MESSEN UND PRÜFEN. Cloud Computing

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eit Jahren verzeichnet der Cloud-Mo- nitor des IT-Branchenverbands Bit- kom ein kontinuierliches Wachstum der Cloud-Nutzung in der deutschen Wirt- schaft. „Mittlerweile setzen fast die Hälfte der deutschen Unternehmen Cloud-Ser- vices ein“, betont Axel Pols, Geschäftsführer der Bitkom Research GmbH. Allerdings be- nennt der Cloud-Monitor 2015 auch ein gro- ßes Hemmnis für Unternehmen: „Sicher- heitsbedenken bleiben die größte Hürde, die einer (intensiveren) Cloud-Nutzung im Wege stehen.“

Nach den Recherchen der QZ stehen zahlreiche produzierende Unternehmen der Übertragung unternehmenskritischer

Daten via Mobilfunk und Internet in eine fremde Cloud sowie auf beliebige Endgerä- te für jedermann sehr kritisch gegenüber.

Sie fürchten Datenverlust, Firmenspionage, Klau-Computing, Botnets und Trojaner, Viren und Würmer – gerade bei unterneh- menskritischen Anwendungen.

Doch einige Messtechnik-Anbieter hal- ten unverdrossen an der Idee fest, dass den Clouds die Zukunft gehört. Der schwedi- sche Konzern SKF, bekannt für Wälzla- ger-Produkte, hat das Cloud-Produkt SKF Data Collect für den Eigen- und Kundenbe- darf entwickelt. Als Pilotkunde nutzt das Unternehmen EthosEnergy, das in Texas Gas turbinen aufarbeitet, die SKF-

Viel Luft nach oben

Angebote und Nutzen von Cloud Computing

Ist das Thema Cloud in der industriellen Messtechnik ein langfristiger Trend oder nur ein Hype ohne Substanz? Die QZ hat sich die „Rechnerwolken“ näher angesehen. Was die Angebote von Unternehmen und deren Sicherheitskon- zepte versprechen.

Johannes Kelch

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Cloud für die Datenerfassung per Tablet.

Anders als früher sammeln die Ingenieure und Techniker heute an den aufzuarbeiten- den Turbinen Messdaten nicht mehr auf Pa- pier, sondern geben Messwerte geführt von einer App in ein Tablet ein. Die Daten stehen nach Übertragung in eine Cloud allen Beschäftigten zur Verfügung, die an den

Arbeiten beteiligt sind. Der Vorteil dieser Lösung liegt in der raschen Erfassung, Verwaltung und Verfügbarkeit von Mess- ergebnissen.

Häufigste Anwendung

Als mit Abstand häufigste Anwendung im Umfeld der Qualitätssicherung wird das Condition Monitoring beworben. Für diese Aufgabe bietet der Sensor-Hersteller Wie- semann & Theis (W&T) aus Wuppertal die unentgeltliche Nutzung seiner Cloud.

Wer bei der Firma einen Web-Ther- mo-Hygrografen – einen Temperatur- und Feuchtefühler – käuflich erwirbt, kann seine Messdaten nach Anmeldung mit dem eindeutigen Gerätecode in der W&T-Cloud speichern und seine Messdaten per Inter-

auf, Datenlogger vor Ort speichern die Messwerte und übertragen sie per WLAN und Internet in die Testo-Cloud und lassen sich hier mit einem internetfähigen End- gerät abrufen.

Ein erweitertes Condition Monitoring mit insgesamt fünf Parametern ist mit einem Datenlogger des Schweizer Sen- sor-Herstellers MSR möglich. Die Firma ver- steht unter Datenlogger eine Einheit von Sensor und Vor-Ort-Datenspeicher. Das Produkt MSR145WD, ein Mini-Funk-Daten- logger, vereinigt je nach Konfiguration Sensoren für Temperatur, relative Feuchte, Luftdruck, Flüssigkeitsdruck, Licht und Drei-Achsen-Beschleunigung. Über Blue- tooth Low Energy (BLE) lassen sich die Da- ten kabellos in die nähere Umgebung und sodann per Internet in die MSR Smart Cloud übertragen.

