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Nachgefragt: Darauf sollten Anwender von smarten Sensoren achten Besser den Sensor oder die Edge im Blick?

Pepperl+Fuchs SE
Wir haben nachgefragt: Darauf sollten Anwender bei smarten Sensoren achten.

Wir haben nachgefragt: Darauf sollten Anwender bei smarten Sensoren achten.

Bild: iStock, kwasny221
10.05.2021

Smarte Sensoren liefern neben den Messwerten viele Statusinformationen wie Verschmutzungslevel, Umgebungstemperatur oder Lebensdauer. Ist mehr Intelligenz noch notwendig, denn die Datenanalyse erfolgt doch dann in der Edge? Wir haben nachgefragt, worauf Anwender bei smarten Sensoren achten sollten.

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Das sagen die Experten:

Bildergalerie

  • Markus Nowack, Applikationsingenieur, ASC: Das kommt zum einen auf die jeweilige Definition eines smarten Sensors an. Für ASC ist dies nicht nur eine Komponente von der Erfassung einer inertialen Messgröße bis zur Kommunikationsschnittstelle, sondern eine Komplettlösung inklusive komplexer Entscheidungsalgorithmen sowie der Extraktion und Analyse von Merkmalsvektoren. Das heißt, die Intelligenz ist – ohne Umweg Edge und Verteilung in der Cloud – bereits auf Basis leistungsfähiger Elektronik im smarten Sensor von ASC implementiert und durch APIs zugänglich. Zum anderen ist dies anwendungsorientiert zu betrachten. Die Datenhoheit sowie das Know-how verbleiben beim Anwender und gemeinsam wird bewertet, ob die Intelligenz ausreichend ist, um die jeweilige Applikation zu bedienen.

    Markus Nowack, Applikationsingenieur, ASC: Das kommt zum einen auf die jeweilige Definition eines smarten Sensors an. Für ASC ist dies nicht nur eine Komponente von der Erfassung einer inertialen Messgröße bis zur Kommunikationsschnittstelle, sondern eine Komplettlösung inklusive komplexer Entscheidungsalgorithmen sowie der Extraktion und Analyse von Merkmalsvektoren. Das heißt, die Intelligenz ist – ohne Umweg Edge und Verteilung in der Cloud – bereits auf Basis leistungsfähiger Elektronik im smarten Sensor von ASC implementiert und durch APIs zugänglich. Zum anderen ist dies anwendungsorientiert zu betrachten. Die Datenhoheit sowie das Know-how verbleiben beim Anwender und gemeinsam wird bewertet, ob die Intelligenz ausreichend ist, um die jeweilige Applikation zu bedienen.

    Bild: ASC

  • Florian Hermle, Geschäftsführer, Balluff: Smarte Sensoren bilden die Basis, um aus simplen Daten wertvolle Informationen zu generieren. Oft erfordert die Übertragung der Rohdaten viel Bandbreite – speziell bei mobil angebundenen Anwendungen kann das ein Problem sein. Hier kann eine integrierte Datenvorverarbeitung helfen, nur die relevanten Informationen zu übertragen – oder der Sensor trifft Entscheidungen anhand definierter Grenzwerte ohne eine übergeordnete Steuerung und unterstützt so den effizienten Betrieb der Anlage. Für das IIoT ist die integrierte Intelligenz eine Grundvoraussetzung, mithilfe derer eine Datenvorverarbeitung direkt im Sensor geschieht und welche auch eine intelligente Analyse in der IT, beispielsweise durch den Einsatz künstlicher Intelligenz, ermöglicht.

    Florian Hermle, Geschäftsführer, Balluff: Smarte Sensoren bilden die Basis, um aus simplen Daten wertvolle Informationen zu generieren. Oft erfordert die Übertragung der Rohdaten viel Bandbreite – speziell bei mobil angebundenen Anwendungen kann das ein Problem sein. Hier kann eine integrierte Datenvorverarbeitung helfen, nur die relevanten Informationen zu übertragen – oder der Sensor trifft Entscheidungen anhand definierter Grenzwerte ohne eine übergeordnete Steuerung und unterstützt so den effizienten Betrieb der Anlage. Für das IIoT ist die integrierte Intelligenz eine Grundvoraussetzung, mithilfe derer eine Datenvorverarbeitung direkt im Sensor geschieht und welche auch eine intelligente Analyse in der IT, beispielsweise durch den Einsatz künstlicher Intelligenz, ermöglicht.

