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Vorteile und Risiken der Cloud-Technologie Cloud für die Messtechnik

30.10.2018

Sensor, Messverstärker, Software – das ist die traditionelle Messkette, wie sie in Test- und Prüfprojekten, in der Produktionsüberwachung oder auch im Infrastruktur-Monitoring seit Jahrzehnten im Einsatz ist. Mit den neuen Möglichkeiten der Cloud-Technologie wandelt sich jedoch die Messkette.

Vom Sensor zur Cloud: Das ist die neue Messkette, die in unserer Ära von Industrie 4.0 und Industrial Internet of Things gerade am Entstehen ist. Eine Standardfunktion, wie sie heute zum Beispiel von der HBM-Messtechniksoftware Evidas angeboten wird, ist das Speichern von Messdaten in der Cloud.

Doch die tatsächlichen Nutzungspotenziale dieser Technologie gehen weit über das Speichern von Daten hinaus. Die Zukunft der Messtechnik in der Cloud liegt darin, dass die Daten nicht von einem Speicherort zum anderen wandern, sondern dass sie sofort, und in vielen Fällen sogar automatisch dank künstlicher Intelligenz und Machine Learn­ing einen sofortigen Nutzwert erreichen: Zum Beispiel in der Kommunikation oder im Steuern von Maschinen, oder in der vorbeugenden Wartung.

Funktionen der 
Messtechnik-Cloud

Cloud ist nicht nur Speicherplatz, sondern vieles mehr. In der Cloud werden die Daten bereits beim Messen in Datenzentren gesendet, damit man zu jeder Zeit eine Messüberwachung weltweit koordinieren und steuern kann. Die hochfrequenten Rohdaten werden parallel in bestimmten Zeitabständen auch in der Cloud gesichert. Somit können schon während der Messung Hot-Stream-Analysen (Post-Processing im aktuellen Datenstrom) für Alarme und Trendanalysen durchgeführt werden. Aber auch komplexere Analysen mit Rohdaten, die ein großes Rechenvolumen benötigen, werden möglich, da man sich in den aktuellen Cloud-Lösungen je nach Bedarf Rechenzeit hinzubuchen kann. Dies schafft Flexibilität, was Nutzung und Austausch von (virtuellen) Hardware-Technologien angeht, sorgt aber auch für sinkende Kosten auf IT-Infrastrukturseite.

Typische Anwendungsgebiete

Das bedeutet: Fast jede Anwendung, in denen heute ein Sensor und Messverstärker zum Einsatz kommt, könnte von dieser Entwicklung betroffen sein. Zum Beispiel das Testen und Prüfen in der Cloud, um globale Entwicklungsprozesse schneller koordinieren zu können. Weltweit besteht wachsender Druck auf Entwickler von Technologieprodukten, die Time-to-market-Zeiten zu reduzieren beziehungsweise die Entwicklungszyklen deutlich schneller zu gestalten. Test- und Prüfprojekte von Bauteilen und ganzen Systemen werden zum einen zunehmend virtueller, aber auch anspruchsvoller und immer stärker parallel zur Produktentwicklung mit eingetaktet. Hierbei ist es unerheblich, ob die Zahl der Messstellen steigt oder sie durch neue Testverfahren unter Zuhilfenahme von Machine Learning reduziert wird; beide Entwicklungen sind denkbar. Letztendlich steht der Anwender also vor der Herausforderung steigender Datenmengen – dies teilweise in gleichzeitig stattfindenden, internationalen Testprojekten mit erweiterten Analyseaufgaben.

Nur durch die intelligente Verzahnung der Daten und die Durchführung von Analysen in der Cloud wird diese High-Speed-Produktentwicklung in Zeiten des Industrial Internet of Things machbar sein. Zudem spielen die Verfügbarkeit und Verständlichkeit von Messdaten eine entscheidende Rolle. Cloud-Technologien machen es möglich, weltweit – je nach Berechtigung – auf die Daten zuzugreifen, und die Informationsflüsse sowie Arbeit in internationalen Teams zu verbessern. Ein ganz konkretes Beispiel: Derzeit nutzt zum Beispiel ein Kunde von HBM die Datenspeicherung in der Cloud, um seine Prüfstände an drei verschiedenen Standorten zu überwachen.

