IoT brownfield technologies

Digitalisierung im Brownfield: Altgeräte vernetzen und IoT-tauglich machen

Dieser Artikel umreißt die Konzepte von Greenfield und Brownfield und gibt einen Überblick über Strategien zur Digitalisierung im Brownfield, bzw. zur Einführung von IoT-Technologien in Brownfield-Umgebungen. Nach einem kurzen Einblick in aktuelle Branchentrends bietet der Beitrag eine konkrete Lösung. 

Die Umstellung auf Industrie 4.0 ist zwar nicht mehr nur ein Trend, sondern eine Notwendigkeit. Und die Schwierigkeiten beginnen damit, Daten am Edge zu sammeln und diese Daten in die Cloud zu übertragen.

Brownfield vs Greenfield

Der Begriff „Greenfield“ wurde ursprünglich im Bauwesen verwendet, um Land zu bezeichnen, das nie genutzt wurde und daher keinen Bedarf für den Abriss bestehender Infrastrukturen mit sich bringt. In dem Bereich der Software-Entwicklung bezieht sich der Begriff auf Software, die von Grund auf neu in einer neuen Umgebung erstellt wird. Daher ist es nicht notwendig, vorherige Arbeiten in Betracht zu ziehen oder die Integration mit anderen Systemen vorzunehmen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Greenfield einen geradlinigen Prozess und infrastrukturelle Homogenität voraussetzt. Greenfield bedeutet auch eine relativ niedrige Einstiegsschwelle — man beginnt ganz von vorne, ohne die Last früherer Entwicklungsarbeit.

Die Nachteile der Greenfield-Entwicklung

Ein Neuanfang bedeutet manchmal, alles zu verwerfen, was bis dahin vorhanden war. Bei industriellen Herstellern ist auch die Kompatibilitätsfrage besonders relevant. Hier bedeutet ein Neustart eine Erneuerung ganzer Infrastrukturen.

Wie Ben Dickson 2016 ankündigte: „Derartige Bemühungen führen dazu, dass die IoT-Landschaft gleichzeitig in viele verschiedene Richtungen wächst und faktisch zu einem Flickenteppich von inkompatiblen und nicht interoperablen Standards und Protokollen wird“. Sicherlich klingt dies nicht nach der IoT-Vision einer flächendeckenden Konnektivität und einer Ökologie autonom kommunizierender Geräte.

Herausforderungen für die Brownfield-Entwicklung

Was ist „Brownfield“, und ist es überhaupt besser? Brownfield bezeichnet Industrie- oder Gewerbeflächen, die entweder untergenutzt sind oder als potenzielle Sanierungsstandorte in Betracht gezogen werden. In der Stadtplanung ist dies ein Gelände, das zuvor bebaut wurde. In der Software-Entwicklung handelt es sich um Software, die auf historischen Systemen basiert oder geschaffen wurde, um zusammen mit bereits bestehenden Systemen zu funktionieren. Die Digitalisierung im Brownfield, d.h. die Implementierung von IoT-Technologien in Brownfield-Szenarien, stellt eine ähnliche Herausforderung dar.

Anstatt frei und von Grund auf neu zu bauen, muss man die bestehenden Architekturen berücksichtigen und innerhalb vorher festgelegter Grenzen arbeiten. Auch hier ist ein erhöhter Implementierungsaufwand erforderlich. Die alte Hard- und Software kann nicht einfach entsorgt werden. Wenn es um das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) geht, müssen Unternehmen auf Infrastrukturen aufbauen, die nicht einfach ersetzt werden können oder bei denen ein Ersatz wirtschaftlich nicht rentabel ist. Die Herausforderungen stapeln sich — die Übernahme von Altgeräten und deren Anbindung an die Cloud, die Aufrechterhaltung der Konnektivität, die Datensammlung und die Durchführung von Datenanalysen finden heute in einer äußerst heterogenen Landschaft statt.

