Nya tjänster som möjliggörs av 5G Low Power Wide Area (LPWA)-tekniker NB-IoT och LTE-M för tillverkningsutrustning | IoT Now News & Reports

Utmaningar och möjligheter för att koppla ihop tillverkningsutrustning

ALMiG (eller Automatic Air Pumps, Automatische Luftpumpen) Group, en industriell luftkompressortillverkare belägen i Tyskland, använder 5G Low Power Wide Area (LPWA)-teknologier NB-IoT och LTE-M för att ansluta både nya och äldre maskiner med minimal investering. Syftet är att ansluta maskiner till molnanalysplattformar på enklast möjliga sätt med hjälp av en billig anslutningslösning som kan stödja alla enheter. Genom att integrera Modbus Cloud Connect i sina produkter har ALMiG kunnat berika deras COMPASS (Compressed Air Service Solution) digitala tjänster med riktiga IoT-data.

Utmaning 

Den största utmaningen var att utveckla nya möjligheter och affärsmodeller för utrustning som redan var i drift, och inom en kort tidsram utan långvarig anpassad hårdvaruutveckling. IoT-lösningen som användes behövde vara tillräckligt flexibel för att både kunna eftermonteras på befintliga maskiner och även anpassas till nya maskiner. Samtidigt var ALMiG tvungen att arbeta med brist på riktiga data om användningen av deras maskiner i fält. En ytterligare utmaning var komplexiteten i IoT-ekosystemet, med olika partners och leverantörer som potentiellt tillhandahåller olika komponenter och ett potentiellt beroende av slutanvändarkunder för datakommunikationsinfrastruktur.

Lösning

ALMiG valde Modbus Cloud Connect-produkten som erbjuds av grandcentrix (ett Vodafone-företag) för att ansluta både nya och redan utplacerade ('brownfield') luftkompressorer. Modbus Cloud Connect bygger den digitala bryggan och anslutningen mellan de avkännande och aktiverande Modbus RTU-enheterna (remote terminal unit) inuti luftkompressorerna och molninfrastrukturen hos ALMiG.

Påverkan och statistik

Den nya lösningen gör det möjligt för ALMiG att erbjuda nya affärsmodeller, inklusive "as-a-service"-förslag med hjälp av IoT-data i realtid. Kunder drar nytta av dagliga uppdateringar, omedelbar avisering av kritiska statusuppdateringar och förbättrad drifttid genom förebyggande underhåll. En annan viktig fördel ligger i ALMiG:s potential att använda IoT-data från verkliga implementeringar för att förbättra framtida produktutveckling.

Bredare konsekvenser

Breda 5G LPWA (NB-IoT och LTE-M) anslutna produktiserade lösningar är väl lämpade för IoT som möjliggör industriell utrustning på ett kostnadseffektivt sätt och kan i synnerhet spela en betydande roll i samband med brownfield-utrustning. Sådana lösningar kan vara enkla att implementera, effektiva, hållbara och prisvärda för både tillverkaren och dess kunder. Retrofit IoT-lösningar kan göra det möjligt för tillverkare att erbjuda nya tjänster förknippade med befintliga maskiner som redan är utplacerade på kundplatser, och även att göra dessa maskiner mycket mer effektiva. Som med många IoT-lösningar hjälper eftermontering av utrustning till att optimera driftprocesser genom fjärrövervakning och minskar risken för utrustningsfel genom att använda förutsägande underhåll för att låsa upp ytterligare kostnadsbesparingar.

Utmaningar och möjligheter för att koppla ihop tillverkningsutrustning

I en hårt konkurrensutsatt miljö måste utrustningsleverantörer anta den senaste tekniken för att möjliggöra ledande tjänster och förbli konkurrenskraftiga. Helst skulle sådana tjänster omfatta all utrustning som används av deras kunder, inklusive både ny utrustning som säljs och även utrustning som har varit i bruk hos kunderna potentiellt i många år. Men användare av sådan utrustning har i allmänhet inte råd med stilleståndstid och att ersätta äldre maskiner och utrustning med nya smarta enheter och verktyg är dyrt. Följaktligen kommer leverantörer av tillverkningsutrustning att lägga en premie på "smarta" lösningar som kan integreras i både nya och äldre ("brownfield") tillgångar.

ALMiG Group är en leverantör av luftkompressorer som används som en del av många olika tillverkningsprocesser. Företaget har hittat ett innovativt sätt att koppla ihop både nya luftkompressorer och deras befintliga enhet med en enda lösning genom att använda 5G Low Power Wide Area (LPWA)-teknologier NB-IoT och LTE-M för att ansluta befintliga Modbus-kontroll- och aktiveringsmöjligheter. I samarbete med grandcentrix (ett Vodafone-företag) kunde ALMiG snabbt utveckla en uppkopplad lösning genom att använda grandcentrixs Modbus Cloud Connect-produkt.

