In einem zunehmend wettbewerbsintensiven Marktumfeld suchen OEMs und Maschinenbauer nach Möglichkeit, ihren Maschinen Mehrwert zu verleihen und neue Angebote zu integrieren. Die Optimierung industrieller Abläufe und die Entwicklung digitaler Services erfordern eine solide Grundlage: zuverlässige, präzise und in Echtzeit verfügbare Maschinendaten, die eine schnelle Entscheidungsfindung und einen reibungslosen Betrieb ermöglichen.
Für die Beschaffung dieser Daten müssen Maschinen und verteilte Anlagen miteinander und mit der Cloud verbunden werden, damit die Engineering-Teams Sensordaten für ihre Applikationen erfassen können. Edge-Computing, bei dem die Verarbeitung nahe an der Datenquelle auf der Maschine erfolgt, ermöglicht schnellere Entscheidungen und eine bessere Umsetzbarkeit und stellt sicher, dass Daten vorverarbeitet und nur bei Bedarf in die Cloud übertragen werden. Cybersicherheit, der Schutz von Daten und firmeneigenen Informationen sowie die Verwaltung von Software- und Sicherheitsanforderungen über die gesamte Lebensdauer des Systems hinweg sind dabei zentrale Aspekte.
Von Sensordaten zu sicheren Edge-Erkenntnissen
Die Kombination aus zuverlässliger Datenbeschaffung und zertifiziertem Edge-Computing in einer durchgängigen Architektur ist die Grundlage für eine Reihe von Anwendungen, von Maschinenmonitoring bis zu vorausschauender Wartung und Fernwartung.
Benoli Tech und TTTECH Systems bieten solch eine Architektur mit der Verbindung der Sensordatenbeschaffungslösung SensoBlock und der Edge-Computing-Plattform Nerve. Da beide Lösungen modular und skalierbar sind, können sie sowohl bei neuen Maschinenkonzepten und Digitalisierungsprojekten als auch für das Retrofit von Maschinen in Brownfield-Umgebungen eingesetzt werden.
Wir haben mit Miodrag Veselic, Senior Sales Manager Industrial IoT, TTTECH Industrial und Alex Negoita-Tiu, CEO von Benoli Tech über die Grundlage für digitale Services gesprochen und darüber, wie ihre Produkte und die gemeinsame Lösung OEMs und Maschinenbauer unterstützt.
Wie können OEMs umsetzbare, zuverlässige Einblicke in ihre Maschinen generieren und sie als Basis für digitale Services zu nutzen?
Alex Negoita-Tiu, Benoli Tech: Zuverlässige Erkenntnisse beginnen mit zuverlässigen Maschinendaten. Sie möchten vielleicht physikalische Parameter wie Vibration, Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit oder Bewegung messen, um Aufschluss über den Zustand der Maschine zu erhalten. In Verbindung mit einer fundierten Analyse bildet das die Grundlage für eine Predictive-Maintenance-Lösung, die Sie benachrichtigt, wenn die Maschinenfunktion beeinträchtigt ist oder eine Komponente ausgetauscht werden muss – noch bevor es zum Stillstand kommt.
Miodrag Veselic, TTTECH Industrial: Digitale Services brauchen oft Echtzeitdaten und sofort umsetzbare Entscheidungen – das bedeutet, dass Daten nahe an der Quelle, also auf Maschinenebene, verarbeitet werden müssen. Hier kommt Edge-Computing ins Spiel: Es ermöglicht OEMs, sofort mit Maschinendaten zu arbeiten und gleichzeitig zu entscheiden, welcher Teil der Daten gespeichert oder zur weiteren Analyse in die Cloud gesendet werden soll.
Welche Features und Vorteile haben SensoBlock und Nerve?
Alex Negoita-Tiu: SensoBlock ist eine Datenerfassung und -verarbeitungslösung, die mit einer Vielzahl industrieller Sensoren verbunden wird und dazu dient physikalische Maschinenparameter zu erfassen, Edge-Filterungen durchzuführen, um doppelte oder wertlose Messwerte zu entfernen, sowie unnötige Datenvolumen zu reduzieren.
Typische Sensorkonfigurationen sind zum Beispiel Hochfrequenz-Schwingungs- und Strukturmonitoring, Temperatur- und Druckmessungen in Maschinen, Umgebungsmessungen wie Luftfeuchtigkeit, Luftqualität oder Bewegung sowie die Anbindung an eine breite Palette industrieller Sensorschnittstellen. Sobald die Daten von den Sensoren erfasst worden sind, werden sie in Echtzeit über sichere Kommunikationskanäle zur weiteren Verarbeitung und Analyse weitergeleitet, beispielsweise an die Nerve-Plattform.
Miodrag Veselic: Nerve ist eine Cybersicherheits-zertifizierte, industrietaugliche Edge-Computing-Plattform, die Analysen, Regeln und KI-Workloads nah an der Maschine ausführt. Sie unterstützt sowohl containerisierte als auch virtualisierte Workloads und kann (Legacy-)Applikationen verschiedener Anbieter hosten und auch sicher einkapseln. OEMs haben die Wahl zwischen Cloud-Betrieb und lokalem Offline-Betrieb. Signalverarbeitung, Feature-Extraktion und Inferenz im maschinellen Lernen können unabhängig von der Cloud-Konnektivität ausgeführt werden. Das ermöglicht Reaktionen in Echtzeit und reduziert unnötigen Bandbreitenverbrauch.
