Cloud Foundation für Echtzeit-Daten: So digitalisiert KNF die Pumpenentwicklung weltweit
Lifetime Monitoring auf dem nächsten Level: Mit einer skalierbaren IoT-Cloudlösung auf Azure-Basis digitalisiert KNF seine Pumpentests weltweit – für Echtzeitanalysen, mehr Flexibilität und eine neue Dimension an Transparenz in der Entwicklung!
Bis zu 10 DAQ-Geräte pro Testeinheit werden jetzt in Echtzeit ausgewertet – vollautomatisiert und Cloud-basiert.
Ausgangssituation & Herausforderung
Bis dato nutzte KNF lokale datenbankbasierte Werkzeuge, um Lebenszyklustests von neuentwickelten Pumpen zu erfassen und auszuwerten. Das System erwies sich jedoch als zu unflexibel und nicht ausreichend skalierbar. Gemeinsam mit den Berater:innen von b.telligent entschied KNF daher, eine neue IoT-basierte Cloudlösung mit Microsoft Azure einzuführen. Die neue Lösung sollte die Flexibilität bieten, weitere zu testende Pumpen einfach und flexibel anzubinden und gleichzeitig eine performante Datenabfrage und -auswertung in nahezu Echtzeit durchzuführen. Auch an die Anwender:innen wurde gedacht: So sollte eine besonders nutzerfreundliche Web-App zur Steuerung und Konfiguration der Messgeräte etabliert werden.
Die größten Herausforderungen bei diesem Projekt waren:
- Entwicklung einer performanceoptimierten Applikation zur Anbindung von bis zu 10 DAQ-Geräten (Data Acquisition) an einen Mini-PC
- Echtzeitauswertung der Messdaten
- Aufbau von digitalen Zwillingen der gesamten Infrastruktur einschließlich des Standorts, der Edge-Geräte, des Test-PCs und der DAQ-Geräte sowie der Pumpen
- Etablierung einer Azure Cloud Foundation als Grundvoraussetzung für die neue Lösung
Lösungsansatz
Gelöst wurden die besagten Herausforderungen durch ein smartes, vierstufiges Vorgehen zur Entwicklung der Lifetime-Monitoring-Applikation:
Das bestehende System für die Erfassung und Auswertung der Pumpen-Lebenszyklustests sollte sicher und maximal effektiv abgelöst werden. Dafür wurde auf Basis von Microsoft Azure (IoT) Services eine maßgeschneiderte und skalierbare Datenplattform geschaffen.
Die vier zentralen Bestandteile der gesamten Applikation lassen sich wie folgt beschreiben:
- Paralleles Auslesen der Messgeräte, Transformation der Daten und Weiterleitung/Konnektivität an die Azure IoT Edge Services und den IoT Hub.
- (Near-)Realtime Data Processing: Im Azure Data Explorer werden die vom IoT Hub empfangenen Daten durch die Metadaten des Digital Twin Service angereichert und in Echtzeit bereitgestellt.
- Visualization: Azure Managed Grafana bietet Dashboards zur Darstellung der Messdaten verschiedener Tests, mit Filtermöglichkeiten nach Pumpen und Sensoren.
- Test & Device Management: Alle Datenmodelle für Sensoren, Messgeräte und deren Beziehungen zu den Testkonfigurationen werden im Azure Digital Twin Service verwaltet. Testeinrichtungen sind in der Web-Applikation konfigurierbar.
Das Herz der entwickelten Lösung ist der Azure Data Explorer für die Speicherung, Verarbeitung und Analyse von Zeitreihendaten. Kombiniert mit Grafana ermöglicht dieser Ansatz den Testingenieuren die Testläufe der Pumpen kontinuierlich zu überwachen, Alarme zu konfigurieren und auffällige Datenpunkte entsprechend zu markieren. Diese Konstellation bildet die Basis für zukünftige Dauertest-Berichte, die mithilfe von Power BI erstellt werden können und so einen umfassenden Überblick über die durchgeführten Tests liefern.
