ZAbluegalaxy - Die Industrial Internet of Things Plattform für die Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik

ZAbluegalaxy ist die neu entwickelte Cloud-basierte IIoT (Industrial Internet Of Things)-Plattform von Ziehl-Abegg. Als SaaS-Anwendung (Software as a Service) bietet sie einen schnellen und wirtschaftlichen Einstieg in das intelligente Gerätemanagement und die digitale Transformation. ZAbluegalaxy ist spe-ziell für Anwendungen in der Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik (HVAC/R) so-wie der Aufzugsbranche entwickelt worden und bietet spezifische Mehrwerte gegenüber einer Standard-Cloudlösung.

Ziehl-Abegg besitzt über 100 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Ventilatoren, Regel- und Antriebstechnik. Nach der Entwicklung der intelligenten ECblue-Motorentechnologie folgt nun der nächste konsequente Schritt zur weiteren Digitalisierung.

Mit der Cloud-Anwendung ZAbluegalaxy bietet Ziehl-Abegg seinen Kunden die Möglichkeit, gemeinsam den Weg zum Internet der Dinge zu gehen und im Rahmen von Industrie 4.0-Anwendungen digitale Mehrwerte zu schaffen.

Digitale Wertschöpfung mit smarten Komponenten, vernetzten Produkten und Dienstleistungen

Die digitale Transformation schreitet in allen Industriebereichen rasant voran.

Es wird erwartet, dass bis 2025 rund 75 Milli-arden internetfähige Geräte in Betrieb sein werden. Schon bis 2023 werden ca. 30 % des IoT-Marktes für intelligente Gebäude mit KI-Technologien ausgestattet sein.

Menschen, Maschinen, Komponenten und Produkte werden direkt miteinander vernetzt. Die Datenverfügbarkeit in Echtzeit, komplexe Datenanalysen oder präskriptive Analysemöglichkeiten schaffen eine bessere Entscheidungsgrundlage für die eigene Geschäftstätigkeit.

Das Internet der Dinge (IoT), im industriellen Bereich IIoT genannt, ist keine rein technologische Revolution. Es ist eine Geschäftsrevolution, die sich durch Technologien und datenbasierte Modelle entwickelt.

Vernetzte Systeme ermöglichen es, Informationen und Daten auszutauschen, zu sammeln, auszuwerten und intelligent aufeinander zu reagieren. Bisher wurden kaum Informationen gesammelt oder in unterschiedlichen IT-Systemen verfügbar gemacht. Meist wurden diese Informationen nur manuell ausgewertet. Anschließend wurden Anpassungen vorgenommen um Verbesserungen herbeizuführen. Die Digitalisierung ändert diesen Ablauf nun grundlegend.

Es werden Maschinen, Komponenten und produzierte Güter mit Sensoren und intelligenten Komponenten (Systeme mit Rechenleistung) ausgerüstet und über das Internet miteinander verbunden (IoT). Sie kommunizieren ständig. Nicht nur untereinander, sondern auch mit anderen Systemen in Produktion, Vertrieb, Entwicklung oder bei Kunden und Lieferanten.

Im nächsten Schritt der Automatisierung entstehen autonome Systeme. Maschinen und Komponenten können dann nicht nur mit Hilfe einer Zentralsteuerung Arbeitsschritte wiederholen, sondern sie können durch die Anwendung von KI selbständige Entscheidungen treffen. Aus Zentralsteuerung wird dann dezentrale Selbstoptimierung.

Die digitale Wertschöpfung mit intelligenten (smarten) Geräten und Komponenten beruht dabei auf folgenden Schritten:

1. Geräte verbinden,
2. Daten sammeln,
3. Daten analysieren,
4. Intelligent entscheiden (Echtzeit- und kontextbezogene Informationen),
5. KI: Künstliche Intelligenz (kontinuierliche Verbesserung und autonome Systeme)

Die Datennutzung und der Mehrwert für den Kunden nehmen dabei Schritt für Schritt zu.

Baukasten für digitalen Mehrwert und neue Geschäftsmodelle

Ziehl-Abegg bietet mit ZAbluegalaxy nun den perfekten Einstieg in diese digitale Transformation. Man erhält eine sofort einsatzbereite Lösung, die speziell für Anwendungen der HVAC/R (Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik) sowie für Aufzugsanlagen entwickelte wurde. Sie bietet einen schnellen und wirtschaftlichen Einstieg in die digitale Wertschöpfung und in neue Geschäftsmodelle.