Sicherheit ist eine Kernkomponente von Nerve. Dank der Zertifizierung nach IEC 62443-4-2 bietet Nerve eine zertifizierte Grundlage für Cybersicherheit, die CRA-Bereitschaft und NIS2-bezogene Cybersicherheitsanforderungen unterstützt. Nerve stellt Mechanismen für sichere Updates, Integritäts- und Authentizitätsprüfungen, kontrollierte Bereitstellungsabläufe, Protokollierung und Rückverfolgbarkeit bereit. Darüber hinaus bietet Nerve detaillierte Versionierung und Audit-Protokolle zur Gewährleistung von Compliance und Rückverfolgbarkeit und unterstützt kontrollierte Wartungsprozesse für Applikationen und Plattformkomponenten.
Wie funktioniert die durchgängige IIoT-Architektur mit SensoBlock und Nerve?
Miodrag Veselic: Viele Monitoring- und Automatisierungslösungen erfordern nicht nur die Erfassung von Maschinendaten, sondern auch die Möglichkeit, in Echtzeit zu reagieren. Dazu müssen diese Daten nahe am Ort ihrer Entstehung verarbeitet werden. Nerve ermöglicht fortschrittliche Engineering-Funktionen direkt am Edge, darunter die Merkmalsextraktion für Schwingungs- und Strukturdiagnosen (z.B. Effektivwert/RMS, Spitzenwerte, Crest-Faktor oder FFT-basierte Spektren), adaptive, an die Maschinendynamik angepasste, Abtaststrategien sowie regelbasierte und ereignisgesteuerte Auswertungen. Zudem unterstützt es die lokale Ausführung von Machine-Learning-Modellen zur Anomalieerkennung, deterministisches Laufzeitverhalten durch isolierte Container oder virtuelle Maschinen (VMs) ebenso wie den sicheren Roll-Out von Modellen und Applikationen mithilfe signierter, versionskontrollierter Binärdateien.
Alex Negoita-Tiu: SensoBlock erfasst die hochauflösenden Sensordaten. Es wird über verschiedene Schnittstellen mit einem Industrie-PC (IPC) oder einem Server verbunden. Nerve läuft auf dem IPC oder Server und führt die Filterung, Merkmalsextraktion und KI-Inferenz der Daten am Edge durch. Anschließend leitet Nerve die reduzierten oder angereicherten Daten an lokale oder Cloud-Systeme weiter, wo auf Basis dieser Daten Entscheidungen getroffen werden. Sind Änderungen auf Maschinenebene erforderlich, ermöglicht Nerve die sichere Bereitstellung von Updates, Modellen und neuer Logik.
Dieser Ansatz gewährleistet Reaktionen mit geringer Latenz direkt an der Maschine und versorgt gleichzeitig übergeordnete Systeme mit den benötigten Informationen. Selbst in isolierten oder instabilen Netzwerkumgebungen bleiben kritische Funktionen voll funktionsfähig.
Was sind die Vorteile für Kund:innen?
Alex Negoita-Tiu: Die integrierte Lösung aus SensoBlock und Nerve bietet Engineering-Teams, OEMs und Betreiber:innen eine einheitliche IIoT-Architektur, die eine langfristige Wartbarkeit gewährleistet. Kund:innen können auf Anlagen- bzw. Maschinenebene deterministische Verarbeitung mit geringer Latenz nutzen und durch strukturierte Datenerfassung und Vorverarbeitung hochwertige Daten generieren.
Miodrag Veselic: Beide Lösungen bieten ein CRA- und NIS2-konformes sicheres Lebenszyklusmanagement und können offline betrieben werden. Dadurch verringert sich die Abhängigkeit von Cloud-Bandbreite und Konnektivität. Darüber hinaus handelt es sich um modulare Lösungen, die eine skalierbare Einführung über Maschinenflotten und Standorte hinweg ermöglichen – das bedeutet, dass sie mit dem Unternehmen und den Anwendungsfällen mitwachsen können.
Welche Herausforderungen gibt es bei der Nachrüstung von Bestandsanlagen (Brownfield) und wie kann man sie bereit für digitale Services machen?
Miodrag Veselic: Retrofits stellen eine Herausforderung dar, da es sich um ältere Industrieanlagen handelt. Diese wurden nicht für datengesteuerte Geschäftsmodelle und digitale Dienste konzipiert, welche Konnektivität, Cloud-Integration, Echtzeitdaten und vor allem hohe Cybersicherheitsstandards erfordern. Hersteller betreiben häufig heterogene Maschinenflotten, die Anlagen verschiedener Hersteller, Generationen und Sicherheitsstandards umfassen – das macht die Integration und Interoperabilität zu einer großen Hürde. Darüber hinaus basieren viele bestehende Systeme auf unflexiblen Architekturen und veralteten Software-Stacks, die sich nur schwer an moderne digitale Umgebungen anpassen lassen.