Erweiterung des Brownfield mit einer IoT-Plattform

In einer zunehmend diversifizierten IoT-Landschaft wird es jedoch umso interessanter, umsetzbare Lösungen für die Digitalisierung im Brownfield zu finden. Dienste wie Reswarm — unsere IoT-Plattform, die als End-to-End-Enabler fungiert und ein Studio für die Entwicklung von Anwendungen mit einer Geräte-Management-Suite integriert — ermöglichen es IoT-Geräten, ihre Funktionalität und Leistung in einer heterogenen Landschaft zur Geltung zu bringen.

Die Plattform ermöglicht es Ihnen, Altgeräte von verschiedenen Herstellern und Geräte verschiedener Generationen anzuschließen. Unser Ziel ist es, die Kommunikation sowohl mit Geräten verschiedener Generationen als auch mit Geräten verschiedener Hersteller zu erleichtern. Darüber hinaus ist es unser Ziel, Innovationsfortschritte zu antizipieren und die IoT-Plattform auf zukünftige Herausforderungen einzustellen. Auf der Plattform verfügen Sie über ein Studio für das Management von Geräten, in dem Sie einzelne IoT-Geräte oder Gerätegruppen erstellen und verbinden, Ihre vorhandenen IoT-Geräte neu gruppieren oder verschiedene Ebenen von Gerätegruppen generieren, wobei ein Gerät gleichzeitig mehreren Gruppen zugeordnet werden kann.

Strategien für das Brownfield

Die Digitalisierung im Brownfield ist ein Transformationsprozess, der aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden kann.

Retrofitting

Wolfgang Thieme, Chief Product Officer bei BTI, nennt aktuelle Ansätze: Der bekannteste davon ist die Ausstattung der bestehenden Infrastruktur mit intelligenten Sensoren zur Datenerfassung in der Produktion. In diesem Szenario aggregiert ein IoT-Gateway Daten von entfernten Sensoren und kommuniziert die Daten an die Cloud. Die Modernisierung älterer Anlagen — einschließlich Anlagen, die noch nicht über bisherige Sensorfähigkeiten verfügen — mit aktuellen IoT-Sensoren ist ein Schritt auf dem Weg zur Umstellung auf das IoT.

Verwendung von Konvertern

Ein weiterer Ansatz für eine vollständige Konnektivität besteht darin, IoT zu den PLCs  zu bringen, die bestehende Automatisierungssysteme verwalten und überwachen. Die PLCs arbeiten in einer lokalen Umgebung ohne die Möglichkeit, mit der „Außenwelt“ zu kommunizieren. Sie verarbeiten riesige Mengen von Produktionsdaten, die zur Analyse in die Cloud gebracht werden können. Empfehlenswert ist hier der Einsatz eines Konverters, der Sensordaten aus den PLCs unter Verwendung automatisierungsspezifischer Protokolle extrahiert und die Daten mit Hilfe drahtloser IoT-Konnektivität weiter kommuniziert. Dies ist ein nicht-invasiver Ansatz, bei dem der Konverter als Knotenpunkt an der IoT-Edge fungiert, der die Daten über große Entfernungen an ein IoT-Gateway überträgt.

Ersetzen von E/A-Modulen

Ein dritter Ansatz besteht darin, Remote-E/A-Module durch IoT-fähige Module zu ersetzen. Dank Cloud-Diensten und drahtloser Technologien ist die Fernverwaltung heute über weite Gebiete verteilt und kann sogar eine globale Reichweite haben. IoT-fähige Remote-E/A-Module können die Lücke zwischen der Edge und der Cloud schließen, indem sie Daten von der Edge über MQTT- und RESTful-APIs direkt an eine Vielzahl von Cloud-Plattformen weiterleiten. Die IoT-fähigen E/A-Module sind robust, für Außenanwendungen geeignet und mit großflächigen Kommunikationsfähigkeiten ausgestattet.

Einführung von IoT-DCP

Eine weitere Lösung wäre die Einführung einer IoT-Device-Computing-Plattform (IoT-DCP). Dabei handelt es sich um eine skalierbare Software-Plattform, die zusammen mit älteren Geräten eingesetzt wird. Sie unterstützt Protokolltreiber wie BACnet, Modbus oder LonWorks. Außerdem verwendet sie ein TLS-Protokoll (Transport Layer Security), um eine sichere Verbindung zum Cloud-Datenerfassungsdienst herzustellen.