ZAbluegalaxy stellt alle erforderlichen Komponenten als externe Dienstleistung zur Verfü-gung. Die Anwendung basiert auf den Clouddiensten der Microsoft Azure-Plattform. Sie bietet ein Höchstmaß an Verfügbarkeit und Skalierbarkeit, inklusive proaktivem Konzept für Sicherheit, Compliance und Datenschutz.

Der Zugang erfolgt durch die Benutzeranmeldung über einen Webbrowser oder die ZAset App. Dabei wird das Single-Sign-On-Prinzip verwendet. Der Anwender erhält Zugriff auf alle Dienste in der Cloud, für die er autorisiert ist. Die Datenkommunikation erfolgt über eine hochsichere Ende-zu-Ende-Verschlüsselung.

Bei Bedarf können andere IIoT-Plattformen über eine REST-API eingebunden werden, was den Datenaustausch zwischen verschiedenen Cloudsystemen oder Building Management Systemen ermöglicht.

1. Geräte verbinden und verwalten
ZAbluegalaxy ist eine vorkonfigurierte Cloud-Anwendung, mit der sich alle Geräte und Maschinen verbinden und übersichtlich verwalten lassen.

2. Daten sammeln und überwachen
Von den vernetzten Geräten und Maschinen werden die sensorgestützten Daten in Daten-banken gespeichert. Über die cloudbasierten Dienste erhält man umfangreiche Funktionen für Administration, Management und Monitoring der vernetzten Dinge.

3. Daten analysieren
Mit den gesammelten (historischen) Daten und den in Echtzeit zur Verfügung stehenden Daten können umfangreiche Analysen durchgeführt werden. Visualisierungen schaffen einen transparenten Überblick, um die Produktauslastung unter realen Bedingungen zu verstehen.

4. Entscheiden durch Echtzeitdaten
Die daraus generierten Informationen bieten eine neue, viel umfangreichere Entscheidungshilfe als zuvor und ermöglichen qualitativ bessere Entscheidungen.

5. Intelligent entscheiden mit KI
In Zukunft können auch Lösungen entwickelt werden, die mit intelligenten Algorithmen der KI zusätzlich auf abstrakterer Ebene automatisieren: Es werden Effizienzkriterien und verschiedene Aktionsrahmen definiert. Je nach Ausgangslage wird die Aktion ausgeführt, die effizienter wirkt. Der Gerätebetrieb wird optimiert und die Gesamteffizient gesteigert.

ZAbluegalaxy bildet die Basis, auf der weitere Funktionalitäten entwickelt und integriert werden können. Zusammen mit Ziehl-Abegg können die Anwendungen auf die Gegebenheiten des Kunden angepasst werden. Auch die individuelle Gestaltung der Benutzeroberflächen ist möglich.

Die Vernetzung der Geräte und Maschinen

Die IoT-fähigen Geräte und Maschinen sind standardmäßig über MODBUS (Standard BUS-Protokoll) mit einem ZA Cloud-Gateway verbunden. Das ZA Cloud Gateway wiederum bildet die Schnittstelle zu ZAbluegalaxy. Hier ermöglicht ein IoT-Hub die sichere und zuverlässige Kommunikation zwischen der IoT-Anwendung (ZAbluegalaxy Software) und den von ihr verwalteten IoT-Geräten. Verwendet wird dazu das offene Nachrichtenprotokoll MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Es ermöglicht die Übertragung von Telemetriedaten zwischen den Geräten selbst bei hoher Verzögerung oder beschränkten Netzwerken.

Im Prinzip können alle IoT-fähigen Geräte mit BUS-Kommunikation mit dem ZA Cloud-Gateway verbunden werden. Auch individuelle Gateways sind durch Softwareanpassung oder durch eine Rest API-Schnittstelle verwendbar.

Vorteile bei der Verwendung eines ZA Cloud-Gateways mit ECblue-Geräten

Das ZA Cloud-Gateway ist bereits vorkonfiguriert für die Verbindung mit der innovativen Motorentechnologie ECblue von Ziehl-Abegg.

