Solutions & Applications

Das nächste Level für automatisierte Produktion & Business

– im Team mit smarten Systemen und smarten Menschen –

kein Problem!

Solutions & Applications –
Die reifen Früchte unseres Partnernetzwerks – für Sie zusammengestellt

Sie sind beim Lösen eines Problems nicht an eine dedizierte Technologie gebunden?

Sie interessieren sich mehr für eine durchgängige Gesamtlösung als für mehrere Individuallösungen?

Oder Sie sind einfach nur daran interessiert was wir „sonst noch so“ zu bieten haben?

Im Gegensatz zu den auf den anderen Seiten beschriebenen Einzeltechnologien ist dieser Bereich für durchgängige Komplettlösungen einzelner Anwendungsfälle reserviert.

Egal ob es sich um hauseigene Konzepte handelt, oder die reifen Früchte unserer Arbeit im Partnernetzwerk – hier werden Sie fündig und bekommen einen Vorgeschmack.

Diese Seite enthält folgenden Inhalt:

Smart Updatesicheres Updatemangement für den industriellen Shopfloor

Smart Edge- / Cloud IntegrationIOT SDK Toolkit macchina.io

Autonomous Control ApplicancesAutonome Steuerungen von Drohnen und Robotern

Smart Update

Anwendungsgebiet

Das Anwendungsgebiet des Smart Update ist der typische industrielle Shopfloor. Viele einzelne Maschinen – von HMIs über Gateways bis hin zu ganzen Roboterarmen – formen eine gut aufeinander abgestimmte Produktionsstraße, die Lebensader eines jeden produzierenden Gewerbes.

In modernen Produktionsstraßen werden all diese Systeme nicht nur einmal initial aufeinander abgestimmt, sondern kontinuierlich feinjustiert und miteinander vernetzt.

 

Das Herzstück dieser Systeme ist eine vom Maschinenhersteller bereitgestellte Firmware.

 

Die Aktualität dieser Firmware entscheidet maßgeblich über den bereitgestellten Funktionsumfang der Maschinen, darin enthaltene Softwarefehler und auch damit verbundene Sicherheitsrisiken, weshalb regelmäßige Softwareupdates ein MUSS sind.

Einige Maschinenhersteller bieten hier auch bereits – mehr oder weniger integrierte – Lösungen für Ihre Geräte an. Zumindest stellen sie die Firmware aber online für die Endkunden zur Verfügung.

Der Komfort von automatischen Updates, den wir aus der Office-IT und von Smartphones kennen und der in dieser Domäne seit Jahren selbstverständlich ist, fehlt aktuell noch zu großen Teilen in der OT. Das hat auch gute Gründe.

Standzeiten der Maschinen durch Updates und Fehler/Schäden in der Produktionsstraße aufgrund von inkompatiblen Updates gehören zu den Horrorszenarien eines jeden Betreibers.

Jede Minute, in welcher die Produktionsstraße stillsteht, kostet bares Geld – Verlässlichkeit ist also eines der höchsten Güter. Wie sieht also die Realität dieses Prozesses heutzutage aus?

Die Realität von Softwareupdates auf dem Shopfloor kann man grob in zwei Szenarien bzw. einer Kombination aus beiden darstellen.

Szenario 1- moderner voll-integrierter Maschinenpark

Jede Komponente eines Herstellers besitzt eine integrierte Update-Lösung. Der Maschinenbetreiber verwaltet über herstellerspezifische Applikationen den Firmwarestand seiner Maschinen und kann diese geregelt updaten.

Solange die Anzahl der unterschiedlichen Maschinenhersteller überschaubar ist, ist das ein guter Zustand. Probleme tauchen auf, wenn der Maschinenbetreiber eine große Zahl von verschiedenen Portalen-/Applikationen im Blick haben muss, oder die Herstellersoftware nicht die Kompatibilität untereinander adressiert.

Szenario 2 (häufiger) – der Updateprozess ist größtenteils manuell

Ein Techniker des Maschinenherstellers wird ins Haus bestellt und er klappert Maschine um Maschine auf dem Shopfloor ab, um die Updates (bspw. über USB Sticks) manuell aufzuspielen.

Meistens wird die Firmware sogar erst auf Testsysteme aufgespielt, welche einige Zeit lang fehlerfrei laufen müssen, ehe die Firmware eine Freigabe für den Shopfloor erhält. Der Update-Prozess selbst wird im Zuge dessen – teilweise über mehrerer Tage –  wiederholt.

Dies ist ein zeitintensiver und meist auch fehleranfälliger Prozess.

Hier setzt Smart Update an.

