Wie industrielle IoT-Sensoren die Effizienz moderner Fabriken steigern

In modernen Industrieanlagen bilden Sensoren das Rückgrat, das Echtzeitdaten an Steuerungen, Überwachungssysteme und operative Technologien liefert.

Vielseitige Einsatzbereiche

Neben der Prozesssteuerung ermöglichen Sensoren Qualitätsbewertung, Asset-Tracking und Arbeitssicherheit. Cloud-basierte Analysen und KI wandeln Sensordaten in Kosteneinsparungen durch Prozessoptimierung und vorausschauende Wartung um. Bei Internetanbindung unterstützen diese Daten Lieferkettenkoordination und globales Produktionsmanagement.

Heutige Fabriken nutzen eine breite Palette an Sensoren – Beleuchtung, Temperatur, Bewegung, Position, Präsenz, Bildverarbeitung, Kraft, Durchfluss und chemische Zusammensetzung. Für jeden Prozess- oder Umgebungsparameter gibt es einen passenden Sensor von breit aufgestellten Anbietern wie TE Connectivity oder Spezialisten wie Aceinna.

Vom lokalen Insellösungen zur globalen Vernetzung

Historisch blieben Sensordaten lokal – begrenzt auf eine einzelne Anlage oder Maschine. Kostengünstige Wide-Area-Konnektivität ermöglicht es Betreibern nun, Sensordatenströme von überall auf der Welt abzurufen. Diese Zugänglichkeit hat unzählige Anwendungen freigesetzt, wobei vorausschauende Wartung zum Leuchtturmprojekt wurde. Remote-Cloud-Server führen komplexe Analysen durch, um den Maschinenzustand in Near-Real-Time zu bewerten und dringende Reparaturen vor Ausfällen zu melden. Weitere Chancen – Lieferkettentransparenz, globale Produktionskoordination und mehr – entstehen rasant.

Herausforderungen der Konnektivität

Einen Sensor mit dem Internet zu verbinden ist nicht trivial, besonders bei Altsystemen. Industrielle Sensoren sprechen diverse Protokolle, während das Web TCP/IP erfordert – Protokollkonvertierung ist nötig. Ein Hub oder Gateway konsolidiert oft Daten mehrerer Geräte. Die Daten benötigen dann ein Ziel, typischerweise einen Cloud-Dienst für Speicherung, Abruf und Verarbeitung.

Konnektivität ist bidirektional. Internetzugriff ermöglicht Fernkonfiguration und -steuerung, bringt aber auch Sicherheitsanforderungen mit sich. Die Integrität übertragenen Daten und eingehender Steuerbefehle zu gewährleisten ist kritisch – siehe EE Times: Der Tag, an dem das industrielle IoT gehackt wird. Authentifizierung, Provisioning und kontinuierliches Monitoring sind weitere Anforderungen, die entstehen, wenn Sensoren internetfähig werden. Ein IIoT-Sensor vereint somit Edge-Hardware mit Cloud-Diensten, die Implementierung variiert je nach Kontext. Glücklicherweise hilft ein breites Spektrum an Produkten und Services Designern bei der Navigation.

Nachrüstung bestehender Systeme

Alte Sensorsysteme sind ideale Kandidaten für IIoT-Upgrades. Industrieanlagen haben oft Lebensdauern von Jahrzehnten, was eine riesige installierte Sensorbasis hinterlässt, die auf Internetkonnektivität wartet. Ein häufiger Einstieg ist das Hinzufügen smarter Funkmodule – wie denen von Link Labs –, die mit bestehenden Sensoren interagieren und Protokollkonvertierung plus Konnektivität bieten. Optionen umfassen Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN und Mobilfunk. Sobald Konnektivität hergestellt ist, wählen Entwickler aus Cloud-Anbietern und industriellen Analyseplattformen.

Neuentwicklungen mit Plattformansatz

Für neue Designs können Entwickler einen klassischen Ansatz verfolgen: Sensor wählen, Controller für Interface und Sicherheit hinzufügen, dann Funkmodul für Netzzugang und schließlich Cloud-Dienst. Viele Plattform-basierte Lösungen reduzieren diese Komplexität jedoch. Die M2.COM-Plattform, gemeinsam von Arm, Advantech, Bosch Sensortec, Sensirion und Texas Instruments entwickelt, exemplifiziert diesen Trend. Ihr standardisierter Formfaktor und Schnittstellen erlauben Entwicklern, einen kompatiblen Sensor und Funkmodul aus breitem Anbieterspektrum auszuwählen, sie zusammenzustecken, den IoT-Software-Agenten der Plattform zu installieren und dann Applikationscode zu schreiben, der über mehrere Cloud-Ökosysteme funktioniert.