Über den MODBUS werden alle relevanten Sensorwerte übermittelt wie Temperatur, Drehzahl, Eingangsspannung, Motortemperatur und Leistungsaufnahme. Die neuen ECblue-Motoren sind mit einem Hochleistungs-Dreiachsen-MEMS-Beschleunigungssensor ausgerüstet. Mit den Sensordaten lassen sich auch Schwingungen erfassen und Vibrations- und Unwuchtzustände erkennen, die z. B. auf Verschmutzungen oder Defekte hinweisen können. ECblue-Geräte sind auch mit Rechen-leistung ausgerüstet, um Daten dezentral zu verarbeiten (Edge Computing). Über integrierte Algorithmen, z. B. für vorausschauende Wartung, lassen sich schon dezentral Vorhersagen zu fälligen Wartungsarbeiten oder der Lebenserwartung berechnen (Edge Analytics). Ein ZA Cloud-Gateway kann über LAN, W-Lan oder USB LTEStick verbunden werden.

Zusätzlich erhält man mit ZAset Mobile und ZAset Desktop einen einfachen und schnellen Zugriff auf sämtliche Parameter und Funktio-nen der ECblue-Geräte (EC-Motoren, Frequen-zumrichter und Regelgeräte).

ZAset ermöglicht eine schnellere Inbetriebnahme und Programmierung sowie Software Updates der ECblue-Geräte. Die ZAset App ist für Android und IOS erhältlich.

Steigerung des Mehrwerts für Hersteller, Installateure und Betreiber

Durch IIoT verändern sich Geschäftsprozesse und verändert sich die Art der Kommunikation von Unternehmen grundlegend. Die sensorgestützten Daten werden nicht nur zur Optimierung bestehender Funktionen und Abläufe genutzt (z. B. Änderung von Wartungsintervallen durch vorausschauende Wartung), sondern es können auch neue Geschäftsmodelle entwickelt und neue Wertschöpfungsmöglichkeiten eröffnet werden. Eine durchgängige digitale Wertschöpfungskette schafft klare Vorteile:

So kann ein Hersteller durch die Nutzung der sensorgestützten Daten in Forschung und Entwicklung eine kontinuierliche Verbesserung seiner Produkte erreichen und Entwicklungszeiten verkürzen z. B. durch die Realisierung eines digitalen Zwillings und Rückkopplungsschleifen.

Mit den zur Verfügung stehenden Daten und der flexiblen Anpassung der erforderlichen Maßnahmen wird eine höhere Serviceeffizienz erreicht. Dadurch lassen sich die Kosten für Reklamationen senken und lässt sich die Anzahl an Garantiefällen reduzieren.

Vom produktorientierten zum benutzerorientierten Denken

Auch Installateure, OEMs und Betreiber profi-tieren durch eine standortübergreifende Vernetzung und den zur Verfügung stehenden Daten und Analysemöglichkeiten. Sie können ihre Anlagen besser verwalten und effizienter betreiben, indem sie die Betriebsdaten in Echtzeit visualisieren und auswerten können. Dadurch werden Optimierungspotenziale erkennbar, die zu einer höheren Verfügbarkeit, einer optimierten Nutzung der Geräte, Maschinen und Anlagen sowie zu einer effizienteren Instandhaltung führen.

ZAbluegalaxy ermöglicht und unterstützt proaktive Dienstleistungen. Auf Basis der Erfassung und Auswertung der Sensordaten können neue Geschäftsmodelle entwickelt werden. So könnten beispielsweise Servicedienste mit nutzungsabhängigen Bezahlmodellen angeboten werden. Dies ermöglicht den Wandel von produktorientierten zu nutzerorientierten Geschäftsmodellen.

Direkter Kundennutzen und gewinnbringender Service

Intelligente Geräte, wie z. B. die ECblue-Motoren, interagieren mit ZAbluegalaxy. Durch die Abfrage der Sensorwerte kann eine Fernüberwachung erfolgen, die automatisch Warnungen und Aktionen auslöst. Dabei kann es sich um Ferndiagnosen bis hin zu Wartungsanforderungen und der Benachrichtigung des Servicepersonals via E-Mail, SMS oder Push Notification handeln.

