IoT-Retrofit schafft digitale Services für Bestandsgeräte

Ein IoT-Retrofit erweitert langlebige Industriegeräte um digitale Funktionen, sodass Betreiber ihren Gerätepark nicht ersetzen müssen und Bestandsgeräte digitalisieren können. Dabei verbindet ein Gateway ältere Systeme mit einer gemeinsamen Plattform und überträgt Geräte- und Prozessdaten an Webanwendungen und mobile Apps. Die Anwender überwachen die Geräte aus der Ferne und verbessern auf diese Weise die Prozesssicherheit. Die Klima- und Temperiergeräte der Memmert GmbH + Co. KG sind ein gutes Beispiel dafür: Der IoT-Retrofit von KURZ Digital verbindet alle Geräte mit einer eigenen digitalen Umgebung.

Die Herausforderung: Lange Lebensdauer trifft auf digitale Anforderungen

Geräte, Maschinen und Anlagen für die Industrie zeichnen sich durch ihre lange Lebensdauer aus. Deshalb existieren in vielen Industrieunternehmen mehrere Gerätegenerationen mit unterschiedlichem Funktionsumfang nebeneinander. Ältere Geräte sind nicht vernetzt, während neuere Systeme bereits vollständig digitalisiert sind und sich aus der Ferne überwachen lassen. Ein Austausch älterer Maschinen bedeutet hohe Investitionen. Aus diesem Grunde sollten Unternehmen Bestandsgeräte digitalisieren und einen IoT-Retrofit umsetzen. Ein Beispiel dafür findet sich bei der Memmert GmbH + Co. KG aus Schwabach in Franken.

Langlebige Bestandsgeräte ohne Datenerfassung

Das Fachgebiet von Memmert ist Klima- und Temperiergeräte für Labore, Forschung und industrielle Anwendungen. Zum Portfolio gehören zum Beispiel Wärme- und Trockenschränke, Inkubatoren, Konstantklima-Kammern und Wasserbäder. Die Geräte dienen dazu, Materialien unter definierten Temperaturbedingungen zu testen oder bestimmte Umgebungsbedingungen über längere Zeit konstant zu halten.

Die Memmert-Produkte sind dafür konstruiert, mehrere Stunden, Tage oder sogar Jahre zu laufen. Gleichzeitig handelt es sich bei ihnen um langlebige Investitionsgüter, die viele Jahre im Einsatz sind. Solange sie ihre Aufgabe zuverlässig erfüllen, ist ein Austausch wirtschaftlich nicht sinnvoll. Allerdings fehlen den älteren Gerätegenerationen Funktionen, die heute üblich sind. Dazu gehören die Fernüberwachung, die zentrale Auswertung von Zustandsdaten, mobile Anwendungen zum Zugriff auf die Geräte und automatische Benachrichtigungen bei Fehlern. Irrtümlich offenstehende Türen, Abweichungen von den Sollwerten oder Störungen fallen unter Umständen nur bei einem Kontrollgang auf.

Memmert und viele andere Hersteller aus Elektronik und Maschinenbau stehen vor einer Herausforderung: Sie können die installierte Gerätebasis nicht einfach ersetzen, wenn sie ihren Kunden neue digitale Dienste anbieten wollen. Gleichzeitig reicht es auf Dauer nicht aus, nur die neuen Produktgenerationen zu vernetzen. Die Gefahr dabei: Es entstehen zwei getrennte Produktwelten, in denen Service und Wartung der Altgeräte über Jahre hinweg mit einem hohen Aufwand erledigt werden müssen.

Die Lösung: Bestandsgeräte digitalisieren und per Gateway an das IoT anbinden

KURZ Digital begegnet dieser Ausgangssituation mit einer Retrofit-Lösung. Sie bindet Maschinen und Anlagen über eine digitale Ebene an das Industrial IoT an. Dadurch werden Gerätedaten für die Überwachung, für Backend-Systeme und für weitere Anwendungen verfügbar.

Plattform, Apps und Schnittstellen verbinden den Gerätepark

Memmert bündelt seine digitalen Services unter der Dachmarke „myChamber“, die gegenüber den Endkunden als eigenes digitales Angebot von Memmert auftritt. Das Ökosystem besteht aus vier Modulen; die Monitoring App und die LIMS-Anbindung stammen von KURZ Digital:

1. myChamber Control, der zentralen Plattform zur Überwachung und Steuerung aller Geräte an allen Standorten.
2. myChamber Monitoring App, der App zur Fernüberwachung laufender Prozesse per Smartphone.
3. myChamber LIMS, der Schnittstelle zur Anbindung der Geräte an ein Laborinformationsmanagementsystem (LIMS).
4. myChamber Link, der Schnittstelle für die Integration der Gerätedaten in weitere IT-Systeme des Betreibers.

