Die Digitalisierung der Industrie schreitet unaufhaltsam voran, und die Integration von Sensordaten in Cloud-Systeme ist ein zentraler Bestandteil dieser Entwicklung. Denn Sensor-to-Cloud-Lösungen, die eine direkte Verbindung zwischen der Sensorik und der IT-Welt schaffen, bieten Unternehmen enorme Potenziale – von der Echtzeitüberwachung bis hin zur Automatisierung ganzer Prozesse. Doch bevor diese Technologien ihre Vorteile voll entfalten können, müssen zunächst die Herausforderungen herkömmlicher Sensornetzwerke überwunden werden.
Herausforderungen bei der Datenintegration
Traditionelle Sensornetzwerke stoßen in modernen Produktionsumgebungen häufig an ihre Grenzen. Ein zentrales Problem ist die Komplexität der Infrastruktur. Herkömmliche Systeme erfordern oft umfangreiche lokale Hardware wie Server oder Steuerungseinheiten, um Sensordaten zu erfassen und zu verarbeiten. Diese Infrastruktur ist nicht nur kostenintensiv in der Anschaffung, sondern auch wartungsaufwendig. Hinzu kommt, dass viele dieser Netzwerke proprietäre Protokolle verwenden, die eine Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen erschweren.
Ein weiteres Problem ist die Datenübertragung. Ohne moderne Edge-Technologien werden Sensordaten oft direkt an zentrale Systeme gesendet, was zu Übertragungsstörungen oder sogar Datenverlust führen kann. Gleichzeitig fehlt es herkömmlichen Netzwerken an Flexibilität und Skalierbarkeit. In einer dynamischen Produktionsumgebung, in der sich Anforderungen schnell ändern können, ist es schwierig, neue Sensoren oder Geräte in bestehende Systeme zu integrieren. Schließlich bleibt auch die Echtzeitfähigkeit vieler traditioneller Systeme hinter den Anforderungen zurück. Die lokale Verarbeitung von Daten führt oft zu Verzögerungen, was schnelle Entscheidungen und Reaktionen erschwert.
Potenziale von Sensor-to-Cloud-Lösungen
Sensor-to-Cloud-Technologien bieten eine Lösung für viele dieser Herausforderungen und eröffnen Unternehmen zudem neue Möglichkeiten. Der größte Vorteil liegt in der Echtzeitdatenanalyse. Durch die direkte Übertragung von Sensordaten in die Cloud können Unternehmen sofort auf Veränderungen reagieren – sei es bei der Überwachung von Maschinenzuständen oder bei der Optimierung von Produktionsprozessen. Zudem bieten Cloud-Systeme nahezu unbegrenzte Speicher- und Rechenkapazitäten, was eine hohe Skalierbarkeit ermöglicht. Neue Sensoren oder Geräte können problemlos hinzugefügt werden, ohne dass bestehende Infrastrukturen angepasst werden müssen.
Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit zur Automatisierung. Prozesse wie Condition Monitoring oder Predictive Maintenance lassen sich mit Sensor-to-Cloud-Lösungen effizient umsetzen, ohne dass Mitarbeiter physisch vor Ort sein müssen. Gleichzeitig ermöglicht der Fernzugriff auf Daten eine standortübergreifende Zusammenarbeit und Überwachung – ein entscheidender Vorteil für global agierende Unternehmen. Darüber hinaus können durch den Einsatz von KI und Big Data präzisere Analysen durchgeführt werden, die nicht nur die Produktivität steigern, sondern auch Kosten senken.
Die Industrie hat auf diese Anforderungen reagiert und Lösungen entwickelt, um Sensordaten effizient in die Cloud zu integrieren. Jumo beispielsweise setzt auf Single Pair Ethernet (SPE) und IO-Link, um smarte Sensoren direkt mit seiner Cloud zu verbinden. Diese Technologien ermöglichen nicht nur eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung, sondern erweitern auch die Reichweite und Bandbreite herkömmlicher Netzwerke erheblich.