Das Konzept

Das Konzept für das sichere Firmware-Update System “Smart Update” ist eine Eigenentwicklung unsererseits basierend auf etablierten IT- und Industriestandards.

Unser Ziel mit diesem System ist es, dem Maschinenbetreiber die volle Kontrolle über die Firmwarestände seiner Maschinen zurückzugeben – unabhängig von Herstellern.

Erreicht wird dies durch die Registrierung der (Test-)Maschinen im Smart Update System und der Definition der Bezugsquelle der Firmware.

Mit diesen Information kann, je nach technischer Schnittstelle, eine Live-Übersicht generiert werden, die den aktuellen Firmwarestand der Maschine und die möglichen Updates anzeigt. Das ist aber nur der Anfang.

Software Repository

Das Update System selbst generiert ein eigenständiges, gerätespezifisches Firmware-Repository.
Es verwaltet die aktuelle Firmwareversion, Vorgängerversionen und mögliche Updates.

Dies ist überlebenswichtig für stufenweise Updates und vor allem für device-recovery Prozesse und Rollbacks.

Security

Das System nutzt aktuelle Verschlüsselungsmethoden für die sichere Kommunikation und Verwaltung der Geräte.

Ein Quarantine-Repository sorgt für eine saubere Trennung von potentiell schädlicher und verifizierter Firmware.

Verlässlichkeit

Smart Update verfügt über die Möglichkeit, Health-checks an verschiedenen angeschlossenen Maschinen durchzuführen.

Je nach Art der Maschine können hier einfache Netzwerkpings oder komplexe maschinenspezifische Funktionen integriert werden.

Diese können bei jedem Update automatisch ausgeführt werden, um die Vollständigkeit der Installation zu verifizieren und – falls benötigt – Rollbacks durchzuführen.

Heterogenität

Durch die Nutzung einer herstellerunabhängigen Software wie Smart Update lassen sich Geräte von verschiedenen Herstellern in einer Software verwalten und organisieren.

Es existiert kein Vendor-Lock-in, heterogene Systemlandschaften werden somit effizient verwaltet.

Auch Abhängigkeiten verschiedener Softwarestände oder Abhängigkeiten zwischen Geräten können im System modelliert werden.

RBAC

Nicht jeder Nutzer soll Updates anstoßen können? Sie wollen Ihre Unternehmensstrukturen auch im System abbilden und Freigabeprozesse einrichten?
Mit der Role-Based-Authorization-Control (RBAC) ist dies möglich.

Leichtgewichtig

Durch seine effiziente Architektur ist der Betrieb des Smart Update Systems nicht nur auf Industrie-PCs, sondern auch auf SOCs oder Edge-Geräten möglich.

Falls gewünscht, kann das Dashboard als Web Applikation auch über gesicherte HTTPS Verbindung auf Mobilgeräten angezeigt werden.

Logging

Ein vollständiger Logging-Mechanismus der Prozesse sorgt für Transparenz und Nachvollziehbarkeit der Historie. 

Speziell im Kontext von Audits und Gerätezertifizierungen ist ein gerätespezifisches Logging überaus hilfreich.

Smart Edge- / Cloud Integration

Der Anwendungsbereich der Smart Edge- / oder Smart Cloud Integration erstreckt sich über eine Vielzahl an Domänen – von einfacher Maschinenvernetzung in der Produktionshalle über Edge Analytics im Kontext Industrie 4.0 bis hin zu großen Sensornetzwerken für Smart Cities.

Es gibt unzählige Infrastrukturlösungen für diese Art von Problemen auf dem Markt. In unserer langen Unternehmensgeschichte haben wir auch bereits mit vielen von ihnen zu tun gehabt, aber nur wenige haben uns wirklich überzeugt.

Vor allem haben wir des Öfteren einen großen Kontrast zwischen “Entwicklerfreundlich” und “Endnutzerfreundlich” feststellen dürfen.

Angebotene Produkte, die eine gute Figur für Endnutzer machen, lassen sich einfach zusammenzustellen und ermöglichen so leicht “zusammenklickbare” IOT use-cases. Für den einen oder anderen reicht dies auch durchaus aus, aber falls man hier gerne hierarchische Architekturen, höhere Performance oder auch einfach andere Protokolle benutzen möchte, ist dies meistens mit einem riesigen Aufwand auf Entwicklerseite verbunden.

Auf der anderen Seite bieten entwicklerfreundliche Tools zwar einen extrem hohen Flexibilitätsgrad und Möglichkeiten individueller Erweiterungen, aber der einfache Nutzer wird durch diesen Freiraum meistens eher erschlagen als motoviert.

Die Kunst bei der Edge- /Cloud Integration ist, die Architektur so schlank wie möglich zu designen, bei größtmöglicher Effizienz.

