Maschinen- und Anlagenbauer suchen heute nach integrierten Lösungen für ihre Wartungs- und Instandhaltungsaufgaben. Wichtig dabei: Nicht nur die Verfügbarkeit der Anlagen soll dadurch erhöht, sondern vor allem sollen auch die Maintenance-Kosten gesenkt werden.

Wichtiger Stellhebel hierfür ist die Art und Weise, wie das Field Service Management organisiert wird. Zur Steigerung der Effizienz wollen Betreiber beispielsweise die oft noch analog oder digital nur lokal anfallenden Meldungen von Signallampen und Not-Aus-Schaltern der gesamten Fabrik in einer zentralen Service-Cloud abbilden. Von dort aus können sie die Service-Mitarbeiter sodann besonders effizient über portable Systeme wie Smartphones und Tablets steuern. Zudem können Mitarbeiter über die Auswertung der anfallenden 'Big Data' auch neue Erkenntnisse zur langfristigen Optimierung ihrer Anlagen erlangen. Da oft HMIs und Steuerungen Dreh- und Angelpunkt zwischen den I/Os im Feld und den übergeordneten Managementsystemen darstellen, müssen insbesondere sie solche Cloud-Services unterstützen.

Das Rad nicht neu erfinden

Laut ARC steht die Verbesserung der Verfügbarkeit ihrer Anlagen auf der Wunschliste der Anwender ganz oben. Integrierten Lösungen für Wartungs- und Instandhaltungsaufgaben kommen deshalb eine wichtige Rolle zu.

© ARC

Wie können Maschinen- und Anlagenbauer aber möglichst effizient solche Maintenance-Lösungen entwickeln und in ihre Box- und Panel-PCs integrieren? Ideal wäre es, wenn man auf bereits vorgefertigte Lösungen zurückgreifen könnte. Dies gilt für das Sammeln und Bereitstellen der Daten, für die Anbindung an die Service-Cloud aber auch für die Cloud-Applikation an sich. Der zumeist mittelständisch geprägte deutsche Maschinenbauer kann es sich nämlich aus Zeit- und Ressourcen-Gründen nicht leisten, solche Lösungen komplett selbst zu entwickeln.

Als Cloud-Applikation hat Kontron bereits eine exemplarische Plattform vorgestellt und an seine IPCs in einem Proof-of-Concept angebunden: Saleforce.com. Der Vorteil für Kunden: Die Validierung vieler technischer An­forderungen ist bereits abgeschlossen, was Kosten und Risiken minimiert. Und Cloud-seitig sorgt der Anbieter für einen zuverlässigen Betrieb. Diese Cloud-Entwicklungsumgebung können OEMs nutzen, um ihre eigene 'In Field Service'-Lösung zu entwickeln. Praktisch ist dabei, dass in Saleforce.com bereits ein applikationsfertiges Asset und ein 'Field Service Management'-System enthalten ist. Kontron hat diesen Baustein für sein Proof-of-Concept genutzt. Über eine einfach zu bedienende, visuelle Oberfläche lassen sich dessen Funktionalitäten leicht an die individuellen Anforderungen anpassen oder gar komplett neue Funktionen entwickeln. Da Programmierkenntnisse dafür nicht nötig sind, können Kunden dies sogar hausintern durchführen. Alternativ können OEMs aber auch auf externe Dienstleister oder Lösungen von Drittanbietern zurückgreifen.

So nutzen auch Drittanbieter die von Salesforce.com als technologische Basis zur Verfügung gestellte App­Exchange-Plattform für ihre eigenen Field-Service-Lösungen. Ein Beispiel ist Click Software mit seiner Lösung ClickWorkforce. Laut dem Marktforschungsunternehmen Gartner zählt Click Software bei den 'In Field Services' zu den innovativsten und leistungsfähigsten Marktteilnehmern.

Flexible Cloud-Anbindung

Der Salesforce-Datenfluss von der HMI- und Steuerungs-Hardware über die M2M-Plattform bis zur Salesforce Servicecloud.

© Kontron

Wie kommen aber die Informationen von der Steuerung oder dem HMI aus dem Feld in eine solche Cloud-App? Kontron sieht hier eindeutig den IPC-Lieferanten als strategischen Partner und hat deshalb für OEMs bereits passende Lösungsangebote entwickelt. Eine Entwicklungsplattform für die Anbindung an die Cloud ist beispielsweise das 'M2M Smart Services Development Kit'. Es kann komplett als eigenstän­diger Cloud-Knotenpunkt agieren oder aber die technologische Basis für integrierte 2in1-Lösungen liefern, bei denen der Cloud-Zugang parallel auf der Hardware der Steuerung oder des HMIs – idealer Weise mit Hypervisor virtualisiert – betrieben wird.