    Bild: Balluff

  • Jochen Würtele, Vertriebsleiter Deutschland, Contrinex Sensor: Heutige induktive und foto­elektrische Sensoren basieren auf einer grundlegenden, basisorientierten Technologie, die sich seit Jahrzehnten bewährt hat. Im Zuge von IO-Link und Industrie 4.0 werden bestehende Systeme heute aber neu hinterfragt – ganz nach dem Motto: Weg vom reinen Schalten – hin zum Messen und Schalten/Tracken. Dazu gehören: frei wählbare Schaltpunkte, Linearisierung zwischen den Schaltpunkten – Ausgleich von Toleranzen, Auflösung in Motion +/- 0,006 mm, Wiederholgenauigkeit +/- 0,0043 mm, programmierbare schaltenden Ausgänge (SIO-Modus). Fehlender Bauraum zwingt aber auch die Contrinex auf immer kleinere, neue Lösungen zu gehen, so zum Beispiel Sensoren kleiner als M5. Es geht aber noch viel kleiner – 11x17x3 mm

    Jochen Würtele, Vertriebsleiter Deutschland, Contrinex Sensor: Heutige induktive und foto­elektrische Sensoren basieren auf einer grundlegenden, basisorientierten Technologie, die sich seit Jahrzehnten bewährt hat. Im Zuge von IO-Link und Industrie 4.0 werden bestehende Systeme heute aber neu hinterfragt – ganz nach dem Motto: Weg vom reinen Schalten – hin zum Messen und Schalten/Tracken. Dazu gehören: frei wählbare Schaltpunkte, Linearisierung zwischen den Schaltpunkten – Ausgleich von Toleranzen, Auflösung in Motion +/- 0,006 mm, Wiederholgenauigkeit +/- 0,0043 mm, programmierbare schaltenden Ausgänge (SIO-Modus). Fehlender Bauraum zwingt aber auch die Contrinex auf immer kleinere, neue Lösungen zu gehen, so zum Beispiel Sensoren kleiner als M5. Es geht aber noch viel kleiner – 11x17x3 mm

    Bild: Contrinex

  • Torsten Fuchs, Geschäftsführer, Gefran Deutschland: Bei Gefran ist man davon überzeugt, dass smarte Sensoren viel mehr können, als nur Messwerte und Statusinformationen zu liefern. Allerdings muss dann aber auch die nötige Rechenleistung an Bord sein. Erstens können sie aus multivariablen Algorithmen „Informationen mit Bedeutung" herausfiltern, und zwar quasi „out of the box". So lassen sich zum Beispiel adaptive Selbstdiagnosen und Selbstkalibrierungsfunktionen implementieren. Wenn jeder Sensor die erfassten Daten mit der höchsten Bitrate übertragen würde, wäre zudem der Daten-Bus schnell ausgelastet; intelligente Sensoren nehmen daher eine Vorverarbeitung der Daten vor und übertragen nur relevante Informationen. Schließlich können sie während ihrer Lebensdauer Firmware-Updates im Einsatz erhalten und so von der Erfahrung von Tausenden oder Millionen von Installationen auf der ganzen Welt profitieren: Der smarte Sensor wird daher jeden Tag besser.

    Torsten Fuchs, Geschäftsführer, Gefran Deutschland: Bei Gefran ist man davon überzeugt, dass smarte Sensoren viel mehr können, als nur Messwerte und Statusinformationen zu liefern. Allerdings muss dann aber auch die nötige Rechenleistung an Bord sein. Erstens können sie aus multivariablen Algorithmen „Informationen mit Bedeutung" herausfiltern, und zwar quasi „out of the box". So lassen sich zum Beispiel adaptive Selbstdiagnosen und Selbstkalibrierungsfunktionen implementieren. Wenn jeder Sensor die erfassten Daten mit der höchsten Bitrate übertragen würde, wäre zudem der Daten-Bus schnell ausgelastet; intelligente Sensoren nehmen daher eine Vorverarbeitung der Daten vor und übertragen nur relevante Informationen. Schließlich können sie während ihrer Lebensdauer Firmware-Updates im Einsatz erhalten und so von der Erfahrung von Tausenden oder Millionen von Installationen auf der ganzen Welt profitieren: Der smarte Sensor wird daher jeden Tag besser.

    Bild: Gefran

  • Jonas Urlaub, Leiter Produktmanagement, Kübler: Ein klares JA, Kübler geht den Weg der verteilten Logik. Ein Drehgeber ist ein direktes Glied in Regelkreisen und somit stark damit beschäftigt, die Prozessdaten schnell ohne Jitter an die Regler zu liefern. Wenn wir diese Kommunikationsstrecke mit allen weiteren Daten beaufschlagen würden, reicht die Bandbreite der kosteneffizienten Schnittstellen nicht mehr aus. Daher sammeln wir die Daten lokal und verarbeiten diese zu Informationen vor. Wir wenden hierfür einfache KI-Bausteine an, diesen wurden vorher ihre Aufgabe durch Supervised Learning beigebracht. Wir wenden die KI meist auf Ebenen an, wo die Expertise beim Sensorhersteller liegt und nicht in der Maschine oder Applikation. Das, was wir hier erarbeiten und weiter erarbeiten werden, findet auch Anwendung in Sensoren, in denen die Schnittstelle keine Limitationen aufweist. Deshalb sind wir überzeugt, dass weiter mehr Intelligenz in die Sensoren wandern wird und wir somit einen größeren Beitrag zu IIoT leisten werden.

