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Einfacher Retrofit mit nachhaltigem IoT-Sensor

IoT-Anwendungen
Einfacher Retrofit mit nachhaltigem IoT-Sensor

Maschinen mithilfe von Sensoren digital nachzurüsten und so Daten für das IoT zu generieren, ist zwar keine Neuheit. Das junge Unternehmen Enerthing hat jedoch eine Lösung entwickelt, die energieautark arbeitet: Der Sensor versorgt sich über die integrierte Photovoltaikfolie, die für Kunstlicht in Hallen optimiert ist, selbst mit Energie.

» Nora Nuissl, Redakteurin Industrieanzeiger

Entering uncharted IoT-Spaces. Also: In Anwendungen für das Internet der Dinge (IoT) hervorzudringen, für die es bisher keine Lösungen gibt. So formuliert Dr. Michael Niggemann die Mission seiner 2016 gegründeten Firma Enerthing, die sich auf batterie- und kabelfreie IoT-Anwendungen spezialisiert hat.

Das Leverkusener Unternehmen definiert IoT als „Generierung von Daten. Und aus diesen Daten wollen wir für unsere Kunden einen Mehrwert ziehen“, erklärt Geschäftsführer Niggemann. Um Daten aus Maschinen generieren zu können, bieten sich Sensoren an. Das Besondere bei den Sensoren von Enerthing ist, dass sie über eine integrierte Photovoltaikfolie mit elektrischer Energie versorgt werden, die das mittlerweile 12-köpfige Team für Kunstlicht in Innenräumen optimiert hat.

Ideal für Innenräume: Sensoren werden mittels Photovoltaik autark mit Energie versorgt

„Unsere eigenentwickelte robuste Photovoltaikfolie kann bereits ab einer Beleuchtungsstärke von 200 lux – was in etwa einem sehr schlecht beleuchteten Schreibtisch entspricht – Energie erzeugen. Aufgrund der hohen Effizienz der Photovoltaikfolie erreichen wir in Industrieumgebungen Leistungswerte, die die von batteriebetriebenen Sensoren überschreiten. Wir können also ohne einen Batteriewechsel über viele Jahre mehr und häufiger wertvolle Daten senden. Daher ist unser Sensor im Vergleich zu batteriebetriebenen Systemen wirtschaftlich kostengünstiger, leistungsfähiger und vor allem nachhaltiger“, beschreibt der promovierte Ingenieur.

Die Smartphone-große weiße Hardware ist mit ausgewählten MEMS-Sensoren bestückt, die Temperatur, Feuchte, Vibrationen, Magnetfelder oder etwa den CO2-Gehalt in der Luft messen. Außerdem befindet sich auf der Platine im Sensor das sogenannte Power Management: Ein integrierter Akku sorgt für eine stabile Energieversorgung, auch über Dunkelphasen hinweg. Via Bluetooth-Funkmodul kommuniziert das Gerät in einem Mesh-Netzwerk mit den anderen Sensoren. Die erfassten Daten stellt Enerthing dem Kunden in der jeweils gewünschten übersetzten Form zur Verfügung. Sprich: Rohdaten zu Vibrationswerten werden beispielsweise in Stillstandsdaten von Maschinen oder Produktionszyklen umgewandelt. Die Auswertung der Daten kann auf dem Sensor selbst oder in der Cloud erfolgen. Die Daten bilden die Grundlage für die digitale Erfassung der Gesamtanlageneffektivität (OEE) einer Produktion. Die Weiterverarbeitung erfolgt mittels Software zur Betriebs- und Maschinendatenerfassung von Partnerunternehmen.

„Der Kunde erhält jederzeit die optimale Leistung“

„Ein wichtiger Aspekt ist auch, dass wir den Sensor bezüglich des Energieverbrauchs steuern können“, so Niggemann. Wenn sich etwa Umgebungsbedingungen um eine Maschine ändern, passt Enerthing den Energieverbrauch des Sensors so an, dass der Kunde die optimale Leistung bekommt.

Jegliche Maschinen können zudem im laufenden Betrieb digital nachgerüstet werden. Die Sensoren können selbst an Maschinen, die wie die alte Stanzmaschine (re. Bild) ohne Vernetzung etwa via SPS arbeiten, einfach angeklebt oder verschraubt werden – und machen diese so ‚IoT-ready‘. „Wir haben bereits ein komplettes Werk mit mehr als 200 Maschinen in circa zwei Wochen im laufenden Betrieb ausgerüstet. Dafür müssen wir weder in eine SPS eingreifen noch Kabel verlegen, das spart Zeit“, betont Niggemann.

„Die Lösung von Enerthing war in wenigen Stunden installiert und hilft uns seitdem täglich, die Maschinenauslastung unserer Anlagen zu verstehen und zu optimieren.“
Quelle: Horst Gabriel, Geschäftsführer Ernst Ludwig Emde GmbH

Neben der Überwachung von Anlagen mit Fokus auf Maschinenstillstandsdetektion und Messung der Produktionsgeschwindigkeiten für die Erfassung der OEE, bietet sich die Lösung auch für Lager- und Intralogistikanwendungen an. So erfassen die Sensoren etwa bei Waren, die unter bestimmten Bedingungen gelagert werden müssen, Temperatur und Feuchtedaten. Beim Asset-Tracking ist es mithilfe der Bluetooth-Technologie auch möglich, Objekte zu lokalisieren.

