Schritt 4 – Vorgehensweise für den Einstieg auf der IoT-Plattform MindSphere

                                                                                                         Bildquelle: www.siemens.com/presse

Vorwort – Aussage von Siemens:

siehe https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/our-story/newsroom/xcelerator-speeds-digital-future/64645

Siemens hat am 04.09.2019 mit Xcelerator ein integriertes Portfolio aus Software, Diensten und Anwendungsentwicklungsplattformen angekündigt, das personalisiert und an die kundenspezifischen und branchenspezifischen Anforderungen angepasst werden kann, um Unternehmen jeder Größe dabei zu unterstützen, digitale Unternehmen zu werden.

Xcelerator kombiniert das gesamte Portfolio der Siemens-Software für Design, Engineering und Fertigung mit einer erweiterten Mendix-Plattform für die Entwicklung von Low-Code-Anwendungen mit mehreren Erfahrungen. Die Mendix-Plattform umfasst jetzt Cloud- und App-Services für Digital Engineering und Internet of Things (IoT), die auf MindSphere®, dem Cloud-basierten, offenen IoT-Betriebssystem von Siemens, basieren, sowie Mendix ‚marktführendes einheitliches Low-Code- und No-Code-System Entwicklungsumgebungen. Diese Plattform ist einzigartig in Xcelerator und treibt die digitale Transformation voran, indem sie jedem im Ökosystem ermöglicht, dazu gehören Endbenutzer und Ingenieure, die auf einfache Weise ihre vorhandenen Daten und Systeme erstellen, integrieren und erweitern können. Das Unternehmen gab außerdem bekannt, dass aus Siemens PLM Software Siemens Digital Industries Software geworden ist. Diese Änderung soll das Wachstum des Ökosystems und des Portfolios von Lösungen, Anwendungen, Tools und Services des Unternehmens widerspiegeln, die die digitale Transformation in Unternehmen auf der ganzen Welt vorantreiben.

Soweit die Aussage der Siemens Ankündigung. Das liest sich alles sehr gut, zumal die Integration der Mendix Low-Code- und No-Code-Entwicklungsumgebung dem Mangel an IT-Experten bei den Klein- und Mittelständlern des Ventilatorenbaus entgegen kommt, weil auf einfache Weise ihre vorhandenen Daten und Systeme erstellen, integrieren und erweitern können. Versucht man jedoch im Vorfeld zu recherchieren welcher Aufwand erforderlich ist um z.B. den relevanten Anwendungsfall eines „Predictive Maintenance des Complete Fan Systems“ zu realisieren, stößt man schnell auf Grenzen. Zu dem Complete Fan System gehören selbstverständlich auch die Antriebssysteme (Motor und Frequenzumrichter). Ziel ist es das komplette Ventilatorsystem mit intelligenten Sensoren auszustatten und IoT-Plattform gestützt die Auswertungen und Dashboard Darstellungen aller relevanten Daten, Trends und Fehlermeldungen von Motor, Frequenzumrichter und Ventilator als Basis eines Service Pakets zu schnüren. Da diese Auswert- und Darstellungs-Applikation für den Part des Antriebs, laut meiner Recherche, die MindSphere App „Analyze MyDrives“ sein könnte, habe ich versucht hierüber weitere Informationen dahingehend einzuholen, wie diese Tools in dem vorbeschriebenen use case genutzt werden könnten. Nachdem ich nun über zwei Monate lang mindestens 10 Personen bei Siemens vergeblich angesprochen habe und hierzu keinerlei Erkenntnisse gewinnen konnte, komme ich zu dem Schluss, dass entweder detaillierte Informationen in den kostenpflichtigen Beratungs-Service von Siemens gehören, oder aber man mir als Berater ganz simpel diese Informationen nicht geben will. Deshalb müsste sich diese Informationen jeder Ventilatorenbauer eventuell im Zusammenhang mit einer kostenpflichtigen Potenzialanalyse durch Siemens am Ende des Umsetzungsplans wohl selbst besorgen.