Genom att integrera Modbus Cloud Connect i sin utrustning digitaliserade ALMiG sina produkter och möjliggjorde bättre deras nya COMPASS-tjänst (Compressed Air Service Solution) med hjälp av IoT-data i realtid. Den centrala molnmjukvaran associerad med COMPASS-tjänsten kommer att upprätthålla en digital tvilling för alla anslutna maskiner och möjliggör bearbetning, utvärdering och lagring av information. Tillgänglig data kan användas för att förbättra befintliga processer och även för att stödja nya förslag som till exempel förbättrade servitiserade modeller. Genom att använda grandcentrix-hårdvara och köra på Vodafones cellulära kommunikationsplattform kan både befintliga och äldre enheter anslutas med standardiserad hårdvara och förkonfigurerade molnadaptrar.

grandcentrix Modbus Cloud Connect-produkt har fyra nyckelaspekter:

• Hårdvara: Modbus Cloud Connect Gateway är CE-certifierad hårdvara med inbyggd firmware utvecklad av grandcentrix, en formfaktor för DIN-skenamontage och inklusive terminalanslutningar. Enheten har metalliska och icke-metalliska ytantenner för att underlätta anslutning.
• Anslutning: Inkluderar ett förinstallerat SIM-chipset som möjliggör anslutning till 5G LPWA (NB-IoT och LTE-M)-nätverk som stöds med en enkel mobilanslutningstariff.
• Self-Service-Portal: En portal för enhetshantering och förkonfigurerad dataintegration via molnadap.
• Support: Initialt stöd för onboarding av enheter, såväl som kontinuerligt stöd för pågående verksamhet inklusive en servicedesk och system för felmeddelanden.

Fördelarna med ansluten tillverkningsutrustning

När det gäller ALMiG var Modbus Cloud Connect-produkten särskilt fördelaktig eftersom företaget redan drev en molnplattform och kunde relativt enkelt lägga till nya tjänster baserade på den nya IoT-datan. Sedan Modbus Cloud Connect togs i bruk har ALMiG lanserat en andra molnplattform för att möjliggöra nästa generations digitala tjänster.

Den nya IoT-datan stöder nyckelaspekter av ALMiGs nylanserade COMPASS-erbjudande, inklusive att stödja kunder med dagliga uppdateringar, omedelbar avisering av kritiska statusuppdateringar och förbättrad drifttid genom förebyggande underhåll. Sammantaget har inkluderingen av IoT-data gjort det möjligt för ALMiG att migrera från att tillhandahålla reaktivt stöd till att tillhandahålla proaktivt stöd.

Detta tillvägagångssätt inkluderar aspekter som datahantering där klienter ofta saknar datavetenskaplig förmåga och kan dra nytta av stöd för att definiera nödvändiga datastrukturer, uppdateringsfrekvenser och vilka dataflöden och korrelationer som bör spåras för att få mest insikt. Dessutom har ALMiG kunnat förenkla serviceverksamheten och tillhandahålla nya tjänster som sträcker sig till att täcka alla anläggningsrelaterade aktiviteter.

Information på makronivå som tillhandahålls kunder inkluderar en instrumentpanel som inkluderar både individuell enhetsdata och även data om en klients världsomspännande ALMiG-enhet.

En annan viktig fördel ligger i ALMiG:s potential att använda IoT-data från verkliga implementeringar för att förbättra framtida produktutveckling. Historiskt sett har ALMiG levererat kompressorer till flera industrier, men med lite data eller feedback[1]om exakt hur enheterna användes av olika kundsegment. På medellång sikt räknar företaget med att kunna optimera produktspecifikationer för olika kundtyper så att funktioner som inte krävs kan utelämnas och kompressorkapacitet bättre kan anpassas till kundernas behov. Ett sådant tillvägagångssätt kommer att göra det möjligt för ALMiG att göra deras övergripande kompressorportfölj mer konkurrenskraftig på en marknad under utveckling.

Ur ett operativt perspektiv drar ALMiG nytta av möjligheten att utföra förebyggande underhåll och uppgradera sin övergripande strategi för fältservice. För närvarande, när stora kompressorer går sönder, måste fältingenjörer ofta flyga till en kundplats för att utföra nödvändiga reparationer. Följaktligen, där reparationer kan utföras förebyggande som en del av rutinmässigt serviceunderhåll, finns det betydande fördelar i form av restid och kostnader. Dessutom finns det betydande hållbarhetsfördelar förknippade med att minska flygresorna.

Möjlighet att minska kostnader och involvering av flera tredjepartsresurser

En av utmaningarna för ALMiG är att dess kunder vanligtvis skaffar maskiner till stora fabriker och industrianläggningar med betydande investeringar och motsvarande avskrivningsperioder på många år.

Följaktligen är det viktigt för ALMiG att tillgodose kundernas efterfrågan på transparent och snabb åtkomst till användningsdata från smarta och uppkopplade maskiner, samtidigt som de gör det möjligt för dessa kunder att maximera sin avkastning på tidigare investeringar genom att möjliggöra liknande tjänster på redan distribuerade maskiner.

För ALMiG var utplaceringen av Modbus Cloud Connect ett effektivt sätt att ansluta både nya och befintliga maskiner och att optimera tjänster kopplade till båda. Med Modbus Cloud Connect kan kompressorer fjärrövervakas och styras för att minska driftansträngningen på plats med hjälp av befintliga sensorer och ställdon. Lösningen kan enkelt eftermonteras i befintliga maskiner och äldre system och kan anslutas genom förkonfigurerade molnadaptrar och användning av 5G-mobilkommunikation.

