IoT-Apps auf Industrie-PCs ausführen

IoT-Apps auf Industrie-PCs (IPC) gewinnen in industriellen Automatisierungsszenarien zunehmend an Bedeutung. IPCs sind universelle Computergeräte, die aus herkömmlichen PCs in einem robusten Gehäuse mit allen Arten von Schnittstellen bestehen. Diese gemeinsame Architektur ermöglicht die Einführung des riesigen Software-Ökosystems (Apps), das in der Welt des Desktop- und Cloud-Computing existiert, in industrielle Anwendungsszenarien. Diese universellen Fähigkeiten machen den Einsatz von IPCs in industriellen Anwendungen so attraktiv. Industrie-PCs in IoT-Lösungen sind ein grundlegender Baustein und ermöglichen alle Arten fortschrittlicher Funktionen für Automatisierungsgeräte.

Typische Anwendungen von Industrie-PCs an der Peripherie sind:

• HMI-Bedienung der Maschine
• Trainingssoftware für Roboter
• Konfiguration des Sensors
• SPS-Programmierung
• Datentransformation
• KI-gestütztes intelligentes Sehen
• Maßgeschneiderte Anwendungen

Der Industrie-PC als Anwendungsdrehscheibe

IPCs können zur Ausführung aller Arten von Anwendungen verwendet werden und sind in dieser Hinsicht Mobiltelefonen sehr ähnlich. Und so wie Mobiltelefone einen App Store verwenden, um Apps auf einem Gerät zu installieren, verfügen die meisten IoT-Plattformen auch über eine Art App Store. IoT-Plattformen steuern ihre Geräte mithilfe einer Agentensoftware, die auf jedem IPC ausgeführt wird. Dieser Agent kann Apps aus dem IoT App Store aus der Ferne installieren und die Anwendungen auf Industrie-PCs überwachen.

Handelt es sich bei der Anwendung auf dem Industrie-PC um eine native Windows- oder Linux-App, muss ein Display an den IPC angeschlossen werden, um die Software nutzen zu können. Da IPCs so konzipiert sind, dass sie ohne Display funktionieren, ist dies ein mühsamer Prozess, wenn Sie viele IPCs in Ihren Automatisierungslinien haben. Zum Glück verfügen viele Softwarepakete über eine Weboberfläche, die den Zugriff auf die Funktionen mit einem Laptop und einem Browser im lokalen Netzwerk ermöglicht.

Es gibt jedoch einige grundlegende Unterschiede zwischen einem mobilen App Store und einem IoT App Store.

Ein wichtiger Unterschied besteht darin, dass Sie Mehrbenutzerzugriff auf einen IPC haben müssen. Telefone werden nur von einer Person benutzt. Wie unten beschrieben, müssen verschiedene Worker-Profile in der Lage sein, Apps auf einem IPC zu installieren, zu aktualisieren, zu konfigurieren und zu starten.

Ein weiterer Unterschied zwischen mobilen App Stores und IoT-App-Stores ist die Art und Weise, wie Apps auf beiden Geräten verwendet werden. Während mobile Apps überwiegend in direkter Interaktion mit einem Benutzer verwendet werden, laufen die Apps auf IPCs in der Regel unbeaufsichtigt.

Ein dritter Aspekt ist die Art der Apps, die verwendet werden:

Maßgeschneiderte und vorgefertigte Anwendungen auf Industrie-PCs

In der mobilen Umgebung gibt es meistens vorgefertigte Apps wie Twitter, Instagram oder Google Maps. Diese bieten die Funktionen, die häufig von großen Benutzergruppen gewünscht werden.

Apps für IoT-Lösungen — Maßgeschneiderte Apps

Anwender in industriellen IoT-Umgebungen sind jedoch in der Regel Unternehmen, die Lösungen benötigen, die sehr spezifisch für den eigenen Betriebskontext des Unternehmens sind. In industriellen IoT-Umgebungen ist die gewünschte Funktionalität also von Benutzer zu Benutzer sehr unterschiedlich. Diese IoT-Lösungen sind auch größtenteils in eine bestehende Landschaft von kundenspezifischen Geräten verschiedener Anbieter und unterschiedlichen Alters eingebettet (Brownfield-Szenarien). Daher erfordern die meisten industriellen IoT-Lösungen die Erstellung einer benutzerdefinierten Anwendungslogik.

Apps für die Maschinenbedienung — Vorgefertigte Apps

Gleichzeitig gibt es eine Klasse von Apps, deren Hauptzweck darin besteht, eine Schnittstelle zu den angeschlossenen Geräten bereitzustellen. Oft müssen sich die Apps in der Nähe der Geräte befinden, um von der Kommunikation mit niedriger Latenz und hoher Bandbreite zu profitieren. Tatsächlich haben viele Maschinenhersteller IPCs in ihre Maschinen vorintegriert, um ihren Benutzern den Zugriff zu erleichtern.