Mit Funksensoren des deutschen Start-ups Bean Air demonstrierte die Addi- tive Soft- und Hardware für Technik und Wissenschaft GmbH aus Friedrichsdorf auf der diesjährigen Control so etwas wie ein Condition Monitoring, um neue technische Möglichkeiten rund um eine Cloud aufzu- zeigen (Bild 1). Additive hat im Übrigen so- wohl eine Messtechnik-Cloud (Schwer- punkt Datenübertragung aus Sensoren) als auch eine Qualitäts-Cloud (standardisierte statistische Auswertungen mit Visualisie- rung der Ergebnisse) entwickelt.

Geschäftsführer Andreas Heilemann warnt beim Thema Sicherheit vor den viel- fältigen Angeboten, firmeneigene Daten in eine Public Cloud zu übertragen. Aus Heile- manns Perspektive sollten Unternehmen eine Wolke ausschließlich im Umfeld ihrer eigenen Firmen-IT als Private Cloud realisieren.

Anspruchsvolle Schwingungsanalyse

Eine der innovativsten Messtechnik-Ent- wicklungen mit Cloud-Anbindung hat das Würzburger Start-up Mozys entwickelt. Der Fokus der jungen Firma liegt auf dem „Dau- ereinsatz zum Condition Monitoring und Structural Health Monitoring“. Die Gründer Amin Mozaffarin und Nils Zottmann kom- men aus der messtechnisch sehr anspruchs- vollen Schwingungsanalyse.

Bis heute laufen solche Analysen in der Industrie so ab, dass Ingenieure vor Ort das Der W&T-Cloud-Dienst bietet „eine über-

sichtliche Darstellung und Navigation durch die Messreihen“.

Perspektivisch möchte der Sensor-Her- steller alle eigenen Sensoren um die Cloud-Funktionalität erweitern. Auf Nach- frage der QZ teilte Patrick Knabe von W&T folgende Sicherheitsinformationen mit:

„Die komplette Kommunikation erfolgt per HTTPS. Dadurch ist das Mitschneiden und Analysieren von ‚Klartext‘-Sendungen nicht möglich. Weiterhin beinhaltet das Kommunikationsprotokoll einen Token, der sich pro Datensendung ändert. Hier- durch ist die Authentizität der Datenquel- le sichergestellt. Der Zugriff per Browser ist ebenfalls HTTPS-verschlüsselt und session basiert.“

Condition Monitoring über die als Ser- vice angebotene Cloud eines Messtech- nik-Anbieters lässt sich auch mit dem Pro- dukt Testo Saveris 2 realisieren. Mit diesem Datenlogger-System (Datenerfassungssys- tem) begann der Messgerätehersteller Testo, Lenzkirch, im Jahre 2014 sein Engage- ment im „Internet der Dinge“. Sensoren

Bild 1. Neue Möglichkeiten: Datenübertragung aus Sensoren mit anschließender standardisierter statistischer Auswertung und Visualisierung der Messergebnisse (© Additive GmbH)

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über einen begrenzten Zeitraum Daten aufzeichnen, danach die Messtechnik wieder abbauen und die Auswertung offline durchführen. Eine solche Untersuchung lie- fert stets eine Momentaufnahme des Schwingungsgeschehens in einer Maschine oder Anlage. Sie bietet jedoch keine Mög- lichkeit zur Prognose oder frühzeitigen Er- kennung von kritischen Veränderungen, die sich während der Nutzungszeit – auf- grund von Verschleiß, Schäden oder ande- ren Ursachen – einstellen können.

Der promovierte Ingenieur Mozaffarin hatte die Idee, die komplexe Schwingungs- analyse zu einem Dienst zu machen, der rund um die Uhr (24/7) verfügbar ist, sodass auffällige Ereignisse in einer Maschine oder Anlage permanent zu detektieren sind.