Einfacher Anschluss an das industrielle IoT

„Basierend auf Triangulation und Signalstärken kann man mit der Auflösung von einigen Metern eine Art Zonendetektion machen, um festzustellen, welches Objekt sich wo in welcher Halle und in welcher Zone befindet. So ist es zum Beispiel möglich:

  • Produktionsprozesse beim Durchlauf durch die Fertigung besser nachzuvollziehen und zu optimieren,
  • Die Auslastung von Staplern zu optimieren oder
  • Suchzeiten der Mitarbeiter zu verringern.

Die Anwendungen aus Sensorik und Tracking lassen sich auch beliebig kombinieren“, sagt Niggemann.

Mehr zu Enerthing

Enerthing wurde 2016 von Dr. Michael Niggemann mit dem Ziel gegründet, das wachsende Problem der Energieversorgung der schnell wachsenden Zahl von IoT-Geräten zu lösen. Eine Zukunft von Milliarden von IoT Geräten, begrenzt in ihrer Leistung durch Einwegbatterien, die gewechselt werden müssen. Der Startpunkt des jungen Leverkusener Unternehmens war der identifizierte  Bedarf nach einer skalierbaren, wirtschaftlichen und zugleich nachhaltigen Energieversorgung für die IoT-Welt in Kombination mit dem Wissen, dass mit den neuen Generationen der Dünnfilm-Photovoltaik eine ideale Technologie für die effiziente Nutzung von Kunstlicht und den Betrieb von IoT-Geräten vorliegt. Auf dem Weg zu batterie- und kabelfreien IoT-Anwendungen ermöglicht Enerthing laut eigenen Angaben skalierbare und kostengünstige Lösungen, die neue Services und Geschäftsmodelle auf nachhaltige Weise ermöglichen.

Kontakt:
Enerthing GmbH
An der Schusterinsel 3a
51379 Leverkusen
www.enerthing.com


Dr. Michael Niggemann von Enerthing
Gründer und Geschäftsführer Dr. Michael Niggemann von Enerthing.
Bild: Enerthing
 

„Wir legen ein ‚Sensortuch‘ über die ganze Fabrik“

Wenn sich ein Unternehmen für Ihr Produkt entscheidet, welche Anforderungen in puncto Netzwerk oder Vernetzung in der Fabrik muss der Anwender vorab erfüllen?

Es gibt eine Variante: Man benötigt ein Gateway. Dann stellt sich noch die Frage, ob das Gateway direkt an das LAN-Netzwerk drangeht. Das wäre ideal. Man könnte alternativ aber auch direkt einen LTE-Router an den Sensor anhängen. Das haben wir auch schon bei kleineren Installationen gemacht. Dieser Router leitet dann direkt in die Cloud. Das ist insgesamt eine Kostenfrage für den Kunden.

À propos Kosten: Wo liegen denn ungefähr die Kosten für ein Sensor-Starterkit?

Der Sensor selbst liegt pro Gerät, je nachdem welche Performance er bietet, in der Größenordnung von etwa 200 Euro. Das Starterpaket beinhaltet den Sensor selbst sowie eine Art Repeater. Dieser wird ebenfalls photovoltaisch versorgt und leitet die Daten weiter, wenn die Abstände in Hallen beispielsweise für die Funkkommunikation zu weit auseinanderliegen. Des Weiteren gibt es das Gateway und gegebenenfalls den LTE-Router. Das sind die wesentlichen Komponenten.
Ein wichtiger Aspekt in puncto Kosten ist: Wir bieten dem Kunden die Daten-Schnittstelle an. Das heißt, wir definieren welches Interesse der Kunde verfolgt und bieten ihm ein entsprechendes Gesamtpaket. Zum Beispiel: Der Kunde hat Interesse an der Detektion von Maschinenstillständen, dann verkaufen wir ihm das Maschinenstillstands-Paket. Da kommen zu den Hardware-Kosten noch geringe Gebühren für die Nutzung der Cloud sowie die Auswertung der Daten. Das kann natürlich auch jederzeit flexibel angepasst werden, wenn der Kunde beispielsweise weitere Datenauswertungen wünscht.

Nutzen Sie für die Datenpakete, die Sie derzeit anbieten, schon intelligente Software in Form von künstlicher Intelligenz (KI) etwa?

Wir nutzen moderne Cloud-Software, die wir auch kontinuierlich weiterentwickeln. Aber derzeit brauchen wir noch kein Machine Learning oder KI. Die Reise wird zwar dort hingehen: Es macht Sinn die Software ab einer gewissen Anzahl von Daten lernfähig zu machen, aber die Notwendigkeit sehen wir heute noch nicht.

Ihre Sensoren sind vor allem für das Retrofit von Maschinen gedacht, richtig?

Das hat uns stückweise erstaunt: Es ist nicht nur die alte Bestandsmaschine, an die das Modul angebracht werden kann, sondern auch der moderne Industrieroboter. Bei dem Roboter macht es beispielsweise Sinn, wenn er seine Daten nicht dorthin liefert, wo sie sinnvoll sind oder wenn er sie etwa in Datenbanken einpflegt, die erst nach einer Datenbankabfrage zugänglich sind. Das sind manchmal auch Gründe, weshalb Firmen selbst moderne Anlagen mit unseren Sensoren ausrüsten. Man legt mit der Lösung sozusagen ein „Sensortuch“ über die ganze Fabrik, die dann ein einheitliches Interface hat. So gibt es keine heterogenen Silos, wo die Daten ankommen, sondern man kann diese einfachen Messungen wie Vibrations- oder Temperaturwerte mit einem homogenen Ansatz erfassen.

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