5G LPWA-teknologier NB-IoT och LTE-M kombinerat med etablerade Modbus-protokoll möjliggör flexibilitet, enkelhet och enkel implementering

5G LPWA-teknikerna NB-IoT och LTE-M var särskilt viktiga för ALMiG eftersom kompressorer i allmänhet är placerade inomhus och ofta i områden som är svåra att nå med bredare cellulära anslutningstekniker andra än NB-IoT och LTE-M. Samtidigt är fördelarna med att tillhandahålla direktanslutningar till kompressorer många, eftersom sådana anslutningar inte är beroende av någon tredje parts infrastruktur förutom ett mobilnät (som i sin tur är kontrakterat till och under kontroll av ALMiG). Om ALMiG däremot hade antagit en anslutningslösning med kort räckvidd, skulle anslutningsmöjligheterna för varje kompressor ha förlitat sig på kundens lokala nätverk och att ALMiG också skulle få tillgång till det nätverket så att kompressorer kunde fjärrstyras. Följaktligen gör användningen av 5G-tekniker det möjligt för ALMiG att kontrollera direkta anslutningar till slutenheter, medan en lösning baserad på kortdistansteknologier skulle behöva förlita sig på en extremt fragmenterad fastighet av lokala klientnätverk. Användningen av 5G tillåter i sin tur ALMiG att förbinda sig att leverera vissa servicenivåer, eftersom företaget kontrollerar all relevant infrastruktur från början till slut.

Fördelarna med Modbus Cloud Connect-lösningen som antagits av ALMiG inkluderar:

• Flexibilitet: Inklusive möjligheten att stödja både eftermontering av befintliga enheter i fält och utrustning av nya enheter med befintlig elektronik, oavsett enhetstyp eller serie. Detta gör det möjligt för ALMiG att förvandla en kunds hela sortiment av kompressorer till smarta produkter.
• Enkelhet: Genom att använda 5G LPWA-teknikerna NB-IoT och LTE-M blir datakommunikationen oberoende av tredje parts infrastruktur och det finns tydligt definierade gränssnitt. Detta möjliggör enkel anslutning till befintliga Modbus-aktiverade funktioner för enheter och stöder insamling av realtidsdata såsom drifttimmar och förhållanden och gör det möjligt att fjärrstyra enheter (till exempel genom att justera lufttrycksinställningar). Anslutning till molninfrastruktur gör att projekt kan skalas snabbt.
• Enkel implementering: En annan nyckelfunktion är att eftersom Modbus Cloud Connect-lösningen är produktiserad kan den distribueras utan krav på eller beroende av någon extern tredjepartsleverantör förutom grandcentrix. Ansträngningar, risker och kostnader som kan bli följden av samordning och integration av externa parter minskar därmed avsevärt.

Förlänga utrullningen och möjliggöra ett nytt kommersiellt förslag

Partnerskapet mellan ALMiG och grandcentrix kommer att fortsätta och till och med utökas. För närvarande pågår diskussioner om utvecklingen av ytterligare en molnplattform för att komplettera den befintliga molnplattformen. På medellång och lång sikt är målet att utveckla nya applikationer och nya tjänster för kunderna.

Partnerskapet mellan ALMiG och grandcentrix kommer att fortsätta och till och med utökas. För närvarande pågår diskussioner om utvecklingen av ytterligare en molnplattform för att komplettera den befintliga molnplattformen. På medellång och lång sikt är målet att utveckla nya applikationer och nya tjänster för kunderna.

Genom att använda det stora antalet datapunkter som nu hämtas från kompressorer, arbetar ALMiG med datavetenskapsexperter från grandcentrix för att få nya insikter om kundernas användning av utrustningen, vilket resulterar i utvecklingen av nya applikationer eller funktioner. Till exempel kan skräddarsydda och användningsbaserade aviseringar tillhandahållas kunder. Dessutom kommer dessa insikter att återspeglas i AMiG:s produktportföljutveckling och FoU.

Modbus Cloud Connect från Vodafone/grandcentrix gör IoT enkelt.

Modbus Cloud Connect är "allt-i-ett" IoT-produkten för direktanslutning av Modbus RTU-enheter via LPWA (Narrowband-IoT & LTE-M) till molnet. För mer information, besök: https://grandcentrix.net/ sv/products/modbus/

grandcentrix är ett 100 %-dotterbolag till Vodafone Tyskland, som stödjer företag med framgångsrik implementering av IoT-projekt. Detta inkluderar skräddarsydda IoT-lösningar (professionella tjänster) samt IoT plug&play-produkter som Modbus Cloud Connect. Inom båda affärspelarna ligger fokus på kopplingen av enheter till internet of things med expertis inom alla IoT-discipliner, från inbäddad teknik, produktion och certifiering, molnbackend och frontend, app, säkerhet och datavetenskap.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://www.iot-now.com/2024/01/12/141829-gsma-5g-transformation-hub/