Wie MQTT-Broker und Edge-Plattformen die Industrie 4.0-Fertigung unterstützen

Industrie 4.0 nutzt Computertools, die rohe Fertigungsdaten in umsetzbare Erkenntnisse umwandeln und so Gewinn und Effizienz steigern. Unter diesen Tools sind Datentransportprotokolle – OPC-UA, MTConnect und MQTT – der Schlüssel zur Übertragung von Informationen von Geräten des Industrial Internet of Things (IIoT) zu Edge-Gateways, Unternehmensservern und der Cloud.

MQTT, ein leichtes Publish/Subscribe-Protokoll, eignet sich besonders für Fabrikumgebungen, in denen die Konnektivität zeitweilig und die Bandbreite begrenzt sein kann. Softwareanbieter wie FairCom und HiveMQ stellen MQTT-Broker bereit, die den Nachrichtenfluss zwischen Geräten und Verbrauchern verwalten.

„Wenn ein entferntes Gerät – beispielsweise ein Ölpipeline-Sensor – Daten zu senden hat, veröffentlicht es in kurzen Stößen, wann immer Bandbreite verfügbar ist“, erklärt Ravi Subramanyan, Director of Industry Solutions for Manufacturing bei HiveMQ. „Dieses asynchrone Modell ist weitaus effizienter als das Polling über unzuverlässige Links.“

Persistentes Messaging mit eingebetteten Datenbanken

Der MQTT-Broker von FairCom, FairCom MQ, unterscheidet sich von anderen Brokern durch die Einbettung einer schlanken Datenbank. Diese Funktion bietet echte persistente Messaging- und Store-and-Forward-Funktionen und stellt sicher, dass Nachrichten auch dann erhalten bleiben, wenn die Verbindung eines Geräts vorübergehend unterbrochen wird.

Evaldo de Oliveira, VP of Business Development bei FairCom, bemerkt:„Einmal veröffentlichen, jederzeit abonnieren. Der Broker speichert die Daten, bis der Abonnent bereit ist, was die Erstellung von Analyse- oder Predictive-Maintenance-Apps zum Kinderspiel macht.“

Victoria „Tori“ Jones, technische Redakteurin bei FairCom, fügt hinzu:„Historische Daten können auf neuen Maschinen wiedergegeben werden, indem man sie einfach für das entsprechende Thema abonniert.“

Edge Computing für Entscheidungen in Echtzeit

Fertigungshallen benötigen minutengenaue Daten, um Fehler zu verhindern und den Durchsatz zu optimieren. Edge-Lösungen von HiveMQ und FairCom ermöglichen eine Verarbeitung nahezu in Echtzeit nahe an der Quelle, reduzieren die Latenz und entlasten Cloud-Infrastrukturen.

Subramanyan betont:„Edge-Geräte können schnelle Analysen lokal durchführen und sofortige Maßnahmen auslösen. Wenn tiefere Erkenntnisse erforderlich sind, werden die Daten für erweiterte Analysen wie vorausschauende Wartung an das Unternehmen oder die Cloud weitergeleitet.“

FairCom Edge, eine All-in-one-IIoT-Datenverwaltungsplattform, läuft auf leichtgewichtigen Gateways und unterstützt mehrere Protokolle. Seine Transformations-Engine kann Datenströme umwandeln und anreichern und so eine Brücke zwischen Betriebstechnologie (OT) und Informationstechnologie (IT)-Systemen schlagen.

De Oliveira erklärt:„Der Kernwert von Edge Computing liegt in der Datenverarbeitung – Geschwindigkeit, Transformation und Anreicherung – und nicht nur in der Rechenleistung.“

MQTT ist nicht die einzige Option

Ed Lapira, CEO von Predictronics, erklärt, dass MQTT nicht allgemein verbreitet ist. „Unsere Echtzeit-Datenerfassungsplattform richtet sich nach den Kundenanforderungen. Wir unterstützen ein Protokoll nur, wenn ein Kunde dies ausdrücklich anfordert.“

Predictronics verwendet hauptsächlich OPC-UA für Steuerungs-, SPS- oder SCADA-Daten und MTConnect für CNC-Maschinen. „Alle diese Protokolle dienen demselben Zweck:einer zuverlässigen Datenübertragung von Industrieanlagen“, sagt Lapira.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass MQTT-Broker mit eingebetteter Persistenz und Edge-zentrierten Architekturen leistungsstarke Wegbereiter für Industrie 4.0 sind, doch Hersteller bewerten Protokolle wie OPC-UA und MTConnect auch auf der Grundlage spezifischer betrieblicher Anforderungen.