Diese Möglichkeiten können in Kombination oder getrennt genutzt werden, um eine tragfähige und kostengünstige Lösung zu schaffen.

Die Trends

Die mit der Brownfield-Entwicklung verbundenen Potenziale sind noch nicht voll ausgeschöpft. Viele industrielle Hersteller ziehen es vor, ganz auf Greenfield-Lösungen zu gehen. Bei Null anzufangen — dies bedeutet, dass es keine vordefinierten Parameter und keine Auseinandersetzung mit vergangenen Entwicklungsbemühungen gibt. Brownfield-Entwickler sind durch Hardware-, Software- und Designentscheidungen eingeschränkt, die ihre eigene konzeptionelle Arbeit belasten. Die nicht-invasive inkrementelle Entwicklung ist bei industriellen Herstellern beliebt, da sie die Notwendigkeit radikaler Veränderungen ausgleicht und gleichzeitig einen Einstiegspunkt in die Welt der digitalen Transformation bietet.

Eine weitere Motivation für Hersteller ist, dass sie nicht über das technische Know-how verfügen, um zusammenhängende Ökosysteme zu entwerfen und zu bauen. Sie sind auch nicht ausreichend vertraut mit verwandten Fragen, wie zum Beispiel die Frage der Sicherheit. Wenn es um die Brownfield-Entwicklung geht, sind die Hersteller am besten mit einem Service aufgehoben, der Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit unter Beibehaltung der Integrität des ursprünglichen Produktdesigns bietet.

Reswarm: Das Brownfield verwalten

Reswarm ist eine IoT-Plattform, die eine einfachere Brownfield-IoT-Entwicklung ermöglicht und die Koexistenz verschiedener Geräte in sehr heterogenen Umgebungen unterstützt. Die Plattform ist flexibel und anpassungsfähig und ermöglicht die Verbindung von Komponenten auf verschiedenen Ebenen über Brownfield-IoT-Technologien hinweg. Reswarm verfügt über eine integrierte Infrastruktur für die Entwicklung benutzerdefinierter Anwendungen, eine Reihe integrierter Entwicklungstools, Cloud-Services und APIs. Entwickler können sich nun auf das Wesentliche konzentrieren, d.h. auf die Erstellung von Anwendungen und die Geräteverwaltung.

IoT-Geräte schrittweise hinzufügen

Die IoT-Entwicklungsplattform ermöglicht einen nahtlosen Übergang in die Welt des Internet der Dinge. Sie können sich auf die Entwicklungsarbeit konzentrieren, ohne Produktionsausfälle in Kauf nehmen zu müssen. Tests können in der Testumgebung der Plattform durchgeführt werden, bis eine vollständig angepasste Migrationsstrategie abgeschlossen ist. Geräte können Schritt für Schritt hinzugefügt werden. Sobald die Plattform einsatzbereit ist, können Sie dank ihrer Skalierbarkeit mit Geräten experimentieren, bei denen Open-Source-Container-Technologien verwendet werden. Bei Bedarf können Sie nach oben skalieren und schließlich Ihre gesamte Geräteflotte in Reswarm aufnehmen.

Fazit: Ganzheitliche Brownfield-Entwicklung

Der Übergang auf Greenfield-Lösungen bedeutet enorme Kosten und Produktionsausfälle. Stattdessen können Altgeräte und alte Architekturen IoT-tauglich gemacht werden. Mit einer IoT-Plattform für Gerätemanagement und App-Entwicklung kann ein ganzheitlicher Ansatz für die Digitalisierung im Brownfield erreicht werden. Die Plattform stellt die Konnektivität zu älteren Geräten her und übernimmt das Gerätemanagement. Und wenn Sie erst einmal in der IoT-Welt sind, sind Sie viel besser in der Lage, aus Ihren Daten Mehrwert zu generieren. Sie beschleunigen die Entscheidungsfindung, rationalisieren Prozesse und steigern Ihre Effizienz. Und natürlich sind Sie bereit, sich vielen weiteren, völlig unterschiedlichen Herausforderungen zu stellen.

Um herauszufinden, wie Reswarm funktioniert, melden Sie sich hier kostenlos an und schließen Sie Ihre ersten fünf IoT-Geräte an.


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