Latenzfreie Reaktionen auf Ereignisse
Auch Belden Lösungen für eine nahtlose Kommunikation zwischen Sensoren und Cloud-Systemen. Durch den Einsatz von Multiprotokoll-Ethernet und Edge-Technologien reduziert das Unternehmen den Bedarf an lokaler Hardware und ermöglicht gleichzeitig latenzfreie Reaktionen auf Ereignisse in der Produktion. Turck wiederum kombiniert Laser-Sensoren mit Edge-Technologien, um kontinuierliche Füllstandsmessungen direkt in die Cloud zu übertragen. Dies verbessert nicht nur die Transparenz in Produktionsprozessen, sondern trägt auch zur Nachhaltigkeit bei, indem Ressourcen effizienter genutzt werden.
Turcks Sensor2Cloud-Lösungen basieren auf einer durchgängigen IIoT-Architektur, die robuste IO-Link-Sensoren, leistungsfähige dezentrale I/O-Module und Edge-Controller miteinander verbindet. Die Sensoren, etwa für Füllstand, Temperatur oder Feuchte, liefern kontinuierlich Prozessdaten, die über IO-Link-Master direkt an Edge-Controller weitergegeben werden. Dort erfolgt eine intelligente Vorverarbeitung, bevor die Daten über standardisierte Protokolle wie OPC UA oder MQTT in die Turck Cloud Solutions oder alternativ in kundeneigene oder öffentliche Clouds (z.B. MS Azure, AWS) übertragen werden. Die Cloud-Dashboards ermöglichen eine flexible Visualisierung, Benachrichtigungen bei Grenzwertverletzungen und remote Wartung. Dank Plug-and-Play-Funktionalität können Sensoren einfach ausgetauscht und automatisch neu parametriert werden, was den Betrieb
Sensoren generieren wertvolle Daten, die Dank digitaler Kommunikation gezielt für Anwendungen in MES, ERP und Cloud-Systemen bereitgestellt werden können. (Bild: Turck)
Auch die IIoT-Plattform moneo mit dem dazugehörigen EdgeGateway wurde von ifm entwickelt, um Sensordaten effizient zu verarbeiten und nahtlos in Cloud-Dienste wie AWS IoT Core oder Microsoft Azure IoT Hub zu integrieren. Das moneo EdgeGateway verarbeitet Sensordaten zunächst lokal vor und überträgt sie dann über standardisierte Protokolle (OPC UA oder MQTT) an die Cloud. Dadurch wird sichergestellt, dass nur relevante Daten weitergeleitet werden – ein entscheidender Vorteil angesichts der großen Datenmengen moderner Produktionsumgebungen.
Die Einrichtung des Gateways erfolgt über ein benutzerfreundliches Web-Frontend, das auch ohne tiefgehende IT-Kenntnisse leicht bedienbar ist. Mit einer Verarbeitungskapazität von bis zu 500 Prozesswerten pro Sekunde bietet das System eine hohe Effizienz für Anwendungen wie Pumpenüberwachung oder Produktionsliniensteuerung. Gleichzeitig gewährleistet das Gateway durch zwei unabhängige Netzwerke eine sichere Kommunikation zwischen der operativen Technologie (OT) und der Informationstechnologie (IT).
Durch die Integration des Gateways in die moneo IIoT-Plattform stehen Anwendern Funktionen wie Datenaggregation, Visualisierung und Fernüberwachung zur Verfügung, sodass sie ihre Maschinenverfügbarkeit erhöhen, die Prozessqualität verbessern und den Energieverbrauch senken können – und das alles ohne zusätzliche Programmierkenntnisse.
Die IIoT-Plattform moneo wurde von ifm entwickelt, um Sensordaten zu verarbeiten und in Cloud-Dienste zu integrieren, so dass sie weiteren Anwendungen zur Verfügung stehen. (Bild: ifm)
Neue Möglichkeiten der Automatisierung
Sensor-to-Cloud-Lösungen sind ein entscheidender Schritt zur Digitalisierung industrieller Prozesse. Sie überwinden die Einschränkungen herkömmlicher Sensornetzwerke und bieten neue Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung, Automatisierung und globalen Zusammenarbeit. Mit diesen Technologien wird der Weg vom Sensor in die Cloud nicht nur technisch machbar, sondern auch wirtschaftlich attraktiv gestaltet – ein entscheidender Wettbewerbsvorteil für Unternehmen auf dem Weg zur Industrie 4.0. <hjs>