M&M Blog

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.


Monitoring von System- und Anlagendaten auf mobilen Geräten (Teil 3)

Mai, 2016 | Stefan Höfler, Software Developer

In diesem Teil der Artikelserie geht es darum, die technologischen Grundsatzentscheidungen bei der Entwicklung einer Monitoring-App etwas näher zu beleuchten. Auf technischer Ebene stellen sich einige grundlegende Fragen, die idealerweise vor Beginn, aber spätestens während der Entwicklung beantwortet werden müssen. Eine Änderung dieser Entscheidungen zu einem späteren Zeitpunkt kann oft nur mit großem Aufwand umgesetzt werden. Deshalb empfiehlt es sich hier vorab besonders gut zu prüfen, in welche Richtung man gehen möchte.

Eine der wichtigsten Fragen die sich stellt ist, ob eine native oder eine hybride App entwickelt werden soll. Während bei einer nativen App in der Technologie der jeweiligen Plattform entwickelt wird, spielen bei hybriden Apps Webtechnologien eine wichtige Rolle. Für eine native App bedeutet dies, dass sie für iOS in Objective C und für Android in Java entwickelt werden muss. Es muss also pro Plattform eine separate Anwendung in der jeweiligen Technologie entwickelt werden, auch wenn sich diese in Sachen UI und Funktionalität nicht voneinander unterscheiden.

Eine hybride App wird mit Webtechnologien umgesetzt. Die Anwendung, bestehend aus HTML, CSS und JavaScript, kann mit Hilfe eines Frameworks auf verschiedenen Zielplattformen ausgeführt werden. Hierdurch ergeben sich Vorteile gegenüber nativen Apps, sowohl was den initialen Entwicklungsaufwand angeht, als auch in Bezug auf die anfallenden Kosten für Wartung und Pflege der Anwendung. Es gibt jedoch auch Aspekte, bei denen native Apps ihrer Konkurrenz überlegen sind. Insbesondere dann, wenn es um den Zugriff auf native Gerätefunktionalität wie bspw. Kamera, Sound oder Speicher geht. Hier ermöglicht das Arbeiten mit der plattformeigenen Technologie die direkte Verwendung all dieser Funktionen. Hybride Apps müssen hierfür auf native Plug-Ins zurückgreifen.

Ein weiterer Punkt, der ebenfalls möglichst früh geklärt werden sollte, ist die Verteilung der App. Soll die App uneingeschränkt öffentlich zugreifbar sein, empfiehlt sich eine Verteilung über die öffentlichen App-Stores der Anbieter. Dabei ist zu beachten, dass die jeweiligen App-Stores Bedingungen für die Veröffentlichung einer App vorgeben. Ob diese erfüllt wurden, wird in einem Zertifizierungsprozess überprüft. Gerade bei Apple sind diese Bedingungen recht strikt, sie können schnell zu Einschränkungen bei der Implementierung führen. Außerdem kann der Zertifizierungsprozess durchaus bis zu zwei Wochen dauern. Gerade wenn regelmäßigen Updates der App geplant sind, ist dies zu berücksichtigen.

Soll die App z.B. nur innerhalb der eigenen Firma verwendet werden, bieten sich verschiedene andere Möglichkeiten die App zu verteilen. Ist der Nutzerkreis bekannt, kann die App vom IT Personal manuell installiert oder über das Mobile Device Management verteilt werden. Auch die direkte Installation durch den Mitarbeiter ist möglich. Hierfür kann diesem ein Link oder ein QR-Code zur Verfügung gestellt werden, über den er die App beziehen kann. Bei großen Unternehmen kann auch das Einrichten eines eigenen Enterprise App-Stores sinnvoll sein. Die Funktionsweise ist identisch zu der eines öffentlichen App-Stores, jedoch wird dieser über das Unternehmen verwaltet und ist nur für Mitarbeiter zugänglich.

Neben den grundlegenden Entscheidungen im Entstehungsprozess einer App gibt es häufig wiederkehrende Problemstellungen bei der Entwicklung. Dazu zählt z.B. die Datensynchronisation mit einer Serverkomponente, um die Datenbasis der Anwendung aktuell zu halten sowie die Umsetzung von Push-Benachrichtigungen an mehrere Clients. Einige Lösungsansätze für diese häufig auftretenden Anforderungen werden wir im nächsten Artikel der Serie aufzeigen.


FDT2 auf mobilen Geräten

Mai, 2016 | Florian Schuler, Software Developer

Die Nachfrage nach Lösungen für den Zugriff auf Feldgeräte mittels mobilen Endgeräten, wie Smartphones und Tablets, ist in den letzten Jahren stetig gewachsen.

Nun stellt sich die Frage, ob bzw. wie FDT2™ für diesen Zweck eingesetzt werden könnte. Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, hat M&M in den letzten zwei Jahren zwei Forschungsprojekte durchgeführt. In diesen Projekten wurden zwei von Grund auf unterschiedliche Ansätze untersucht.