Eine entscheidende Rolle im Angebot von Mozys spielt das selbst entwickelte Produkt MZ84. Es bietet Sensor-Schnittstellen für die Echtzeit-Datenerfassung und einen Em- bedded-Linux-PC – mit der bei Smart- phones weit verbreiteten ARM-Architektur – für die Datenauswertung. Das System

lässt sich voll automatisieren und stellt für die Interaktion und den Fernzugriff eine webbasierte Benutzeroberfläche bereit.

Wie Mozaffarin erklärte, reduziert die Integration eines vollwertigen PCs den Auf- wand, Messsysteme für intelligente Moni- toring-Anwendungen zu entwickeln. Es sei lohnenswert, die in einem Betriebssystem schon vorhandenen Features aus der PC- Welt zu nutzen und mit Sensoren zu ver- knüpfen.

Erste Branchenlösungen

Für manche Branchen eignet sich die Nut- zung einer Cloud besser als für andere.

Auch von der Baustelle, zum Beispiel nach der Gas- und Wasserrohrverlegung im öf- fentlichen Raum, lassen sich Messdaten in eine Cloud übertragen.

Die Esders GmbH, Haselünne, Herstel- ler von Geräten zur Druck- und Leckmen- genmessung, hat die Cloud-Lösung Esders Live entwickelt. Bislang gestaltete sich die Arbeit von Rohrverlegern im Zusammen- hang mit den Messungen zeitaufwendig

und fehleranfällig. Ein Meister musste am Ende der Woche nach getaner Arbeit ein Büro der Firma aufsuchen, die im Messge- rät gespeicherten Daten auslesen oder per USB-Stick übertragen und eine Unterschrift auf einem Ausdruck leisten. Mit moderner Technik ergänzend zu den eigenen Messge- räten hat Firmenchef Bernd Esders diese Prozedur abgekürzt. Ein Meister kann jetzt auf der Baustelle die gemessenen Daten via Bluetooth Low Energy auf sein Handy über- tragen und von hier aus per Mobilfunk in die Cloud schicken. Nach erfolgter Übertra- gung kommt das Dokument noch einmal zurück zur Unterschrift. Sobald die Daten wieder in der Cloud gelandet sind, stehen sie den Kunden zur Verfügung.

Auf dem gleichen Markt ist der Anbie- ter Dräger MSI, Hagen, aktiv, der Messgerä- te für Druck- und Dichtheitsmessungen produziert. Das Unternehmen hat die Messgeräte in einem Projekt für die spani- sche Firma Natural Gas mit einer SIM-Karte und einem GSM-Sender ausgestattet, um Messwerte nach der Rohrverlegung zu

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speichern und sodann auf einen Inter- net-Cloud-Server zu übertragen.

Eine Cloud-Branchenlösung für die Le- bensmittelbranche hat das Unternehmen Testo Anfang 2016 auf den Markt gebracht (Bild 2). Damit lässt sich die seit Jahr- zehnten international eingeführte und in Deutschland per Lebensmittelhygiene-Ver- ordnung vorgeschriebene HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points)-Gefah- renanalyse digital und papierfrei umset- zen. Beschäftigte in der Lebensmittelindus- trie oder in Mensa, Kantine und Super- marktketten arbeiten die Vorgaben der HACCP nicht mehr mit gedruckten Check- listen ab. Die auf einem Tablet – der Control Unit – installierte App Testo 250 HACCP Check führt Mitarbeiter durch definierte Kontrollprozesse bis zur Unterschrift. Über Bluetooth übernimmt die Control Unit Messwerte externer mobiler Messgeräte wie des Einstech-Temperaturfühlers Testo 102-1. Die Messdaten landen nach lokaler Speicherung in einem Datenlogger per Internet in der Testo-Cloud, die bei Host Eu rope gehostet ist.