Monitoring und Machine Learning

Fast schon ein klassischer Anwendungsfall für die Nutzung der Cloud in der Messtechnik ist die Produktionsüberwachung und Maschinensteuerung. Hier ist die Diskussion über mögliche Standards und Prozesse sicher auch schon am weitesten gediehen. Neben Protokollen wie http, CoAP, XMPP und MQTT geht hier die Diskussion derzeit um die Frage, auch M2M-Kommunikationsprotokolle zu ermöglichen: Dies ist die Fähigkeit, Maschinendaten – beispielsweise Regelgrößen, Messwerte und Parameter – nicht nur zu transportieren, sondern auch maschinenlesbar semantisch zu beschreiben (wie in OPC-UA). In vernetzten, intelligenten und letztendlich durch untereinander kommunizierende Maschinen geprägten Produktions- und Maschinensystemen spielt der Einsatz von Sensoren eine wachsende Rolle. Während auf Sensorseite noch nicht die großen Digitalisierungsschübe erkennbar und notwendig sind, spielen die Signalkonditionierer wie ClipX von HBM bereits eine wichtige Rolle.

Ein typisches Einsatzgebiet für die Einbindung der Mess­technik-Cloud bietet das Langzeit-Monitoring von Infrastrukturen, etwa im Rahmen von Structural-Health-Monitoring-Projekten. Diese Überwachung unter anderem von Brücken, Gebäuden, Tunneln und Strukturen wie Pipelines oder Wind­energieanlagen eignen sich ideal für die Cloud-Anwendung. Denn hier werden über lange Zeiträume Daten an Orten erfasst, an denen ein Techniker nicht regelmäßig persönlich anwesend sein kann oder soll. Das bedeutet: Der Zugriff von Messdaten über die Cloud ist hier ein Muss. Darüber hinaus ist es damit auch möglich, effiziente Predictive-Mainte­nance-Maßnahmen zu realisieren.

Microsoft Azure als Plattform

Angesichts der vielfältigen Unsicherheiten, aber auch Möglichkeiten für den Einsatz der Cloud in der Messtechnik hat sich HBM einem modularen und zukunftsfähigen Ansatz verschrieben. Das heißt: Einige Standardfunktionen der Cloud-Technologie sind bereits heute erhältlich. Zusätzlich erfolgt eine kontinuierliche Weiterentwicklung der HBM Cloud-Storage, auch in individuellen Kundenprojekten und für individuelle Kundenanforderungen.

Ein wichtiger Pfeiler dieser Strategie ist die Wahl des richtigen Cloud-Partners. Hier hat sich HBM für Microsoft Azure entschieden. Dieser Anbieter überzeugt vor allem durch die Verfügbarkeit dutzender, weltweiter Rechenzentren, in denen die Daten auch rechtskonform je nach der Gesetzeslage des Unternehmensstandorts gespeichert werden können. Das bedeutet: Egal, ob USA, Europa, Asien, Südamerika, Australien oder Afrika, der Kunde kann wählen, wo die Daten gesichert werden sollen. Diese werden geografisch im Kontinent gespiegelt und entsprechen den derzeit höchsten Datenschutzbestimmungen, Sicherheitsaspekten und gesetzlichen Vorschriften. Daten werden verschlüsselt transportiert und können bei Bedarf auch selektiert an weitere Projektteilnehmer, wie für die Weiterverarbeitung bei einem Ingenieur-Partner, weiterverteilt werden. Je nach Kundenanforderung unterstützt HBM aber auch die Anbindung seiner Produkte an private Cloud-Systeme, die bei außerordentlich hohen Sicherheitsanforderungen zum Einsatz kommen. Bei der Entscheidung zwischen Private Cloud oder HBM Cloud-Storage (über Microsoft Azure) ist letztendlich eine klassische Kosten-Nutzen-Analyse vorzunehmen.

Die Cloud wird unverzichtbar

Die Beispiele zeigen: Das Messen, Testen und Prüfen der Zukunft ist ohne Cloud undenkbar geworden. Konkret zeigt sich der Nutzen in der zentralen und weltweit verfügbaren Datenspeicherung, der der klaren Darstellung von Status, Zustand und Auswertungen in Dashboards sowie bei dem Ermöglichen komplexer Analyse- und Rechenprozesse nach Bedarf.

Die ersten Hürden, wie etwa Sicherheitsbedenken, konnten bereits weitgehend gelöst werden. Nun scheint der nächste Schritt die Weiterentwicklung von Standards, aber vor allem der weltweiten Prozesse zu sein. Letztendlich bedeutet – auch in Messtechnik-Projekten – die Nutzung der Cloud die Entwicklung neuer Geschäfts- und Wertschöpfungsmodelle.

Bildergalerie

  • Mit der Datenerfassungssoftware Evidas von HBM lassen sich Messwerte automatisch in die HBM Cloud-Storage hochladen.

    Bild: HBM

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