Für die digitale Qualitätsüberwachung und Prozessoptimierung des Brauvorgangs hat Sonem Solutions einen neuartigen Sensor entwickelt, der direkt in die Rohrleitungen bzw. Tanks integriert werden kann. Dieser Sensor erfasst permanent mittels hyperspektralem Ultraschall u.a. die Time of Flight und Dämpfung des Sensorsignals. Basierend auf dem patentierten molekularakkustischen Verfahren und der Zuhilfenahme von KI-gestützter Auswertesoftware ist es nun möglich, die Qualität einer Flüssigkeit in einem vergleichenden Messverfahren kontaktlos und in Echtzeit zu bewerten.
Seit Anfang des Jahres führt Sonem ein Proof of Concept mit einer bayrischen Traditionsbrauerei durch. Der Aufbau umfasst 10 Ultraschallsensoren, die an verschiedenen Stellen des Brauprozesses installiert wurden. Die Sensoren wurden über Ethernet mit fünf x86-basierten Windows-Industrie-PCs verbunden, auf welchen die erhobenen Daten gesammelt wurden. Die angefallenen Daten konnten anschließend per USB-Stick eingesammelt und manuell ausgewertet werden. Dieser Aufbau der Hard- und Software offenbarte jedoch erhebliches Verbesserungspotential in Hinsicht auf Datenhandling und Kosten.
Die ausschließlich lokale Verfügbarkeit der Daten stellte eine weitere Hürde dar, ebenso wie die zeitintensive händische Aktualisierung der Software, welche zur Erfassung der Messdaten zum Einsatz kam. Hier können moderne IoT-Lösungen ihre Stärken ausspielen. Microsoft bietet heute rund um sein Azure IoT Hub eine wachsende Anzahl von IoT Connectivity-Dienstleistungen, die gerade für industrielle IoT-Anwendungen maximale Skalierbarkeit bei höchster Sicherheit ermöglichen. Azure IoT Edge stellt eine container-basierte Laufzeitumgebung am „Edge“ bereit, also noch im Feld, bevor Daten in die Cloud geschickt werden. Üblicherweise läuft Azure IoT Edge auf einem IoT-Gateway. Dadurch lässt sich die Software effizient aus der Cloud managen und ermöglicht dabei eine lokale Verarbeitung der Daten. Dies reduziert die Fehleranfälligkeit und spart zudem Bandbreite. Gleichzeitig werden offene Standards und Architekturen verwendet.
Es galt, drei wesentliche Verbesserungen umzusetzen:
•Umstieg von Windows auf Linux
•Bereitstellung der erfassten und analysierten Daten in einer Cloud-Plattform
•Verwaltung des Edge Computers aus der Cloud.
Dazu griff man auf fertige Bausteine aus dem AIT Smart Edge- Lösungsbaukasten zurück. Basierend auf Microsoft Azure IoT Edge wurde ein Framework geschaffen, welches es ermöglicht, kundenspezifische Softwaremodule aus der Cloud auf Edge Computer zu verteilen und konfigurieren. So wurde die bisher eingesetzte Windows-basierte Software durch AIT für den Betrieb in einen sogenannten Docker-Container portiert. Zusätzlich schuf man die Möglichkeit, die analysierten Daten in eine Cloud-Plattform weiterzuleiten. Im ersten Schritt wurde Cloud-seitig die SaaS-Lösung IoT-Central von Microsoft eingesetzt.
Die zur Lösung passenden Edge Computer stellt der Hardware-Partner Moxa bereit. Dabei handelt es sich um ARM-basierte Linux-Systeme, die der bisherigen Lösung in puncto Kosten, Platzbedarf und Anpassung an industrielle Umgebungen deutlich überlegen sind. Zusätzlich bringt die Moxa-Lösung mit dem Software-Modul ThingsPro Edge eine Remote Management Lösung mit, welche das Device zu 100% Remote Control-fähig macht und sich dank der verwendeten offenen Microsoft-Schnittstellen und -Dienstleistungen leicht in die AIT Smart Edge Solution integrieren ließ; inklusive der langfristig garantierten Wartung des Betriebssystems und der Security Patches.
Auf dieser Basis konnte AIT eine IoT-Plattform bereitstellen, die es Sonem Solutions ermöglicht, ihre innovative Messtechnik schnell und effizient als produktionsfähige Lösung im Feld auszurollen – ohne eigene Ressourcen in Bereichen zu belegen, die nicht zur Differenzierung beitragen. In Summe konnte so eine deutlich günstigere Lösung realisiert werden, welche komplett aus der Cloud administriert und gewartet werden kann.
Autoren
Benjamin Boost, AIT GmbH
Hermann Berg, Moxa Europe GmbH
Jan Friedmann, Sonem Solutions GmbH