Qualitätsmanager arbeiten mit dem webbasierten Kontrollzentrum, genannt Testo 250 HACCP Cockpit (Bild 3). Damit sollen sich die HACCP-Prozesse und Kor- rekturmaßnahmen sowie alle Mess- und Kontrollaufgaben für jede Firma und Ab- teilung maßschneidern lassen. Das Cock- pit bietet zudem die Möglichkeit, Messda- ten in Echtzeit zu analysieren, Mitarbei- tern an verschiedenen Orten Aufgaben zu übertragen und den Status der Erledigung zu prüfen. Das Beispiel zeigt, dass eine Per- son, die ortsübergreifend für Qualität zu- ständig ist, dank Cloud die Arbeiten von Beschäftigten besser anleiten und über- wachen kann.

Was in der Lebensmittelbranche bereits möglich ist, ist in der gesamten Pro- zessindustrie ein Thema. Die im November 2015 verabschiedete Technologie-Road- map „Prozess-Sensoren 4.0“ setzt auf Sen- soren mit smarten Funktionen, darunter

„Konnektivität und Kommunikationsfähig- keit nach einem einheitlichen Protokoll“, Datenübertragung in eine Cloud und Kom- munikation mit mobilen Endgeräten.

Gegenpol zu MES-Systemen

Einige Anbieter positionieren ihre Mess-

herkömmlichen Manufacturing Execution Systems (MES) und SCADA-Systemen (Su- pervisory Control and Data Acquisition), Systeme, die in ihrer bisherigen Ausprä- gung oft als „geschlossen“ und „proprietär“

gekennzeichnet waren.

Die M&M Software GmbH, St. Georgen, entwickelt für kleine und mittlere Un- ternehmen eine „Cloud-basierte Service- plattform für das Sammeln, Speichern, Analysieren und Visualisieren von Daten“.

In einem Beitrag für „computer-automation“ bezeichnet der technische Direktor, Klaus Hübschle, das Produkt Dxpert als ein

„webbasiertes SCADA-System mit einigen MES-Aspekten“, das in der Public Cloud als

„Software as a Service“ angeboten werde, jedoch bei besonderen Sicherheitsbedürf- nissen auch „on premise“ als Baustein in einer Firmen-IT realisierbar sei.

Über lokal installierte Data Collection Agents gelangen die Messdaten in die Cloud und werden hier über das Core-Sys- tem in einer historischen Prozessdaten- bank archiviert. Zeitbasiert oder ereignis- gesteuert lassen sich sodann Mittel- und Maximalwerte ermitteln oder sonstige individuell gewünschte Berechnungen an- stellen. Für Sicherheit soll Azure Key Vault sorgen, ein von Microsoft bereitgestellter Service für das Management und die Pflege von kryptografischen Schlüsseln für die Cloud-Plattform MS Azure.

Der US-amerikanische Software-Her- steller Fluke positioniert sich mit seinem

statischen, festverkabelten MES-Systemen.

Portable Messgeräte (test tools), wie sie der US-Hersteller produziert, senden per WLAN oder Bluetooth Messdaten an mobi- le Geräte wie Smartphones und Tablets.

Erst im zweiten Schritt gelangen die Daten von den portablen Geräten per Mobilfunk in die Fluke Cloud.

So weit die neuen Anbieter von neuarti- gen MES- und SCADA-Systemen. Anzumer- ken ist, dass die Hersteller herkömmlicher Systeme dieser Art inzwischen daran den- ken oder arbeiten, ihre Systeme zu öffnen, zu erweitern und unter dem Siegel „cloud“

oder dem Schlagwort „Internet of Things“

zu vermarkten.