Durch die automatisierte Echtzeitüberwachung des Betriebsverhaltens der Geräte, Maschinen und Prozesse und kontextbezogene Informationen ist eine vorausschauende und optimierte Wartung möglich. Ebenso können Störungen und Anomalien früher erkannt und beseitigt werden. Mit solchen Frühwarnsystemen können Stillstandszeiten verkürzt werden. Wartungs- und Servicepersonal kann effektiver eingeplant werden, wodurch geringere Betriebs- und Reparaturkosten entstehen und das Risiko von unvorhergesehenen Schäden vermindert wird. Das Wissen über kritische Daten führt so zu einer erhöhten Anlageneffizienz und einer Verbesserung der Produktionsergebnisse.

Durch die Konzentration von ZAbluegalaxy auf die HVAC/R und die Aufzugsbranche sind deutlich präzisere Vorhersagen und Analysen möglich als durch „allgemeine“ Cloudlösungen. Es kann auf den übergreifenden und ständig wachsenden Datenbestand von ZAbluegalaxy zugegriffen werden.

Mit Azure Time Insights steht ein vollständig verwalteter Analyse-, Speicher- und Visualisierungsdienst zur Verfügung, mit dem alle Ereignisse gleichzeitig untersucht und analysiert werden können. Mit IoT-Echtzeitdaten und historischen IoT-Daten können so interaktive Analysen durchgeführt werden, um bessere (intelligente) Entscheidungen treffen zu können.

Datenschutz und Datenhoheit

Die Nutzung von ZAbluegalaxy richtet sich nach den entsprechenden Nutzungsbedingungen. Ziehl-Abegg verwendet die gewonnenen Geräte- und Maschinendaten, um die Softwareanwendungen und die Produkte zu analysieren und zu optimieren. Die Daten bleiben dabei stets im Besitz des jeweiligen Geräte- und Maschinenbesitzers.

Die ZAbluegalaxy Plattform basiert auf Microsoft Azure, implementiert in der europäischen Public Cloud. Durch den weltweit größten Cloudanbieter und IoT-Marktführer sind umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen und Sicherheitsmaßnahmen realisiert.

Die Datenübertragung zwischen der Cloud und den Gateways erfolgt verschlüsselt. Der Mindeststandard ist eine TLS-Verschlüsselung (https und SSL-Verschlüsselung). Dabei haben ausschließlich am IoT-Hub registrierte Gateways Zugang und können Daten senden und empfangen. Die Speicherung der Daten erfolgt auf verschlüsselten Medien.

Ziehl-Abegg verwendet eine eigene sichere Hardware- und Gateway-Architektur und zieht bei Bedarf zusätzliche Security Experten für embedded Software Systeme hinzu.

Ziehl-Abegg bietet außerdem eine sehr sichere Verschlüsselung für die Bluetooth Kommunikation. Die Verbindung zwischen ZAset mobile und den EC-Motoren und Frequenzumrichtern ist zusätzlich durch Abfrage der Seriennummer und einer PIN geschützt.

Fazit

Durch die speziell für Anwendungen in der Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik (HVAC/R) sowie der Aufzugsbranche entwickelte IIoT-Cloud-Lösung bietet Ziehl-Abegg eine maßgeschneiderte Portallösung mit individuellem Funktionsumfang und viel Entwicklungspotential. Ziehl-Abegg agiert als Partner und bietet eine wirtschaftlich interessante Möglichkeit, den Geschäftswert für Hersteller, Lieferanten und Betreiber von Anlagen zu erhöhen. ZAbluegalaxy ermöglicht Industrieunternehmen, neue datengestützte Dienstleistungen und Geschäftsmodelle zu entwickeln und so die digitale Transformation aktiv mitzugestalten.

K-Facts

- Anwendung speziell für HVAC-R und Aufzugsanlagen entwickelt
- Clouddienste basieren auf Microsoft Azure-Plattform
- Hochsichere Ende-zu-Ende-Verschlüsselung
- Umfangreiche Analysefunktionen
- Visualisierung der Maschinendaten in Echtzeit
- Verbesserung der Operations- und Anlageneffizienz durch mehr Transparenz
- Längere Laufzeiten und erhöhte Zuverlässigkeit von Geräten und Anlagen durch optimierte, vorausschauende Wartung und Instandhaltung
- Integriertes Alarmmanagement
- Umfangreiche Funktionen zur Geräteverwaltung und zum Gerätemanagement
- Digitaler Mehrwert durch Kombination mit Ziehl-Abegg EC-Motoren, Frequenzumrichter und Regelgeräten
- Individuell anpassbar
- Nutzung von Ziehl-Abegg Know-how