Den IoT-Retrofit im engeren Sinne bilden die Monitoring App und das Gateway, über das ältere Geräte angebunden werden. Dieses wird optional im Rahmen des Kaufprozesses angeboten und kann sowohl bei älteren als auch bei neu hergestellten Geräten eingesetzt werden. Bei vorhandenen Geräten stellt es die Verbindung zur digitalen Plattform her, greift über die lokale Schnittstelle des jeweiligen Geräts auf die verfügbaren Informationen zu und überträgt diese an das Backend.

Die Verbindung des Gateways mit der Netzwerkinfrastruktur erfolgt über WLAN oder alternativ über LAN. Damit kann in vielen Fällen eine bereits vorhandene Infrastruktur genutzt werden. Bei guter Funkabdeckung bietet WLAN eine einfache Anbindung.

Wo massive Wände oder Betondecken das Funksignal beeinträchtigen, kommt die kabelgebundene Ethernet-Verbindung zum Einsatz. Dabei sind alle Verbindungen verschlüsselt und somit vor Cyberangriffen geschützt.

Messwerte, Programmdaten und Ereignisse zentral erfassen

Das Standardintervall für die Messung beträgt 30 Sekunden und lässt sich konfigurieren. Bei einer Auslesung unterscheidet die Lösung zwischen Messdaten, Programmdaten und Ereignissen.

• Je nach Gerätetyp können bis zu 13 Messgrößen verarbeitet werden. Dazu gehören Temperatur, Feuchte, Sauerstoff und Kohlendioxid. Hinzu kommen Werte für Vakuum oder Lüftergeschwindigkeit. Die Plattform verarbeitet die Soll- und Istwerte sowie die vorgegebenen Alarmgrenzen.
• Zusätzlich überträgt das System Programmdaten. Sie zeigen den aktuellen Programmstatus des Geräts. Dazu gehören der Arbeitsmodus und das voraussichtliche Programmende.
• Die dritte Datengruppe ist protokollierte Ereignisse, etwa Alarme, Warnungen und Informationsmeldungen. Bei entsprechenden Ereignissen kann das System unmittelbar eine Push-Benachrichtigung oder eine E-Mail an die Nutzer auslösen.

Auf der Anwendungsseite trennt die Lösung zwei Frontends. Das webbasierte Dashboard ist rein herstellerintern und dient der Verwaltung von Geräten und Benutzern. Die Endkunden arbeiten ausschließlich mit den mobilen Apps für iOS und Android. Dort registrieren sie sich, ordnen ihre Geräte selbst zu und rufen anschließend deren Daten ab.

Fernüberwachung und Alarmierung aus der Cloud

Die Lösung von KURZ Digital dient vor allem dem Monitoring des Geräteparks und der Darstellung von Informationen über den Gerätezustand. Die Apps zeigen den aktuellen Status und informieren über relevante Ereignisse. Dadurch lässt sich erkennen, ob die Werte innerhalb der vorgesehenen Grenzen liegen oder ob Handlungsbedarf besteht.

Ein wichtiges Element ist die Alarmierung. Wenn ein Messwert abweicht, löst das System ein entsprechendes Ereignis aus. Vergleichbares gilt für Warnungen oder andere relevante Meldungen des Geräts. Die Nutzer können per Push-Benachrichtigung auf dem Smartphone oder in einer E-Mail darauf aufmerksam gemacht werden.

Das Backend der Lösung läuft in einer Cloud-Umgebung. Dabei legt sich KURZ Digital nicht auf einen festen Hosting-Partner fest. Die Architektur kann einfach an die Anforderungen und die bestehende Cloud-Strategie des jeweiligen Herstellers angepasst werden. Neben zahlreichen Cloud-Anbietern kann die Lösung auch in der Infrastruktur eines Herstellers betrieben werden. Dieses Modell richtet sich beispielsweise an Unternehmen mit besonderen Anforderungen an die Datenhaltung oder Compliance, etwa Energie- oder Wasserversorger. Darüber hinaus kann die Lösung bei Bedarf im Rechenzentrum der KURZ-Gruppe betrieben werden.

