Bild 1: Das Cross Domain Development Kit (XDK) vereint in einem kompakten Gehäuse sieben MEMS-Sensoren, einen Lichtsensor, einen leistungsstarken Prozessor und vielseitige Kommunikationsprotokolle.

Bild 1: Das Cross Domain Development Kit (XDK) vereint in einem kompakten Gehäuse sieben MEMS-Sensoren, einen Lichtsensor, einen leistungsstarken Prozessor und vielseitige Kommunikationsprotokolle. Bosch

Das Internet of Things (IoT) stellt Unternehmen heute vor eine doppelte Herausforderung: Einerseits gilt es, in der Entwicklung schnell und unkompliziert Prototypen zu erstellen, zu testen und zu optimieren. Dabei geben nicht nur agile Entwicklungsansätze wie Scrum, sondern auch Marktanforderungen und -reaktionen immer kürzere Innovationszyklen vor. Andererseits sollen erfolgreich umgesetzte Prototypen mit möglichst geringem Aufwand in den Live-Betrieb überführt werden. Insbesondere Retrofitting-Applikationen verlangen nach einer flexiblen Hard- und Softwarelösung, die sich einfach nachrüsten lässt und für den Dauerbetrieb geeignet ist.

Auch Bosch Connected Devices and Solutions (BCDS) stand vor dieser Herausforderung und suchte nach einer Lösung, die mehr Flexibilität als bisherigen Evaluation Boards bieten sollte. Denn diese Boards sind in der Regel an den Arbeitsplatz in der Entwicklung gebunden. Die Lösung: Das Cross Domain Development Kit (XDK), das in einem Gehäuse eine Vielzahl von MEMS-Sensoren (Beschleunigung, Drehrate, Magnetfeld, Feuchtigkeit, Luftdruck, Temperatur, Umgebungslautstärke, digitaler Lichtsensor) mitbringt (Bild 1). Die Kombination verschiedener Sensoren, leistungsfähiger Netzwerk- und Kommunikationsprotokolle und der Möglichkeit, eigene Applikationen unkompliziert zu programmieren, vereinfacht die Entwicklung von IoT-Projekten deutlich. Das ursprünglich für interne Projekte entwickelte XDK wird von Bosch aufgrund der großen Nachfrage jetzt auch für externe Kunden angeboten.

Flexibles Retrofitting

Investitionsgüter haben meist einen langen Lebenszyklus. Hersteller können es sich daher nicht leisten, IoT-Features nur bei neuen Projekten zu implementieren. Das XDK ermöglicht es Unternehmen, bereits vorhandene Maschinen und Anlagen nachträglich fit für IoT beziehungsweise Industrie 4.0 zu machen. Im Gegensatz zu typischen Entwicklungsplatinen ist das XDK bereits für einen 24/7-Betrieb ausgelegt, wird standardmäßig in einem robusten Gehäuse ausgeliefert und bringt eine Mounting Plate für die einfache Montage mit. Der kompakte Formfaktor von 60 x 40 x 22 mm³, erlaubt die Integration von Retrofitting-Applikationen auch in kleine Geräte. Das XDK ist nach CE, FCC und IC zertifiziert, wodurch die Zulassung der Nachrüstlösungen vereinfacht wird.

Predictive Maintenance

Gerade mit IoT-Applikationen bietet Retrofitting branchenübergreifend ein großes Wachstumspotenzial. Das Themenfeld Predictive Maintenance zeigt exemplarisch, welche Chancen sich hier Unternehmen eröffnen. Der klassische Service mit festen Wartungsintervallen wird ergänzt beziehungsweise ersetzt durch einen Service, der abhängig vom Verschleiß durchgeführt wird. Das Ziel: Drohende Ausfälle frühzeitig erkennen und damit Ausfälle bereits im Vorfeld vermeiden.

Um Vorzeichen für zukünftige Ausfälle zu erkennen, lassen sich über die Bewegungs- und Akustiksensoren des XDK beispielsweise Vibrationen und Betriebsgeräusche von Maschinen in Echtzeit auswerten, um Hinweise auf einen drohenden Lagerschaden zu erhalten.  Werden festgelegte Grenzwerte über- beziehungsweise unterschritten oder treten auffällige Ereignisse gehäuft auf, alarmiert das XDK selbstständig den Service.

Praxisbeispiel Lift Monitoring

Ein anderes Einsatzgebiet für Predictive Maintenance bildet das Lift Monitoring. Herkömmliche Aufzugsanlagen arbeiten meist autonom, das heißt, sie sind nicht dauerhaft an eine Servicezentrale angebunden. Das XDK erlaubt es, eine kontinuierliche Überwachung von Aufzugsanlagen einfach nachzurüsten, ohne dass dabei in die Steuerungstechnik der Aufzüge eingegriffen werden muss. Das XDK wird dazu einfach an der Aufzugskabine befestigt. Die von den Sensoren erfassten Daten werden in die Cloud übertragen und dort verarbeitet. Damit erhält die Servicezentrale einen Überblick über alle Aufzugsanlagen und mögliche Störungen – und dies in Echtzeit.

Über eine Magnetfeldmessung kann das XDK beispielsweise die Geschwindigkeit beim Öffnen und Schließen der Türen messen, über das Gyroskop das Beschleunigungsverhalten des Aufzugs auswerten. In Verbindung mit der ebenfalls im XDK integrierten Luftdruckmessung lässt sich die exakte Position des Aufzugs jederzeit verfolgen: Welche Aufzüge werden in einem Gebäude besonders häufig genutzt? Welche Stockwerke werden hauptsächlich angefahren? Wo treten unerwartet Geräusche oder Vibrationen auf? Welchen Einfluss haben Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf das Verhalten eines Aufzugs?

Das Lift Monitoring mit XDK versetzt Serviceunternehmen in die Lage, solche Zusammenhänge zwischen Nutzung und Störungen herzustellen und damit nicht nur die Einsätze der Servicetechniker vorausschauend zu planen, sondern auch durch detaillierte Störungsmeldungen besser vorzubereiten – die langwierige Fehlersuche entfällt. Die Vorteile für die Kunden: Verbesserte Reaktionszeiten und reduzierte Ausfallszeiten. Durch das Lift Monitoring lassen sich zudem die Wartezeiten für die Benutzer verkürzen, in dem der Lift abhängig vom Nutzungsverhalten selbstständig umgeparkt wird.

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