proprietären Lösung etablieren. In diesem Szenario wäre die Konsequenz, dass sich zukünftig die Lösungen nicht nur von Nation zu Nation unterscheiden, sondern wahrscheinlich auch von Kunde zu Kunde. Daher müssen wir uns den oben aufgeführten Herausforderung stellen - und das sobald wie möglich.