Ein wichtiger Bestandteil des IoT-Retrofits sind die mobilen Apps. Dabei berücksichtigt KURZ Digital unterschiedliche Vorgaben für ihre Verteilung. So können die bekannten Appstores für iOS und Android benutzt werden. Doch es ist ebenso möglich, interne App-Stores von Unternehmen oder Plattformen von Drittanbietern zu nutzen.

White-Label-Modell erweitert Hardware um digitale Services

Auch für Maschinenbauer und andere produzierende Industrieunternehmen lässt sich das Modell einsetzen. KURZ Digital bietet es als White-Label-Lösung an, die jeder Anwender mit seiner eigenen Corporate Identity ausstatten kann. Auf Wunsch kann es auch modular aufgebaut und beispielsweise zunächst nur als Monitoring-Tool genutzt werden. Gegenüber dem Endkunden kann das Unternehmen diese Lösung als eigenes digitales Angebot vermarkten. Auf diese Weise kann aus einem klassischen Hardwareprodukt ein Produkt mit einem ergänzenden digitalen Service werden.

Der Hersteller muss dafür keine eigene IT-Kompetenz aufbauen. Gleichzeitig tritt er gegenüber den Anwendern weiterhin mit seiner eigenen Marke auf. Durch die Registrierung und Nutzung der Plattform erhält der Hersteller Einblick, welche Geräte für die digitale Lösung registriert sind.

Das Ergebnis: Alte und neue Geräte gemeinsam digital nutzen

Mit der IoT-Lösung von KURZ Digital werden zuvor weitgehend lokal arbeitende Geräte zu vernetzten Produkten. Betreiber können den Zustand ihrer registrierten Geräte über PC oder Smartphone einsehen, ohne sich vor Ort aufhalten zu müssen. Zugleich entsteht so ein Industrieprodukt mit einer zusätzlichen digitalen Nutzungsebene, die eine Analyse von Betriebsparametern ermöglicht.

Industrieunternehmen benötigen dafür keine eigene IoT-Infrastruktur. Die IoT-Lösung ist eine schlüsselfertige, zusammenhängende Lösung. Sie verringert den internen Entwicklungsaufwand und den Bedarf an eigenem Spezialwissen. Der Retrofit-Ansatz schützt außerdem bestehende Investitionen. Bereits installierte oder noch im Verkauf oder im Lager befindliche Geräte müssen nicht ausgetauscht werden, um digitale Funktionen nutzen zu können. Ein Anwender kann somit alte und neue Gerätegenerationen in einer gemeinsamen Umgebung nutzen.

Gerade für mittelständische Unternehmen ist der IoT-Retrofit eine Möglichkeit, bestehende Portfolios sukzessive um digitale Dienstleistungen zu ergänzen. Auf Wunsch lässt sich die Plattform so ausbauen, dass ein Hersteller zusätzliche Fernüberwachungsfunktionen oder eine automatisierte Anbindung an den Kundendienst anbietet. Bei Memmert ist das bewusst nicht umgesetzt: Die Messdaten der Geräte bleiben ausschließlich für den Kunden einsehbar, Memmert selbst hat darauf keinen Zugriff.

In einem solchen Ausbauszenario erhält der Hersteller zusätzliche Zustandsinformationen und kann eine Störung genauer beurteilen. Oft ist es dann möglich, ein Problem bereits aus der Ferne zu beheben, ohne Anfahrt. Wenn ein Techniker zum Betreiber fahren muss, lässt sich der Termin anhand der vorhandenen Informationen gezielter vorbereiten. Die Lösung kann somit Serviceeinsätze effizienter gestalten oder sogar ganz vermeiden.

Durch die Möglichkeit, für das Backend unterschiedliche Hosting-Optionen zu nutzen, kann die Plattform an individuelle Vorgaben, etwa zu Datenhaltung, Compliance und digitaler Souveränität, angepasst werden. Zudem ermöglicht sie den Aufbau eigener digitaler Dienste, die zur Basis neuer Geschäfts- und Servicemodelle werden können, etwa als kostenpflichtiges Serviceangebot.

Der IoT-Retrofit von KURZ Digital ist auf viele andere industrielle Produkte in verschiedenen Branchen übertragbar. Grundsätzlich eignet sich das Prinzip für langlebige Maschinen, Geräte und technische Anlagen, sofern deren Daten ausgelesen oder geeignete Schnittstellen geschaffen werden können.