Das eine Projekt verfolgte  den Ansatz, die Xamarin Plattform zu verwenden, um die .Net basierten FDT2 Komponenten direkt auf die mobilen Endgeräte zu bringen. Leider stellte es sich hier heraus, dass es derzeit nicht möglich ist, die FDT2 .Net Schnittstellen und Datentyp-Definitionen auf der Xamarin Plattform zu verwenden. Zumindest nicht ohne mehrere kleine Änderungen. Der Grund dafür sind Inkompatibilitäten zwischen den Framework Bibliotheken, die auf der Xamarin Plattform verfügbar sind und denen, die auf der Windows Desktop Plattform verfügbar sind. Das würde beuteten, dass dieser Ansatz nicht als reine Erweiterungen zur existierenden FDT 2.0 Spezifikation umgesetzt werden könnte.

Im anderen Projekt wurde hingegen der Ansatz verfolgt, die Benutzeroberflächen der DTMs mittels HTML5 & JavaScript Technologie zu implementieren und nur diese Benutzeroberflächen auf die mobilen Endgeräte zu bringen. Die Business-Logik-Komponente der DTMs würde währenddessen auf einem Windows basierten Server laufen. Das Konzept, die DTM Benutzeroberflächen mittels HTML zu implementieren, bringt den großen Vorteil, dass diese Oberflächen komplett plattformunabhängig sind. Es wäre also bspw. auch möglich, diese Oberflächen für komplett webbasierte FDT2 Lösungen zu verwenden.

Was natürlich hier noch bleibt, ist das Problem der Anbindung dieser neuen HTML DTM Benutzeroberfläche zur bestehenden DTM Business-Logik. Auch hier wurde im Rahmen des Forschungsprojektes schon eine Lösung entwickelt. So wurde die bestehende FDT2 Schnittstelle für Kommunikation zwischen Benutzeroberfläche und Business-Logik so adaptiert, dass diese von der JavaScript Implementierung auf der Benutzeroberflächen-Seite verwendet werden konnte. Bei der Präsentation dieses Ansatzes, beim letzten FDT Developer Forum, wurden wir jedoch darauf hingewiesen, dass für diesen Zweck möglicherweise auch OPC UA verwendet werden könnte.

Der klare Vorteil des HTML-basierten Ansatzes ist, dass er als reine Erweiterung der FDT2 Spezifikation umgesetzt werden könnte. DTM Entwickler könnten entscheiden, ob sie optional eine solche HTML Benutzeroberfläche für ihre DTMs erstellen wollen und damit mobile und webbasierte Use-Cases unterstützen wollen, oder ob sie beim bekannten WPF und Windows Forms bleiben wollen.

Im Moment hat sich die FDT Group noch auf keinen konkreten Ansatz festgelegt, um FDT2 auf mobile Endgeräte zu bringen. Wir gehen davon aus, dass die Lösung der FDT Group wohl eher in die Richtung eines HTML Benutzeroberflächen-basierten Ansatzes gehen wird. Möglicherweise mit OPC UA als Verbindungsstück zwischen dem mobilen Endgerät und der bestehenden DTM und Rahmenanwendungs-Business-Logik.


Monitoring von System- und Anlagendaten auf mobilen Geräten (Teil 2)

Apr, 2016 | Stefan Höfler, Software Developer

Nachdem im ersten Teil  die Möglichkeiten diskutiert wurden, die sich auf diesem Gebiet ergeben, geht es im zweiten Teil der Serie darum, welche Anwendungsszenarien sich dem Nutzer bieten.

Neben dem Vorteil der Standortunabhängigkeit  von mobilen Geräten, bieten sich für das Monitoring und die Überwachung von Daten noch weitere Möglichkeiten. In Teil 1 der Serie wurde bereits kurz darauf eingegangen, dass bei einer Störung der Anlage oder des Gerätes über die GPS Sensoren des mobile Device, ein sich in der Nähe befindender Techniker gefunden und informiert werden kann. So wird ein effektiveres Arbeiten ermöglicht und Ausfallzeiten werden verringert.

Auch bei der Wartung von Anlagen können die Vorteile von mobilen Geräten genutzt werden. Denkbar wäre eine Schritt-für-Schritt Anleitung über die durchzuführenden Aufgaben. Der Techniker kann  jederzeit die digitale Unterstützung durch sein Smartphone oder Tablet in Anspruch nehmen. Bei der Aufbereitung dieser Information können, neben reinem Text, auch Bilder und Videos verwendet werden. Für den Anwender ergibt sich daraus eine größere Sicherheit bei seiner Tätigkeit, da er sich optimal auf die jeweilige Aufgabe vorbereiten und sich darauf konzentrieren kann.

Neben dem Gewinnen von zusätzlichen Informationen, lassen sich mit mobilen Geräten auch konkrete Interaktionen mit industriellen Anlagen und Geräten ausführen. Z.B. könnten die verbauten Sensoren in einer Anlage direkt mit dem Smartphone parametriert werden. Die hierfür notwendige Verbindung zu den Sensoren, kann über Wifi oder Bluetooth aufgebaut werden. Verbaute Komponenten können dadurch direkt vor Ort für den Betrieb vorbereitet werden.