    Jonas Urlaub, Leiter Produktmanagement, Kübler: Ein klares JA, Kübler geht den Weg der verteilten Logik. Ein Drehgeber ist ein direktes Glied in Regelkreisen und somit stark damit beschäftigt, die Prozessdaten schnell ohne Jitter an die Regler zu liefern. Wenn wir diese Kommunikationsstrecke mit allen weiteren Daten beaufschlagen würden, reicht die Bandbreite der kosteneffizienten Schnittstellen nicht mehr aus. Daher sammeln wir die Daten lokal und verarbeiten diese zu Informationen vor. Wir wenden hierfür einfache KI-Bausteine an, diesen wurden vorher ihre Aufgabe durch Supervised Learning beigebracht. Wir wenden die KI meist auf Ebenen an, wo die Expertise beim Sensorhersteller liegt und nicht in der Maschine oder Applikation. Das, was wir hier erarbeiten und weiter erarbeiten werden, findet auch Anwendung in Sensoren, in denen die Schnittstelle keine Limitationen aufweist. Deshalb sind wir überzeugt, dass weiter mehr Intelligenz in die Sensoren wandern wird und wir somit einen größeren Beitrag zu IIoT leisten werden.

    Bild: Kübler

  • Benedikt Rauscher, Manager Global IoT / I4.0 Projects, Pepperl+Fuchs: Ein Sensor ist erst dann wirklich smart, wenn sämtliche von ihm bereitgestellten Informationen auch in einer geeigneten Form vorliegen. Damit ist neben einer genormten Schnittstelle mit standardisiertem Übertragungsprotokoll vor allem eine festgelegte Semantik gemeint. Ist dies nicht der Fall, kann auf der Edge hoher Engineering-Aufwand für die Umsetzung proprietärer Datenmodelle entstehen und seitens des Anwenders eine Menge Intelligenz bei der Integration benötigt werden, um aus den vom Sensor gelieferten Roh-Daten aussagekräftige Informationen zu gewinnen. Die Unterstützung standardisierter Datenformate wie beispielsweise der IO-Link Smart Sensor Profile ist daher für smarte Sensoren unerlässlich und vereinfacht die Integration sowohl auf der Steuerungsebene als auch die durchgängige Einbettung in IT-Systeme, wo die von den Sensoren zusätzlich bereitgestellten Informationen parallel genutzt werden können.

    Benedikt Rauscher, Manager Global IoT / I4.0 Projects, Pepperl+Fuchs: Ein Sensor ist erst dann wirklich smart, wenn sämtliche von ihm bereitgestellten Informationen auch in einer geeigneten Form vorliegen. Damit ist neben einer genormten Schnittstelle mit standardisiertem Übertragungsprotokoll vor allem eine festgelegte Semantik gemeint. Ist dies nicht der Fall, kann auf der Edge hoher Engineering-Aufwand für die Umsetzung proprietärer Datenmodelle entstehen und seitens des Anwenders eine Menge Intelligenz bei der Integration benötigt werden, um aus den vom Sensor gelieferten Roh-Daten aussagekräftige Informationen zu gewinnen. Die Unterstützung standardisierter Datenformate wie beispielsweise der IO-Link Smart Sensor Profile ist daher für smarte Sensoren unerlässlich und vereinfacht die Integration sowohl auf der Steuerungsebene als auch die durchgängige Einbettung in IT-Systeme, wo die von den Sensoren zusätzlich bereitgestellten Informationen parallel genutzt werden können.

    Bild: Pepperl+Fuchs

  • Dr. Sascha Nolte, Head of Smart Connectivity Competence Center Division DFC, Weidmüller Interface: Smarte Sensoren entlasten den Datentransfer vom Sensor zur Cloud, da sie bereits im Sensor ein geeignetes Datenpreprocessing anwenden. Dadurch werden notwendige Informationen dort erzeugt, wo sie entstehen. Durch die geeigneten Informationsmodelle, welche im Sensor applikationsspezifisch hinterlegt sind, reduziert sich zusätzlich der Aufwand eine Edge mit diesen Datenmodellen anzulernen. So erhält die Edge nur die applikationsspezifisch notwendigen Informationen und die Modellierung der Anlagenanalyse wird einfacher. Ebenso werden die zu übertragenden und zu speichernden Datenmengen reduziert. Somit entlastet eine zusätzliche verteilte Intelligenz, welche durch smarte Sensoren unterstützt wird, den Aufbau IIoT gestützter Systeme.

    Dr. Sascha Nolte, Head of Smart Connectivity Competence Center Division DFC, Weidmüller Interface: Smarte Sensoren entlasten den Datentransfer vom Sensor zur Cloud, da sie bereits im Sensor ein geeignetes Datenpreprocessing anwenden. Dadurch werden notwendige Informationen dort erzeugt, wo sie entstehen. Durch die geeigneten Informationsmodelle, welche im Sensor applikationsspezifisch hinterlegt sind, reduziert sich zusätzlich der Aufwand eine Edge mit diesen Datenmodellen anzulernen. So erhält die Edge nur die applikationsspezifisch notwendigen Informationen und die Modellierung der Anlagenanalyse wird einfacher. Ebenso werden die zu übertragenden und zu speichernden Datenmengen reduziert. Somit entlastet eine zusätzliche verteilte Intelligenz, welche durch smarte Sensoren unterstützt wird, den Aufbau IIoT gestützter Systeme.

    Bild: Weidmüller Interface

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