Doch nun zur Vorgehensweise für einen Einstieg auf der IoT-Plattform MindSphere von Siemens:

Hier muss differenziert werden, ob ich mir lediglich als MindSphere Nutzer einen Zugang verschaffen will, d.h. die fertigen auf der IoT-Plattform angebotenen Siemens Standard Apps nutzen will, oder ob ich darüber hinaus eigene Apps entwickeln will, wie z.B. für das „Predictive Maintenance des Complete Fan Systems.“

  1. IoT Value Plan

Als reiner Nutzer Zugang, für die Nutzung der Standard Siemens Apps (siehe App Store) reicht der IoT Value Plan (der mit 300,– €/Monat zu Buche schlägt). Der IoT Value Plan bietet die Möglichkeiten Assets mit MindSphere zu verbinden. Daten sicher zu senden und zu speichern. Assets und Benutzer zu verwalten. Verbundene Assets zu visualisieren und zu analysieren und auf MindSphere Anwendungen zuzugreifen. D.h. hier könnte das Projektteam z.B. den Antrieb mittels eines Test-Ventilators mittels Connect 100 mit der MindSphere verbinden, Daten in Echtzeit sammeln und über jeden gängigen Webbrowser darauf zugreifen, sowie sich die hierzu bereitgestellten Analysetools anzusehen.

  1. IoT Developer Plan

Habe ich jedoch vor, über die Nutzung der fertigen Siemens Apps hinaus auch eigene Apps zu entwickeln und später die Integration zu Daten auf meiner eigenen IT bzw. auf den Cloud-Systemen fremder Anbieter vorzunehmen, benötige ich außer dem Nutzer Zugang auch einen Entwickler Zugang zur MindSphere, den IoT Developer Plan (der mit 350,– €/Monat zu Buche schlägt). Darüber hinaus kann ich mich fertiger grapfischer Entwicklungs-Werkzeuge (200,– €/Monat) und Dashboarding-Werkzeuge (225,– €/Monat) bedienen.

  1. IoT Operater Plan

Möchte ich nun meine erstellten Apps, die produktiv Daten und meine Kundenzugänge selbst verwalten benötige ich noch einen Betreiber Zugang mit (500,– €/Monat). Meinen Kunden kann ich dann über meinen Nutzer Zugang als sogenannte Subtenants, je nach Vertrag mit meinen Kunden, Zugriff auf die Daten, Dashboards etc. der an den Kunden ausgelieferten CFS (Complete Fan Systems) freischalten.

Damit hätte ich aus meiner Sicht alle Voraussetzungen, um z.B. ein neues Geschäftsmodell, wie im Schritt 1 – Vorgehensweise bei der Umsetzung zum Geschäftsmodell „Predictive Maintenance des CFS (Complete Fan System)“ beschrieben, geschaffen.

Da ich bei meinen Recherchen nicht immer auf offene Ohren gestoßen bin, würde ich mich freuen, wenn mir Kommentare, Widerreden oder auch gerne Ergänzungen auf meine mail-Anschrift zugesandt werden. Diese werde ich dann gerne in einem nächsten Bericht verarbeiten.

Schritt 3 – Auswahl der passenden IIoT-Plattform

Bild-Quelle: pixabay_network, HBC, ABB, Siemens, Microsoft;PTC

Im Bericht zu Schritt 2 habe ich Argumente für die Auswahl der ein oder anderen IIoT-Plattform dargestellt. Hier noch einmal kurz im Überblick und mit den Anmerkungen, die meine persönlichen Recherchen ergeben haben. Wobei die meisten Anbieter keine klaren Antworten gegeben haben, sondern gerne erst einmal auf notwendige Beratungsleistungen verweisen, die dann häufig noch von Partnerfirmen durchgeführt werden sollen:

Beispiel SAP:                                                                                                                                                                    Hat ein Unternehmen  z.B. ein  ERP-System  von  SAP im Einsatz, ist sicherlich  eine Conversion zu S/4HANA und der Schritt zur S/4HANA Cloud sinnvoll, da es für SAP-Produkte bereits fertige Schnittstellenlösungen in Richtung ERP gibt, die lediglich eingespielt werden müssten. Eine Migration zu S/4HANA, der neuen SAP Business Suite, ist schon deshalb sinnvoll, da SAP zum Ende 2025 den Support für die alten ERP-Systeme abschalten wird. Um jedoch eine IIoT-Lösung umzusetzen, wird er hier auch noch das neue „Digital Innovation System“ SAP Leonardo benötigen. Andererseits findet der Ventilatorenbauer, und an dem Beispiel habe ich ja meine bisherigen Berichte ausgerichtet, bei der IoT-Plattform der SAP keine fertigen Lösungen zu den im kompletten Ventilatorsystem verwendeten Antriebskomponenten (Motor und Frequenzumrichter). Die dann erforderlichen Multi Cloud Lösungen werden durch SAP entweder auf Infrastrukturebene oder auf Services Basis unterstützt. Ein großer Nachteil für Klein- und Mittelständler ist aus meiner Sicht, sollte ich das richtig recherchiert haben, ein nicht vorhandenes skalierbares Lizenz-Modell. D.h. es kommen hohe Kosten zusammen.

Beispiel Microsoft Azure:                                                                                                                                              Hat ein Klein- oder Mittelständler aber aktuell keine SAP-Lösungen im Einsatz und möchte er sich prinzipiell mit der Plattform-Technologie erst einmal befassen, sollte er sich aus Kostengründen auf jeden Fall erst einmal die verschiedenen Lizenz-Modelle der einzelnen Anbieter ansehen. Auch sollte er Wert darauf legen, dass der Anbieter ein skalierbares Modell anbietet. D.h. dass er nur die Leistungen bezahlt, die er gerade in Anspruch nimmt. Wobei auch hierbei auf die Feinheiten zu achten ist. So zahlt man z.B. bei der Microsoft Azure nicht die Leistungen, die man gerade in Anspruch nimmt, sondern die Leistungen die Microsoft live bereitstellt. D.h. man sollte darauf achten, dass man Aktionen die man einmal gebraucht hat, aber akut nicht in Anspruch nimmt immer wieder löscht. Einen der Vorteile für Neueinsteiger bietet auf den ersten Blick die Bereitstellung einer kostenlosen Testversion für 12 Monate. Wobei auch dieses Angebot nur für ausgewählte Dienste bereit steht. Ob dazu dann die erforderlichen Azure IoT, Azure IoT Edge, Azure Digital Twin und Azure IoT Central etc. gehören konnte ich leider nicht herausfinden.

Beispiel PTC ThingWorx:                                                                                                                                              Der Vollständigkeit halber möchte ich auch noch kurz die IoT-Plattform ThingWorx von PTC erwähnen, die ja in vielen Berichten und in eigener Darstellung als die Marktführende IoT-Plattform tituliert wird. Für die von mir beschriebene Aufgabenstellung würde aber die Plattform (ohne Augmented Reality) laut Listenpreis bereits zwischen 26k€ und 47k€ Lizenzkosten betragen. Darin enthalten sind 50 Maschinen und 5 Lizenzen für Applikationsentwickler. Jede weiter Maschine kostet maximal 60€. Dafür existieren KEINE weiteren Lizenzkosten hinsichtlich Benutzer, Module oder Datentraffik. Auch wenn der Kunde damit alles hat, was er braucht, glaube ich doch, dass diese Einstiegskosten für den Klein- und Mittelständler des Ventilatorenbaus nicht das Mittel der Wahl sind.