Automatische Anlagenüberwachung

Unter der Devise „Cloud der Dinge“ wirbt die Deutsche Telekom für eine neuartige Überwachung und Kontrolle von Maschi- nen und Anlagen. Sensoren erfassen Daten, über ein kleines Gerät aus dem Inter- net-4.0-Paket und das Mobilfunknetz des Unternehmens landen die Daten in einem

„Portal“ – sprich der Telekom Cloud – und werden hier gespeichert und ausgewertet:

„Kritische Betriebszustände werden so automatisch erkannt und Warnmeldun- gen generiert“, heißt es im Flyer „Cloud der Dinge“. Geräte-Service sei künftig „ein- fach per Fernwartung“ am PC, Notebook oder Tablet möglich.

Die Deutsche Telekom wird nicht müde,

Bild 2. Cloud-Branchenlösung: digitale und papierlose HACCP-Gefahrenanalyse in der Lebensmittel- industrie (© Testo AG)

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Rechenzentren zu beschwören. Sie verweist in einer vergleichenden Darstellung auf Sicherheitsprobleme, die Rechenzentren und firmeneigene IT in gleicher Weise be- treffen.

Die Messtechnik-Firma Optimeas Mea- surement and Automation Systems GmbH aus Friedrichsdorf hat auf dem Gebiet der Fernübertragung von Daten bereits zahlreiche Erfahrungen gesammelt und An- wendungen dokumentiert. Die Opticloud der Firma steht zwischen den Sensoren an Anlagen – zum Beispiel Kernkraftwerken von Areva – und Menschen, die den Betrieb überwachen.

Auch bei kleineren Anlagen lohnt sich heute das Fernmonitoring. So bietet der Bayreuther Hersteller Klaro, der Klein- kläranlagen produziert, seinen Kunden per

WebMonitor (dahinter verbirgt sich Tech- nik von Optimeas) die Möglichkeit der täg- lichen Sichtkontrolle und einfachen Über- wachung. Auch die Anlagensteuerung per WebMonitor ist möglich. Steffen Hornig von Optimeas weist beim Thema Sicherheit auf Verschlüsselungen hin und zieht in Zweifel, dass firmenfremde Personen etwas mit Binärdaten aus Messgeräten an- fangen können.

Bei Feldtests von Fahrzeugen in fernen Ländern und im laufenden Betrieb hat die imc Messsysteme GmbH, Berlin, Erfahrun- gen gesammelt. Die Cloud-Lösung imc WebDevices basiert auf der Cloud der Firma Additive. Sie bietet laut imc „automati- schen Messdatentransfer, Online-Speiche- rung der Rohdaten in der Cloud, automati- sierte Auswertung der Messdaten sowie

rechtebasierte Weiterleitung von Ergebnis- sen und Messdaten“ an Kollegen und Kun- den. In Zusammenarbeit mit der ZF Fried- richshafen AG entwickelte IMC eine Lösung für Langzeittests an Lastwagen-Getrieben in Südafrika mit robusten Sensoren und Datenübertragung via Internet.

Fehlende

Anwendererfahrung

Cloud-Lösungen für die Zwecke der Quali- tätssicherung, zum Beispiel die Schwin- gungsanalyse zur Erkennung auffälliger Er- eignisse rund um die Uhr, können zu erheb- lichen Vorteilen führen. Sie können auch die Position von Qualitätsmanagern dank Fernmonitoring in Unternehmen mit ver- teilten Standorten erheblich stärken. Zu den offerierten Produkten und Dienstleis- tungen fehlen vielfach noch Pilotkunden und Anwendererfahrungen. Die Sicher- heitsproblematik ist nicht von der Hand zu weisen; es ist im Einzelfall zu prüfen, ob vor- geschlagene Sicherheitsmaßnahmen den Anforderungen entsprechen – oder eben nicht. Hundertprozentige Sicherheit gibt es nirgendwo. W

AUTOR

Johannes Kelch, geb. 1953, arbeitet als freier Wissenschafts- und Technik- journalist in München.

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Bild 3. Webbasiertes Kontrollzentrum: Messdaten von HACCP-Prozessen in Echtzeit analysieren, Aufgaben an Mitarbeiter verteilen und Status der Erledigung prüfen (© Testo AG)