Predictive Maintenance, Data Harvesting, Remote Support, Asset Management, Work Order Management – all diese Prozesse sorgen für mehr Effizienz und höhere Prozessqualität in der Anlage und steigern so die Wettbewerbsfähigkeit von produzierenden Unternehmen. Doch die Vision von lückenlosen digitalen Workflows und Echtzeit-Wissensmanagement reichte in der Prozessindustrie lange Zeit nicht bis in die Ex-Zone.
Im explosionsgefährdeten Bereich bedienten sich Alleinarbeiter oft Papierunterlagen, um Prozessbeschreibungen nachzuschauen, Anlagendaten zu erfassen oder Einsätze zu dokumentieren. Diese analogen Daten mussten nach dem Einsatz wieder digitalisiert und in die zugehörigen Systeme zurückgespielt werden. Dieser Workaround belegte nicht nur die zeitlichen Kapazitäten der Arbeitskräfte, sondern barg auch die Gefahr für Flüchtigkeits- und Übertragungsfehler (Human Error). Ein zentraler Grund für die lückenhafte Digitalisierung im Ex-Bereich war der Mangel an geeigneten Mobilgeräten für Alleinarbeiter.
Ex-Schutz-Anforderungen an Mobile Devices
Für den sicheren Einsatz in Atmosphären mit entzündlichen Gasen, Stäuben oder Flüssigkeiten müssen Smartphones, Tablets und Wearables wie Smart Glasses eigens für diesen Bereich entwickelt und nach Schutznormen wie ATEX (für Europa) oder IECEx (international) zertifiziert sein. Laut DIN EN 1127 gehören beispielsweise heiße Oberflächen, statische Aufladung oder Funken zu den Gefahrenquellen für einen Zündvorgang. Daraus ergeben sich unter anderem folgende Anforderungen an ein eigensicheres Smartphone für den Ex-Bereich: Es muss elektrostatische Entladungen verhindern, die potenziell explosionsfähige Atmosphären entzünden könnten. Batterie und Bedienelemente dürfen keine Funken erzeugen.
Die Batterie darf auf keinen Fall überhitzen oder Leckagen verursachen. Insgesamt muss die Temperaturklasse des Geräts angemessen für die jeweilige Ex-Zone sein; Wärme muss sicher abgeleitet werden können. Der IP-Schutz muss ausreichend hoch sein, um das Eindringen von Staub oder Flüssigkeiten in das Gerät zu verhindern. Das Smartphone muss robust genug sein, um sowohl mechanischen Belastungen wie Stößen als auch chemischen Belastungen wie Reinigungsmitteln zu widerstehen. Für den Einsatz in rauer Umgebung sollte sich das Display auch mit Handschuhen bedienen lassen.
Diese Sicherheitsanforderungen beziehen sich vorwiegend auf die Hardware. Doch wie in jedem Digitalisierungsszenario muss auch bei Smart Devices für die Ex-Zone das Thema Cybersicherheit genauestens betrachtet werden. Wie sieht die Sicherheitsarchitektur der Gerätesoftware aus? Wie werden regelmäßige und auch sicherheitsrelevante Updates des Betriebssystems sichergestellt? Wo sitzt der Hersteller – ist schneller Support in der Landessprache sichergestellt, sollte es Probleme mit dem Gerät geben?
Lückenlose Konnektivität und sicher erreichbar
Alleinarbeiter in sicherheitskritischen Bereichen sind darauf angewiesen, im Notfall rasch Hilfe rufen zu können. Was trivial klingt, ist es in der Praxis häufig nicht. Neben öffentlichen Mobilfunknetzen setzen Unternehmen verstärkt auf unternehmenseigene Campusnetzwerke für eine flächendeckende Kommunikationsinfrastruktur auf ihren Geländen. Sie werden damit unabhängiger und können jederzeit und überall eine sichere Kommunikation gewährleisten: etwa auf Offshore-Anlagen oder entlang der Wertschöpfungskette für Wasserstoff – von der Elektrolyse über den Transport bis zur Wasserstoff-Tankstelle.
