DIE HERAUSFORDERUNG:
Die lokale Speicherung von Daten aufbrechen

Um die Qualität ihrer Biere auf einem immer gleich hohen Niveau zu gewährleisten, gehen viele Brauereien auf Nummer sicher und geben ihren Bieren in verschiedenen Prozessschritten zusätzliche Entwicklungszeit. Das führt zu einem höheren Energieverbrauch und verlängert die Durchlaufzeit des Bieres. Die SONEM Solutions GmbH nahm das zum Anlass, ihren neu entwickelten Inline-Ultraschallsensor, den SONEM Liquid Analyzer, einzusetzen. Dieser erfasst und überwacht die Qualität eines Mediums anhand verschiedener Ultraschalleigenschaften. „Anhand der erfassten Daten können Optimierungspotentiale im Brauprozess erkannt und ausgehoben werden“, erklärt Sebastian Minning, Geschäftsführer der SONEM Solutions GmbH. „Das kontaktlose Messverfahren stellt dabei vor allem für hygienisch sensible Produktionsprozesse wie den Brauprozess einen echten Vorteil dar.“

In Kooperation mit einer mittelständischen deutschen Brauerei startete SONEM die Erprobung: Im Brauprozess wurden mehrere Ultraschallsensoren installiert und über Ethernet an IPCs angeschlossen. Die Software von SONEM sammelt, verarbeitet und analysiert die entsprechenden Daten der Sensoren und speichert ihre Analyseergebnisse lokal ab. „Um die Daten weiterverarbeiten zu können, ist in diesem Fall ein händischer Datentransfer über eine mobile Workstation notwendig“, berichtet Sebastian Minning. Für die nächste Marktphase entwickelt SONEM daher eine weiterführende Lösung, die ein einfacheres Datenmanagement, regelmäßige Modellupdates sowie die Zustandsüberwachung der Sensoren erlaubt.

Für diesen Entwicklungsschritt wurde daher die gemeinsame Case Study mit den Industrial IoT-Spezialisten der AIT GmbH und dem Hersteller für industrielle Kommunikationsgeräte MOXA Europe gestartet – beide Firmen sind seit langem offizielle Partner von Microsoft. „Wir wissen, dass das Machine Learning Modell unserer Auswertungssoftware kontinuierlich trainiert werden muss, um besser und intelligenter zu werden“, so Minning. „Deshalb streben wir eine cloudbasierte Plattformlösung an, auf der Prozesstechniker und Datenanalysten gemeinsam arbeiten können.“

DIE LÖSUNG:
Verwaltung von Software und Geräten aus der Cloud – dank Azure IoT Edge

Nicht selten sind aller guten Dinge drei: SONEM Solutions, MOXA und AIT starteten ihre gemeinsame Case Study Ende 2019. Grundlage bildete ein Smart Edge Baukasten auf Basis von Azure IoT Edge, den die IoT-Spezialisten von AIT, allen voran Projektleiter und Product Owner Benjamin Boost, entwickelt hatten: „Die Lösung von Microsoft gewährleistet jederzeit die hohe Skalierbarkeit und Datensicherheit, die wir unseren Kunden anbieten möchten.“

Technisch funktioniert die skizzierte Lösung wie folgt: Der Sensor von SONEM verfügt über einen Microcontroller zur Datenerfassung. Die erfassten Daten werden dann an ein IoT-Gateway übertragen, wo sie bereits vor der Übertragung in die Cloud aggregiert, analysiert und anderweitig aufbereitet werden können. Mittels des AIT Baukastens werden die erfassten Daten schließlich an die Cloud gesendet. Die Hardware, die die Sensoren mit der Cloud verbindet, wird von MOXA bereitgestellt. „Unsere Geräte sind perfekt an die industrielle Umgebung angepasst“, sagt Hermann Berg, Head of IIoT bei der MOXA Europe GmbH. „Sie sind zudem kostengünstiger, kleiner und temperaturbeständiger als die alten Industrie-PCs.“ Microsofts Azure Cloud ermöglicht SONEM die Daten von allen Sensoren abzurufen und weiterzuverarbeiten. Auf diese Weise können beispielsweise verschiedene Modelle optimiert werden, welche dann wieder lokal beim Kunden zum Einsatz kommen.

Zusätzlich können die Ergebnisse mittels der IoT Central für den Endkunden visualisiert werden. Der Smart Edge Baukasten von AIT stellt nicht nur die Basisinfrastruktur zum Erfassen und Weiterleiten aller Daten bereit – auch alle Auswertungsmodelle können mittels der Cloud verwaltet, verteilt und konfiguriert werden. Zusätzlich kann durch die Integration des Edge-Moduls von MOXA das Gateway an sich verwaltet und gewartet werden. „Die Case Study mit AIT und MOXA hat uns geholfen unser Ziel der Plattformlösung schneller zu erreichen“, fügt Sebastian Minning hinzu.

Bislang sind die Sensoren von SONEM noch als lokale Sensorik mit singulärer Funktionalität im Einsatz. In Zukunft werden die Sensoren ständig mit neuen Modellen aktualisiert und weiterentwickelt. Dadurch kann der Funktionsumfang erweitert und die Relevanz für den Produktionsprozess weiter gesteigert werden. Mithilfe von weiteren Cloudlösungen, wie einer Weboberfläche, soll der Kunde dann stets Zugang zu allen relevanten Informationen erhalten, um den Prozess proaktiv optimieren zu können. Darüber hinaus plant SONEM die Technik in weiteren Branchen der Prozessindustrie, in denen ein ähnlicher Bedarf besteht, auszurollen.