Diese Klasse von Apps muss nicht angepasst werden und ist geeignet für den Vertrieb über einen IoT App Store. Zu den Beispielen gehören:

• Robotertraining oder Steuerungsanwendung
• Anwendung zur Einrichtung und Konfiguration von Sensoren
• HMI-Anwendung zur Bedienung und Überwachung von Maschinen

Wenn Maschinenhersteller ihre Softwareverteilung über App Stores verwalten, profitieren sie automatisch von Over-the-Air-Aktualisierungsmechanismen, Release-Management-Funktionen und sogar von der Nutzungsmessung und automatischen Abrechnung, die App Stores bieten können.

Wer sind die Leute, die Anwendungen auf Industrie-PCs ausführen?

IPCs werden von demselben Personal bedient und gewartet, das sich auch um die SPS kümmert. Dies liegt daran, dass IPCs normalerweise Seite an Seite mit SPS betrieben werden. Bei Integrationsprojekten sind Automatisierungstechniker hauptsächlich für die Installation der IPC-Hardware und der Edge-Anwendungen auf diesen IPCs verantwortlich.

Darüber hinaus gibt es Maschinenbediener, die die IPC-Funktionalität bei ihren täglichen Arbeitsaufgaben über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) nutzen können. Und für die Wartung könnten externe Wartungsexperten hinzugezogen werden, die mithilfe von IPCs weitere Daten aus dem Arbeitsablauf aufzeichnen.

Von diesen drei Benutzerprofilen könnte das einzige interne Personal der Maschinenbediener sein und er/sie ist höchstwahrscheinlich kein IT-Experte. Dies setzt voraus, dass die IPC-Software auch von Nicht-IT-Experten verwendet werden kann und daher eine robuste und einfache Benutzererfahrung bietet. Darüber hinaus sollte die Lösung es internen Benutzern ermöglichen, Anpassungen vorzunehmen, um Änderungen an der Automatisierungshardware zu berücksichtigen. Dazu gehört auch die Möglichkeit, die Lösung einfach durch Hinzufügen zusätzlicher Hardware zu skalieren.

Industrie-PCs in kundenspezifischen IoT-Lösungen

Eine industrielle IoT-Lösung besteht in der Regel aus zwei Komponenten.

1. Die IPC-Hardware, die in der Nähe der Maschinen installiert und mit Sensoren und SPS verkabelt ist.
2. Die Anwendungen, die auf diesen Industrie-PCs laufen.

Die Bereitstellung von dedizierter IPC-Hardware ist eine einfache Aufgabe und kann relativ schnell erledigt werden. Für die Software ist der übliche Ausgangspunkt jedoch ein Team von internen Automatisierungs- und Betriebsexperten, die mit der täglichen Arbeit beschäftigt sind. Sie haben wenig Zeit und Fachwissen, um IoT-Funktionen in der für die Lösung erforderlichen Programmiersprache zu implementieren.

Viele Aufgaben wie die Verwaltung von Geräten und Apps aus der Ferne sowie Over-the-Air-Updates sind bei jeder IoT-Lösung üblich. Sie hängen nicht von den Funktionen ab, die voraussichtlich auf IPCs ausgeführt werden. Diese Aufgaben können von einer IoT-Plattform übernommen werden und müssen nicht speziell implementiert werden. Für die Implementierung des Hauptteils der gewünschten Funktionalität ziehen Unternehmen häufig externe Automatisierungsexperten hinzu.

Diese externen Beratungsunternehmen sind in der Lage, benutzerdefinierten Code für die Lösung zu erstellen. Dieser Code existiert in Git-Repositorys und ist normalerweise für andere Personen realistischerweise nicht zugänglich, um weitere Anpassungen vorzunehmen. Um eine Lösung am Leben zu erhalten, benötigt die IPC-Software jedoch regelmäßig Anpassungen und Verbesserungen.

Erfolgreicher Langzeitbetrieb industrieller PC-Anwendungen

Um die Lösung erfolgreich intern betreiben zu können, benötigt das Unternehmen die volle Kontrolle und Eigenverantwortung für die Lösung. Und dazu gehört auch die Codebasis, die externe Experten erstellt haben.

Eine IoT-Plattform sollte als Brücke zwischen internen und externen Mitarbeitern dienen.

Um die Codebasis innerhalb des Unternehmens aufrechtzuerhalten, sollte die IoT-Plattform idealerweise eine Möglichkeit bieten, auch die Codebasis innerhalb der Plattform zu verwalten. Die Lösung sollte sich als leicht verwendbare App im App Store der Plattform präsentieren. So können interne Benutzer die Anwendung auf jedem angeschlossenen IPC selbst installieren/deinstallieren, starten/stoppen und parametrisieren. Wenn das Unternehmen weitere Unterstützung benötigt, können die internen Betreiber den externen Experten erneut Zugriffsrechte für Entwickler gewähren und so eine erfolgreiche Entwicklungspartnerschaft für eine langfristige IoT-Strategie fortsetzen.

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