Stimmen aus dem Projekt
„Mit der neuen skalierbaren IoT-basierten Cloud-Basis und der nahtlosen Integration von Echtzeitdaten haben wir einen wichtigen Schritt in unserer digitalen Transformation gemacht. Die entwickelte Lösung ermöglicht es uns, Testkonfigurationen zentral zu verwalten, die Messung unserer Pumpen in den Entwicklungsstandorten weltweit effizient zu überwachen und umfassende Visualisierungen für die Lebensdauerüberwachung zu nutzen. Besonders beeindruckt uns, wie das Zusammenbringen des tiefen technischen Know-hows des b.telligent Teams mit der Expertise unserer Ingenieure das Projekt zu einem vollen Erfolg gemacht hat."
– Soroush Khandouzi, Cloud Solution Engineer
„Das Projekt beweist eindrucksvoll, dass die Einführung einer skalierbaren Cloud Foundation die digitale Transformation und die Umsetzung datengetriebener Use Cases vorantreiben kann. Echtzeit-Datenverarbeitung, umfassende Visualisierung und zentrales Test-Management setzen neue Maßstäbe für das Lifetime Monitoring bei der KNF – dank der engen Zusammenarbeit und des herausragenden Engagements des Teams hinter diesem Erfolg."
– Florian Stein, Domain Lead Cloud Transformation & Data Infrastructure
b.telligent Leistungen auf einen Blick
Cloud Foundation Design
Aufbau einer skalierbaren und sicheren Infrastruktur mit Microsoft Azure
IoT Edge Architektur
Entwicklung einer modularen Edge-Umgebung zur Anbindung und Steuerung der Messgeräte
Realtime Data Processing
Near-Realtime-Auswertung über Azure Data Explorer
Digital Twin Integration
Digitale Zwillinge zur virtuellen Abbildung von Testumgebungen und Geräten
User-zentrierte Web-App
Intuitive Anwendung zur Konfiguration und Steuerung der Tests
Datenvisualisierung
Grafana-Dashboards zur Auswertung und Überwachung aller relevanten Metriken
Ergebnisse & Erfolge
- Robustheit, Testing- und Releaseprozess: Die Software-Applikation wurde mit Fokus auf Robustheit entwickelt, wobei ein gründlicher Testing- und Releaseprozess Stabilität gewährleistet.
- Cloud Foundation als Basis: Die Cloud Foundation auf Microsoft Azure bietet eine sichere und skalierbare Basis für zukünftige Applikationen und Services und sorgt für die zentrale Überwachung und Sicherstellung der plattformweiten Einhaltung von Richtlinien.
- Erhöhte Flexibilität und Skalierbarkeit: Die neu eingeführte Lösung ermöglichte eine nahtlose Anbindung zusätzlicher zu testender Pumpen, wodurch zukünftige Erweiterungen problemlos möglich sind.
Durch die Implementierung dieser neuen und modernen Lösung auf Microsoft-Azure-Basis konnte KNF beeindruckende Ergebnisse und signifikante Erfolge erzielen. So können ab sofort alle Standorte weltweit in (nahezu) Echtzeit auf wichtige Informationen zugreifen. Auch neue zu testende Pumpen können nun problemlos und flexibel integriert werden.
Weitere Highlights:
- Echtzeitanalysen über Landesgesellschaften hinweg: Die Echtzeitauswertung und -visualisierung der Daten wurde dahingehend verbessert, dass Standorte weltweit sofort auf wichtige Informationen zugreifen können.
- Langzeitspeicherung und AI-Nutzung: Mit der Möglichkeit der Langzeitspeicherung stehen die gesammelten Daten nun auch für zukünftige AI-Applikationen zur Verfügung, was langfristig weitere Innovationspotenziale erschließt.
- Verbesserte Benutzerfreundlichkeit: Die benutzerfreundliche Web-Applikation zur Steuerung und Konfiguration der Tests hilft Anwender:innen dabei, die Tests effizienter und effektiver zu verwalten.
Durch die Modernisierung kann in der Cloud nun insgesamt betrachtet sehr viel schneller, sicherer und flexibler gearbeitet werden. Außerdem können neue Themen in kürzester Zeit integriert werden. Die eingeführte Edge-Infrastruktur dient zudem als solide und robuste Basis für die weitere Digitalisierung der Produktion.
Quelle: b.telligent