Beispiel ABB Ability oder Siemens MindSphere:                                                                                                        Speziell der Ventilatorenbauer setzt in seinen kompletten Ventilator-Systemen ja Antriebs-Komponenten wie E-Motore und Frequenzumrichter ein, die bei dem Vorhaben eines IIoT-basierten Predictive Maintenance ja in jedem Fall mit in die Betrachtung einbezogen werden müssen. Hier wird sicherlich für den ein oder anderen Ventilatorenbauer auch die Frage eine Rolle spielen welchen Anbieter er als Hauptlieferanten für seine Antriebskomponenten einsetzt, wenn nicht gerade Kundenforderungen Ausnahmen erforderlich machen. ABB Ability, Siemens MindSphere oder WEG IoT Platform sind hier mögliche Kandidaten die jeweils ein vereinheitlichtes, branchenübergreifendes digitales Angebot – vom Gerät über Edge bis zur Cloud – mit Geräten, Systemen, Lösungen, Diensten und einer Plattform anbieten . Während jedoch ABB Ability z.B. mehr eine Art AppStore in Anlehnung an deren Produktsortiment ist, bietet die Siemens MindSphere außer einem AppStore eine komplette Entwickungsumgebung und eine Vielzahl an PLM-Software an. Mit der Mind Connect-Integration für On-Premise IT/OT Systeme & 3rd Party Cloud bietet die MindSphere meiner Meinung nach volle Integrationsmöglichkeiten, sowohl auf Daten der eigenen IT als auch auf Daten anderer Cloud-Anbieter. Darüber hinaus bietet die PLM-Software Teamcenter der MindSphere sogar ein Gateway für SAP S/4HANA, das eine Integration zum SAP S/4HANA, On-Premise-Edition ab Version 1610 um auch Benutzern mit eigener SAP-Software eine einfache Integration zu bieten. Auch könnte für den Ventilatorenbauer das reichhaltige Angebot der Siemens PLM Software von Interesse sein. So bietet z.B. das Simcenter 3D eine eigenständige Simulationsumgebung, die vollständig in das 3D-CAD Programm NX integriert ist. Wobei hier das Paket „Fluid dynamics simulation“ eine branchenführende Software für die rechnergestützte Strömungsmechanik bietet. Gerade das aus Ventilatorenbauer Sicht vielfältige passende Angebot im Bereich der PLM-Software und die vordefinierten Lösungen im Bereich IoT zur kompletten Antriebstechnik sind es Wert, sich näher mit der IIoT-Plattform MindSphere zu befassen. 

Die weitere Betrachtung möchte ich deshalb an dem Beispiel der Siemens MindSphere vornehmen. MindSphere ist eine offene Cloud-Plattform oder ein „IoT-Betriebssystem“, das von Siemens für Anwendungen im Kontext des Internets der Dinge entwickelt wurde. Der wesentliche Vorteil für den Ventilatorenbauer ist die Tatsache, dass für die im kompletten Ventilatorsystem erforderlichen Hardware Komponenten, wie Motore, Frequenzumrichter, Smart Sensoren, sowie deren Digital Product Twin, Analytik-Tools fertige bzw. anpassbare Dashboards, die komplette PLM-Software, sowie das Low Code System von Mendix integriert sind und damit eine langfristige Perspektive für den erweiterten Ausbau der Digitalisierungsbestrebungen gegeben ist. 

Ich werde deshalb die Vorgehensweise für ein Einstiegs-Projekt hieran weiter untersuchen und hoffe in meinem nächsten Bericht diese erläutern zu können.                                                                                

 

Schritt 2 – Auswahl der geeigneten Plattform

Bildquelle: LANline der WEKA FACHMEDIEN GmbH

Bei dem 1. Schritt zur Vorgehensweise bei der Zielsetzung zum Predictive Maintenance des Complete Fan Systems (CFS) hat das ausgewählte Team des Ventilatorenbauers die Arbeitsweise intelligenter Sensoren sowie das neue Umfeld der erforderlichen Hardware wie z.B. dem Gateway, aber  auch  die von den IoT-Plattformanbietern bereitgestellten SaaS-Funktionen wie Analyse- und Darstellungs-Tools kennengelernt.

Im 2. Schritt nun sollte es sich mit den bereits zahlreich auf dem Markt befindlichen IoT-Plattformen auseinander setzen, um die für ihr geplantes Geschäftsmodell aber auch die geplante strategische Zusammenarbeit sinnvolle IoT-Plattform auszuwählen.

Eines der Probleme ist die Vielzahl der Plattform-Anbieter. Zwar belebt die Konkurrenz das Geschäft, trotzdem ist zu befürchten, dass sich nur die großen weltweit agierenden Plattform-Anbieter auf Dauer durchsetzen werden. Denn eines ist klar, trifft man die falsche Wahl, und geht z.B. ein Nischenanbieter, dessen Lösung einem auf den ersten Blick wie für die eigene Zielsetzung zugeschnitten erscheint, insolvent oder stellt auch nur seine IoT-Plattform ein, kann dies einen herben Rückschlag bedeuten.

In einer Auswahl der angebotenen IoT-Plattformen hat internetword.de 2018 die nachfolgende Übersicht erstellt.