Auch das Einbeziehen der Smartphone-Kamera in eine Anwendung kann durchaus sinnvoll sein. Sie erlaubt das Festhalten, Dokumentieren und Auswerten von visuellen Ereignissen, wodurch sich eine Vielzahl weiterer möglicher Anwendungsszenarien ergeben.

Generell sollte darauf geachtet werden, dass die verwendete App auf einen Anwendungsfall ausgerichtet ist und diesen möglichst optimal unterstützt, anstatt eine Vielzahl von Aufgaben abzudecken. Aufgrund vieler Funktionen bei eingeschränkter Bildschirmgröße, führt dies meist zu Einbußen bei der Usability. Außerdem ist die Einstiegshürde für den Anwender höher, da er die komplexen Funktionalitäten der App erst verstehen muss, um sie zu nutzten. Weiterführende Informationen hierzu können auch im VDMA Leitfaden „App-Entwicklung für die Industrie“ nachgelesen werden, an dessen Erstellung M&M beteiligt war.

Nicht nur für die hier aufgeführten Anwendungsszenarien, sondern auch generell für die Entwicklung von mobilen Anwendungen ergeben sich eine Reihe von technischen und inhaltlichen Herausforderungen, die es zu beachten und zu lösen gilt. Als Beispiel seien hier die verschiedenen Zielplattformen für Apps erwähnt. Im dritten Teil  unserer Beitragsserie geht es deshalb um die verschiedenen Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze für die Entwicklung einer passenden App.


Monitoring von System- und Anlagendaten auf mobilen Geräten

Mär, 2016 | Stefan Höfler, Software Developer

Wir starten mit einer neuen Beitragsserie! Im Fokus steht das Thema Monitoring von System- und Anlagendaten auf mobilen Geräten.  
Der erste Teil der Serie befasst sich mit den  aktuellen Anforderungen und Möglichkeiten auf diesem Gebiet.

Informationen und der schnelle Zugriff auf diese, spielen in der Industrie eine große Rolle. Sie bilden die Basis für alle Entscheidungen die getroffen werden müssen. Deshalb sind qualitativ hochwertige Informationen oftmals ausschlaggebend für den unternehmerischen Erfolg. Es ist notwendig,  über alle relevanten Sachverhalte informiert zu sein. Idealerweise sollten diese Informationen rund um die Uhr und überall verfügbar sein. Speziell mobile Endgeräte wie Smartphones und Tablets sind prädestiniert für eine schnelle und zielgerichtete Informationsübertragung. Sie können überall hin mitgenommen werden und verfügen meist über eine Verbindung zum Internet.

Durch den Boom und die vielseitige Verwendung mobiler Endgeräte verschiebt sich auch in der Industrie der Fokus in Richtung Überwachung und Monitoring mit mobilen Geräten. Dadurch ergeben sich für den Nutzer neue und vereinfachte Arbeitsbedingungen, da er nicht mehr auf einen Standort festgelegt ist, um seiner Arbeit nachzugehen. Auf diese Weise kann effektiver und effizienter gearbeitet werden. Bei Problemen in einem Automatisierungssystem kann die verantwortliche Person über ihr mobiles Endgerät, unabhängig von ihrem aktuellen Aufenthaltsort, direkt benachrichtigt werden. Mit Hilfe dieser Möglichkeiten können Ausfallzeiten verringert und das Prozess-Monitoring verbessert werden.

Aktuell gibt es bereits verschiedenste SCADA und HMI Systeme, um industrielle Abläufe zu überwachen und zu steuern. Diese Anwendungen werden meist auf Desktop-PCs oder Laptops ausgeführt. Aus diesem Grund ist ihr Bedienkonzept auf diese Bildschirmgrößen und auf Mausbedienung zugeschnitten. Möchte ein Anwender eine Visualisierung seiner Daten auf dem mobilen Endgerät verfügbar haben, ergeben sich ganz neue Anforderungen und Möglichkeiten. Es muss eine Art der Darstellung gefunden werden, die die geringere Bildschirmgröße mobiler Geräte berücksichtigt, aber dennoch dem Anwender die für ihn relevanten Informationen, so einfach und klar wie möglich, vermittelt.

Außerdem ergeben sich durch die Verfügbarkeit von Kamera, GPS und weiteren Sensoren völlig neue Möglichkeiten im Vergleich zu Desktop Systemen. So könnte beispielsweise bei einer Störung der Anlage aufgrund von GPS herausgefunden werden, welcher Techniker sich in der Nähe befindet. Mittels Push Nachrichten wird er sofort auf seinem mobilen Gerät über die Störung benachrichtigt. Auf die hier beschriebenen Szenarien und weitere Herausforderungen werden wir im nächsten Artikel der Serie detaillierter eingehen. Auch werden zusätzliche Möglichkeiten, die sich durch den Einsatz mobiler Anwendungen ergeben, diskutiert.