Das Kontron M2M Smart Services Developer Kit zur Anbindung von Sensoren und Geräten an das Internet der Dinge unterstützt vor Ort drahtlose Konnektivität über WLAN (Wireless Local Area Network) und WPAN (Wireless Personal Area Network). Es ist außerdem für ZigBee vorbereitet. Support für die Mobilfunkanbindung an Cloud-Applikationen erfolgt über vorzertifizierte 3G/4G-Module. Als applikationsfertige Plattform entwickelt, bietet das Kontron Smart Services Developer Kit zudem eine umfassende Auswahl an Software-Tools und Middleware.

Entwickler brauchen ihre Applika­tionsdaten nur noch in XML/SOAP bereitstellen, Meldedaten spezifizieren, und mit wenigen Klicks lässt sich ein ausgereiftes, Cloud-basiertes Asset- und In-Field-Management-System aufsetzen. Mit Mobilfunkschnittstellen kann es sogar an weit verteilten Orten installiert werden, wo Wartungsmitarbeiter nicht konstant vor Ort sind.

Monitoring des Monitoring-Systems

Nun steht die Cloud-App, und der Cloud-Zugang ist auch vor Ort. Was erwarten Anwender aber von einem vor Ort installierten IPC-System mit integriertem XLM/SOAP-Webserver für die Cloud-Anbindung? Es soll zuverlässig funktionieren. Und bevor irgendetwas ausfällt, sollte der OEM zur Stelle sein. Es besteht also der Bedarf, auch diese Hardware präventiv monitoren zu können. Für den IPC selbst sollten demnach einheitliche Re­mote-Management-Funktionen bereitgestellt werden. Wegen einer größtmöglichen Wiederverwendbarkeit und Vereinheitlichung sollten OEMs dabei auf Standards setzen. Hier steht auf der Hardware-Seite beispielsweise die Intel-Advanced-Management-Technologie zur Verfügung, die Bestandteil der Intel-VPro-Technologie ist. Auf der Software-Seite bietet es sich an, einheitliche Application Programming Interfaces zu nutzen (APIs) wie zum Beispiel das Kontron EAPI (Kontron Embedded Application Program Interface).

KEAPI ist eine plattformübergreifende Middleware, die Kontron von der COM-Express-Spezifikation ab­geleitet hat und auf allen seinen neuen Plattformen anbietet. Sie erleichtert den Zugriff und die Steuerung von Hardware-Ressourcen in Embedded-Applikationen deutlich. Applikationsentwickler können auf eine umfang­reiche Bibliothek von ausgefeilten API-Funktionen zurückgreifen, was auch Migrationen erleichtert, da das Interface zur Applikation standardisiert wird.

Nur über solche vereinheitlichenden Strukturen können übliche Embedded-Systemfunktionen standardisiert aus der Ferne angesprochen werden. Beispielsweise zur Überwachung von Systemparametern oder auch für die aktive Steuerung spezieller Embedded Features wie etwa den Zugriff auf den I²C-Bus. Nutzen OEMs eine solche vereinheitlichte, plattformübergreifende prozessor- und betriebssystemunab­hängige Infrastruktur, können sie für unterschiedlichste Plattformen eine einheitliche Fernzugriffs- und Managementlösung umsetzen.

Auch die Ursachen bekämpfen

Was sollen aber all diese Funktionen, wenn sie auf vergleichsweise anfälligen Systemen eingesetzt werden? Kontron hat deshalb  im Zuge der Entwicklung eines Cloud-fähigen Angebots auch gleichzeitig an dem Featureset der eigenen Systeme gearbeitet und sie auf einen wartungsfreien Betrieb ausgelegt. Hierfür haben die Systeme generell besonders langlebige Komponenten, um eine hohe MTBF zu bieten, welche die Lebenszeit der Applikation überdauert. Keine rotierenden Medien, sondern schock- und vibrationsfeste Flashspeicher. Besonders energieeffiziente Bauelemente, um komplett lüfterlose Systemdesigns zu ermöglichen. Keine Batterien, sondern verschleißfreie Doppelschichtkondensatoren und erweiterte Netzteilfunktionen, um ein Reset des Systems bei einem kurzen Stromausfall zu verhindern. Die wartungsfreien Box- und Panel-PCs von Kontron erreichen so mit einer MTBF zwischen 40.000 und 70.000 Stunden, je nach System und Konfiguration, eine extrem hohe Zuverlässigkeit. Das entspricht einem 24/7-Betrieb von bis zu acht Jahren oder im Einschichtbetrieb von bis zu 24 Jahren. So benötigen sie während dieser Betriebsdauer aus technischer Sicht keinerlei Wartungseingriffe.

Autor:
Norbert Hauser ist Head of Business Line Industrial Automation bei Kontron.