Marktübersicht IoT-Plattformen (Auswahl)   Quelle: internetworld.de
Anbieter / Internet Lösung Einsatzfeld Details
Amazon Web Services AWS IoT Core alle Anwendungsbereiche Services: Connectivity, Device-Management, IoT Analytics für Datenanalyse, maschinelles Lernen; Starter-Kits für Entwickler; Device Shadows (digitale Abbilder) von IoT-Systemen; Bereitstellung: Cloud
Atos Atos Codex Derzeit vor allem in Industrieunternehmen im Einsatz Services für Anbindung von IoT-Komponenten, Datenspeicherung und Analyse; Prognose-Funktionen, Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
Bosch Bosch IoT Suite Alle Anwendungsbereiche Services für Gerätemanagement; Gateway-Software; IoT-Analyse, Remote-Management, Authentifizierung von IoT-Komponenten; Bereitstellung: Cloud-Plattformen von Bosch, AWS, Microsoft Azure, SAP, IBM Bluemix
Cumulocity Software Cumulocity IoT Alle Anwendungsbereiche Offene, applikationsorientierte Plattform; Services für Device-Management, Echtzeit-Datenanalyse, Anbindung (Connectivity), Integration von externen Applikationen; Unterstützung von Low-Power-WANs; Schnittstellen unter anderem zu SAP, Salesforce, Astea; Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
Deutsche Telekom Cloud der Dinge Alle Anwendungsbereiche, derzeit Schwerpunkt Industrieunternehmen Services für Anbindung von IoT-Komponenten über Mobilfunk und Narrowband-IoT, Echtzeiterfassung und Analyse von Daten und Management von Endgeräten; zertifizierte Hardware von Partnern; Datenspeicherung in Deutschland; Bereitstellung: Cloud
Device Insight Centersight Alle Anwendungsbereiche, von Industrie bis Handel Modularer Ansatz; Funktionen unter anderem Remote-Management, Auswertung von Betriebsdaten; Embedded Controller und Embedded Clients für Endgeräte; Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
Eurotech Everyware Cloud EC IoT-Middleware-Platt-form für industrielle Anwendungen Integrationsplattform für IoT-Komponenten; Services: Connectivity via Internet und MTTQ, Remote-Management, Echtzeit-Datenmanagement, Sicherheitsfunktionen; Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
GE Predix Platform Industrie, Energie-wirtschaft Services: Connectivity, Performance-Management, Datenerfassung und -analyse (auch in Systemen am Rand der IoT-Infrastruktur); Erstellen von digitalen Zwillingen; maschinelles Lernen; Bereitstellung: Cloud
Google Google IoT Core Alle Anwendungsbereiche Services: Connectivity, Device-Management, Big-Data-Analytics-Funktionen, Machine Learning; Prototyping Kits für Entwickler; breiter Support von Hardware-Plattformen; Android-Things-Betriebssystem für IoT-Komponenten; Bereitstellung: Cloud
HPE HPE Universal IoT Platform Alle Anwendungsbereiche Implementierung und Management heterogener IoT-Gerätegruppen; Datenanalyse, auch am Rand der IoT-Infrastruktur (Edge); Entwicklung von IoT-Anwendungen; Connectivity unter anderem über Low-Power-WAN; Hardware-Komponenten (HPE Edgeline); Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
IBM IBM Watson IoT Platform Alle Anwendungsbereiche Kooperation mit Cisco bei Fog- und Edge-Computing sowie Mobilfunk-Service-Providern; zwei Arten von digitalen Zwillingen; Blockchain-Service für Austausch von IoT-Daten; Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
Microsoft Microsoft Azure IoT Alle Anwendungsbereiche Schwerpunkt auf einfacher Anbindung von IoT-Komponenten; Azure IoT Edge für Datenanalyse vor Ort; Machine Learning und KI-Dienste verfügbar; ergänzende Cloud-Dienste von Microsoft etwa zum Speichern von IoT-Daten; Bereitstellung: Cloud oder On-Premise mittels Azure Stack
PTC ThingWorx Industrie Schwerpunkt AEP (Application Enablement), Anwendungsentwicklung, Sammeln und Verwalten von IoT-Daten sowie Performance-Management; großer Marktplatz mit IoT-Lösungen anderer Anbieter; Microsoft Azure als bevorzugte Cloud-Plattform; Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
Relayr IoT Middleware Platform Industrie Gerätemanagement, Regel-Engine, Erkennen von Anomalien, Daten-Streaming; Services für Geräte am Rand der IoT-Infrastruktur (Edge); Machine-Learning-Funktionen; Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
SAP SAP Leonardo Alle Anwendungsbereiche „Innovations-Plattform“ für IoT und andere Felder im Bereich Digitalisierung; enge Verzahnung mit Enterprise-Software von SAP (ERP, CRM, Supply Chain Management etc.); Lösungspakete für spezielle Einsatzfelder und Branchen; Gateway für Edge-Computing; große, gewachsene Ökosphäre von Entwicklern und Anbietern von Drittanwendungen; Bereitstellung: Cloud oder On-Premise
Siemens MindSphere Alle Anwendungsbereiche, jedoch starker Bezug zu Industrie und Smart City Platform-as-a-Service-Modell; Services: Connectivity, vorkonfigurierte Lösungen, Anwendungsverwaltung, Datenvisualisierung; Bereitstellung: Cloud, ab Ende 2018 auch   On-Premise