Mit zunehmender Vernetzung wird die Gewährleistung von Cybersicherheit wichtiger denn je, insbesondere bei Altanlagen, die nicht dafür ausgelegt waren, den heutigen Cyberbedrohungen standzuhalten. Unternehmen müssen zudem Upgrades, Wartung und sichere Software-Updates über den oft jahrzehntelangen Lebenszyklus der Anlagen hinweg verwalten und dabei wachsende regulatorische Anforderungen bewältigen, beispielsweise durch den „Cyber Reliance Act“ (CRA) und die mit NIS2 verbundenen Verpflichtungen. Gleichzeitig kann ein eingeschränkter Zugriff auf Maschinendaten Unternehmen daran hindern, Analysen, vorausschauende Wartung und neue digitale Dienste zu nutzen. Um diese Herausforderungen erfolgreich zu bewältigen, sind skalierbare, hardwareunabhängige Architekturen erforderlich, die bestehende Anlagen sicher vernetzen, deren Betriebsdauer verlängern und neuen Mehrwert aus langlebigen Maschinenflotten erschließen können.
Warum sind Nerve und SensoBlock eine gute Kombination für den Retrofit von Bestandsanlagen?
Alex Negoita-Tiu: SensoBlock generiert hochwertige Sensordaten, und Nerve sorgt dafür, dass diese Daten direkt an der Maschine verarbeitet, ausgewertet und umgesetzt werden. Dank seines nicht-invasiven Designs eignet sich SensoBlock für die Nachrüstung bestehender Maschinen ohne bauliche Veränderungen – ein wichtiger Vorteil in Brownfield-Umgebungen. Für mobile oder abgelegene Anlagen ist ein optionaler Batteriebetrieb verfügbar. Im Laufe des Entwicklungsprozesses haben unsere Ingenieure sichergestellt, dass die SensoBlock-Lösung den Anforderungen der CRA und anderer europäischer Richtlinien entspricht.
Miodrag Veselic: Nerve ist Cybersecurity-zertifiziert und erfüllt die meisten Anforderungen von CRA und NIS2. Es ist herstellerunabhängig und ermöglicht die Containerisierung und Virtualisierung von Applikationen – das ist ideal, wenn man bestehende Systeme sicher in eine digitale Lösung integrieren und mit dem Internet verbinden möchte. Nerve unterstützt zudem den Offline-Betrieb. Sowohl SensoBlock als auch Nerve sind modular und skalierbar und arbeiten nahtlos zusammen – dies ist wichtig für Umgebungen, in denen bestehende Maschinen aufgerüstet werden müssen, eine Neugestaltung der Systeme jedoch entweder zu kostspielig oder nicht möglich ist.
Können Sie einige Beispiele für digitale Dienste und IIoT-Anwendungsfälle nennen, für die Nerve und SensoBlock gut geeignet sind?
Alex Negoita-Tiu: Ja, natürlich – die Kombination aus SensoBlock und Nerve eignet sich für ein breites Spektrum an Anwendungen in verschiedenen Branchen und ist äußerst flexibel und skalierbar, von der lokalen Maschinendiagnose bis hin zu verteilten Anlagennetzwerken.
- Vorausschauende Wartung: Bei rotierenden Maschinen erfasst SensoBlock Schwingungs- und Temperaturdaten, während Nerve frühe Anzeichen von Lagerverschleiß, Unwucht, Fluchtungsfehlern oder Überhitzung erkennt. Warnmeldungen können lokal ausgegeben werden, was ein schnelles Eingreifen ermöglicht.
- Monitoring der Schieneninfrastruktur: Dezentrale Sensorknoten erfassen Verschiebungs- und Schwingungsdaten von Gleisen oder Infrastrukturkomponenten. Nerve führt eine Vorverarbeitung durch und korreliert die Daten standortübergreifend, wodurch die Zuverlässigkeit der Inspektionen verbessert wird.
- Umgebungs- und Anlagenüberwachung: Parameter wie Luftfeuchtigkeit, Luftqualität oder Sauerstoffkonzentration werden in Echtzeit überwacht. Lokale Edge-Dashboards und Alarmfunktionen unterstützen Reinräume, Lagerhallen und Rechenzentren.
- Objekt- und Personenortung: Die auf BLE/UWB basierende Standortortung sorgt für Transparenz in Logistikzentren, Krankenhäusern und Industrieanlagen, wobei Nerve die Signale verarbeitet und Bewegungsmuster auswertet.
- Landwirtschaft in abgelegenen Regionen: In Gebieten mit schlechter Netzabdeckung erfasst SensoBlock GPS-, Bewegungs- und Temperaturdaten von Tieren oder Geräten, während Nerve lokale Logik ausführt, um die Betriebskontinuität aufrechtzuerhalten.
Vielen Dank an Miodrag Veselic und Alex Negoita-Tiu für diese Einblicke – weiterführende Links finden Sie untenstehend!