Historisch griff man für die Kommunikation im Ex-Bereich gerne auf klassische Funkgeräte zurück. Diese Tetrafunk-basierten Devices nähern sich inzwischen dem Ende ihres Lebenszyklus. Als zukunftsfähige Alternative für die Kommunikation in öffentlichen und privaten Industrienetzwerken etabliert sich immer stärker Push-to-Talk over Cellular (PTToC). Die Unterstützung von Gruppenanrufen bei PTToC trägt den dynamischen Arbeitsszenarien in der Industrie 4.0 Rechnung, wo sich mehrere Mitarbeitende von unterschiedlichen Standorten aus verständigen müssen.
Da PTToC über WLAN, 4G/LTE oder 5G betrieben werden kann, ist die Konnektivität ortsunabhängig und auch bei schlechter öffentlicher Mobilnetzabdeckung sichergestellt. Die ausgezeichnete Verbindungsqualität ist hörbar – an der Qualität der Sprachübertragung. So werden auch in Umgebungen mit hoher Lärmbelastung Fehler oder Sicherheitsrisiken durch akustische Missverständnisse vermieden.
Digitale Workflows erfordern hohe Performance
Flexibilität ist für Mobile Worker das Gebot der Stunde: sowohl hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit, etwa bei Anlagenausfällen, als auch bei der physischen Bewegungsfreiheit. Es gilt also, mit einer möglichst schlanken Ausrüstung alle gängigen Einsatzszenarien abzudecken. Dazu müssen die eingesetzten Smartphones in einem handlichen und robusten Gerät eine Vielzahl an Funktionen abdecken.
Um dies zu leisten, dürfen Smartphones für die Ex-Zone ihren Pendants aus dem Consumer-Segment in nichts nachstehen: Sie benötigen neben einem leistungsstarken Prozessor ein aktuelles und zukunftsfähiges Betriebssystem, um alle Industrie-4.0-Anwendungen zu unterstützen – beispielsweise Condition Monitoring oder Predictive Maintenance via App. Display und Kamera (inklusive Scan-Funktion) müssen über eine ausreichende Auflösung verfügen, um das Handling von Bild- und Videomaterial zu erleichtern. Die Speicherkapazität muss mit den großen anfallenden Datenvolumina mithalten können.
Eigensichere Smartphones
Sicherheit, Konnektivität und Performance – diesem Dreiklang der Industrie 4.0 folgt das Smart-Ex 03. In das eigensichere Smartphone ist das gesamte Fachwissen des Unternehmens Pepperl+Fuchs und seinen In-House-Kompetenzzentren Ecom Instruments und Aava Mobile eingeflossen. Der Nachfolger des bewährten Smart-Ex 02 folgt den Android-Enterprise-Recommended-Hardware-Spezifikationen und somit den höchsten Ansprüchen an Devices im Industrieeinsatz, auch im Hinblick auf die Cybersicherheit.
Ein leistungsstarker Qualcomm-Snapdragon-QCS-6490-Prozessor mit SDR-753-Plattform unterstützt State-of-the-Art-Applikationen und sorgt für Zukunftssicherheit. Zudem verfügt das Smart-Ex 03 mit Android 13 über ein topaktuelles Betriebssystem, das sich bis mindestens Android15 upgraden lässt. Dank Google ARCore sind auch Augmented-Reality-Anwendungen realisierbar. Die Kommunikation und den Transfer großen Datenmengen beschleunigt beim neuen Smartphone der Kommunikationsstandard 5G. Daneben unterstützt das Smart-Ex 03 unter anderem auch WiFi-6, 4G/LTE, wodurch Mobile Worker überall und jederzeit gut vernetzt sind.
Beim kapazitiven Multitouch-Display ist der Balanceakt zwischen Robustheit und Komfort mit einem 6-Zoll-Display aus Gorilla-Glas mit einer Auflösung von 1080 x 2160 Pixeln gelungen. Die kontrastreiche Display-Darstellung erleichtert die Arbeit am Smart-Ex 03 – insbesondere bei direkter Sonneneinstrahlung. Darüber hinaus besitzt das Smartphone frei programmierbare Tasten für die Bedienung durch Rechts- und Linkshänder und lässt sich präzise mit Handschuhen bedienen. Zusätzliche Sicherheit und geringere Ausfallzeiten in der Ex-Zone gewährleistet das intelligente Device Health Monitoring. Die Hardware überwacht sich selbst und ein neues, intelligentes Batteriemanagement garantiert optimale Laufzeiten.
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