Wenn nun also ein Ventilatorenbauer sich für eine Plattform entscheiden soll, können natürlich Fragen zur strategischen, langfristigen Ausrichtung genauso eine Rolle spielen, wie Überlegungen zur Einbindung der eigenen IT-Infrastruktur. Hat ein Unternehmen z.B. bereits von SAP das ERP-System im Einsatz, könnte eine enge Verzahnung mit der Enterprise-Software von SAP ein Argument für die SAP Leonardo sein.

Nutzt ein Unternehmen bereits andere Cloud-Anwendungen z.B. von Microsoft, so wird dies sicherlich Überlegungen anstellen, ob die Microsoft Azure IoT die notwendigen Funktionen und SaaS-Lösungen für die eigene Zielsetzung bietet.

Will hingegen das Team des Ventilatorenbauers, seine eigene IoT-Strategie mit dem IoT- und SaaS-Angebot der eingesetzten Antriebslösungen und deren Smart-Sensor-Lösungen komplettieren, bieten sich natürlich die IoT-Plattformen wie z.B. die ABB Ability oder die MindSphere von Siemens an. Beide genannten IoT-Plattform Anbieter nutzen die IaaS-Dienste großer Cloud-Anbieter. So ist z.B. die ABB Ability auf der Microsoft Azure implementiert. Siemens hat seine ausgewählten Infrastrukturanbieter gemäß deren Rechenzentrumsstandorten in 3 Regionen aufgeteilt. In der Region Europa 1 ist die IoT-Plattform MindSphere auf der AWS mit Rechenzentrumstandort Frankfurt – Deutschland implementiert. Region Europa 2 auf der Microsoft Azure mit Rechenzentrumsstandort Amsterdam – Niederlande, und letztlich die Region China 1 auf der IaaS Alibaba Cloud mit dem Rechenzentrumsstandort Shanghai – Chnina.

In meinem nächsten Bericht „Teil 3 – Erste Schritte auf der ausgewählten IoT-Plattform“ werde ich die notwendigen Aktivitäten erläutern.

Der Weg zu digitalen Geschäftsmodellen

Die Digitalisierung hat auch auf produzierende Unternehmen des mittelständischen Maschinenbaus starke Auswirkungen.
Bedarfs- und budgetbezogene Rechenkapazitäten und Dienste aus der Cloud stehen genauso zur Verfügung, wie kostengünstige intelligente Sensoren sowie Data-Analytics-Lösungen regelbasiert auf IIoT-Plattformen.
In dem Seminar „Veränderung des Ventilatorenbaus im Zeichen der Digitalisierung“ am 01. und 02. April 2019 an der TAE Technische Akademie Esslingen werden wir versuchen, den Führungskräften aus allen Bereichen der Wertschöpfungskette mittelständischer Maschinenbauer am Beispiel des Ventilatorenbaus den Weg zu erweiterten Geschäftsmodellen, wie z.B. dem IoT-basierten Predictive Maintenance aufzuzeigen. Weitere Informationen finden Sie unter;
https://www.tae.de/seminar/seminar-veraenderung-des-ventilatorenbaus-im-zeichen-der-digitalisierung-35271/