Aber nicht nur Effizienz ist wichtig, sondern auch die maßgeschneiderte und an die Anforderung angepasste Umsetzung.

 

Wie hoch muss der Datendurchsatz für den Anwendungsfall sein?

 

Welche Hardware-Lösung harmoniert am besten mit der Architektur?

 

Muss das Gerät robust für den Außeneinsatz sein oder interferiert es mit anderen Geräten in einer Fabrikhalle?

 

Unser Beitrag in dem Kontext ist als Gesamtpaket zu verstehen. Es reicht von der einfachen Beratung und Machbarkeitsanalyse des Anwendungsfalls über die Erstellung eines Architekturkonzepts bis hin zur “Hands on” Implementierung vor Ort.

Bei einer existierenden IT-Systemlandschaft ist es selbstverständlich möglich, vorhandene Hardware- oder Softwarestacks großflächig zu integrieren, um nicht nur eine Insellösung  sondern Mehrwert durch Wiederverwendbarkeit zu schaffen.

Sollte die Entscheidung bei der Auswahl des IOT-SDKs noch nicht getroffen worden sein, verweisen wir an dieser Stelle auch gerne auf unsere guten Erfahrungen mit der Lösung unseres österreichischen Partners macchina.io.

Hardwarenahe Programmierung auf C++ Basis sowie hoch performante POCO C++ Bibliotheken des IOT SDK von macchina.io ermöglichen das Erstellen einer nutzerfreundlichen und doch hoch effizienten Architektur.

Ob mithilfe von macchina.io oder einer anderen (Opensource-)Lösung, gemeinsam mit Ihnen finden wir die optimale Strategie für Ihren individuellen Anwendungsfall für eine Smart Edge oder Smart Cloud Integration – wir freuen uns auf die Herausforderungen.

Autonomous Control Appliances

Sie haben das Ziel, einen Roboter, eine Drohne oder ein anderes Fahrzeug autonom die Umgebung erkunden zu lassen?

Durch unseren Fokus auf die embedded Integration und den Bereich AI & Vision haben wir besondere Freude an dieser Art von Aufgaben.

Die zuverlässige und sichere Bewegung eines Objekts durch den Raum stellt die Königsdisziplin beider Bereiche dar. Informationen auf Sensoren und Kameras müssen auf dem Fahrzeug gesammelt und interpretiert werden.

Aus Basis dieser Analyse wird eine Strategie zur Fortbewegung gewählt. Aus dieser Strategie wird ein Bewegungsmuster abgeleitet und dieses wird direkt für die einzelnen Hardwarekomponenten in simple Befehle aufgespalten und weitergeleitet.

Diese gesamte Kette von Ereignissen wird zeitlich in nur wenigen Millisekunden ausgelöst.

Selbstverständlich wird der zeitliche Verlauf danach kontinuierlich überprüft und es werden falls nötig Korrekturen daran vorgenommen. Man merkt also – das Thema ist leicht kompliziert.

Unsere ersten Berührungspunkte mit der Entwicklung einer solchen Technologie hatten wir 2018 in einem Projekt zur Weiterentwicklung autonomer Drohnen.

Genauer gesagt standen wir hier vor der Aufgabe, mehrere Kameras und Ultraschallsensoren in die Drohne zu integrieren.

Die Informationen dieser Komponenten werden benötigt, um effektiv zu navigieren und um – mithilfe von KI Technologie – eine leichtgewichtige on-board Objekterkennung durch die Kamera zu ermöglichen.

So gelingt es, die Bildauswertung direkt auf der autonomen Drohne und ohne Unterstützung durch die Bodenstation durchzuführen.

Des Weiteren kann eine klar programmierte Handlungsanweisung, wie etwa das Senden eines Hinweises an die Bodenstation oder das Aktivieren eines Alarmsystems, beim Erkennen eines angelernten Objekts hinterlegt werden .

Allerdings ist diese Art von Technologie nicht allein auf die Domäne der Drohnen beschränkt – überall, wo eine Echtzeitüberprüfung der Umgebung zur sicheren Bewegung durch den Raum benötigt wird, findet diese Technologie Anwendung.

Besonders der Bereich Robotik und Produktion/Logistik sticht hier heraus und bietet ein breites Anwendungsfeld zur weiteren Automation von Produktionsstraßen und zur Verbesserung des Safety-Aspekts bei der Interaktion von Menschen und Robotern.

Sie haben eine ähnlich gelagerte Herausforderung und wollen einfach mehr über den Bereich erfahren?

Wie bereits geschrieben – wir freuen uns außerordentlich über Anfragen aus diesem Gebiet.