Cloud Native

Entwicklung einer Cloud-basierten IoT-Plattform

Nach Evaluationen, sowohl von vorhandenen Lösungen und Tools als auch von prototypischen Mockups, Studien und Endkundenbefragungen, hat sich Fette Compacting entschieden, eine eigene digitale Industrie-4.0-Lösung unter der Marke OSDi anzubieten.

Mit mehr als 5.000 installierten Anlagen ist Fette Compacting Weltmarktführer für Tablettenpressen in der Pharmaindustrie. Seit 2016 wird das Portfolio für die Tablettenproduktion um Maschinen für die Kapselfüllung erweitert. Auch im Bereich der Kapselfüllung setzt Fette Compacting höchste Effizienzstandards – mit einer Ausbringungsmenge von bis zu 400.000 Kapseln pro Stunde.

Anbindung und Management von generischen IoT-Devices in eigene IoT-Plattform

Relevante Maschinendaten persistieren und im Custom-Dashboard anzeigen

Maschinendokumentation und Smart Guide bieten detaillierte Anleitungen zur Lösung von aktuell anstehenden Problemen bzw. zur Durchführung von Wartungsaufgaben.

Moderne Landing Page als Mittelpunkt der Integration aller digitalen Smart-Produkte

Ausgangssituation

Die OSDi-Plattform beinhaltet sowohl den Zukauf von einzelnen Software-Produkten als auch Eigenentwicklungen. Zusammen sollen sich alle diese Komponenten unter einem Dach im Internet finden und einen Mehrwert für bestehende und zukünftige Kunden bieten. Die Plattform soll nicht nur Fette Compacting Maschinen unterstützen, sondern sich auch für Assets anderer Hersteller problemlos einbinden lassen. Im konkreten Fall bedeutet dies, dass eine Maschine, in diesem Fall das „Thing“ in IoT, Zustandsdaten live in die Cloud schickt und die neu zu bauende Plattform diese effizient speichert und zur Analyse/Diagnose zur Verfügung stellt. Spätere, ergänzende Funktionen wie z. B. Performance Management und Predictive Maintenance, was u. a. die Auswertung der gesammelten Prozess- und Maschinendaten bedeutet, sollen auf dieser Basis möglich werden.
Eine erste PoC-Umsetzung wurde zusammen mit den hauseigenen IoT-Spezialisten von AWS realisiert. Damit konnten Maschinendaten über OPC-UA auf der Maschinenseite gesammelt, umformatiert und in die IoT-Cloud-Plattform von AWS transportiert werden. Die ersten Umrisse der IoT-Plattform von Fette Compacting wurden geschaffen.

Mit diesen Erkenntnissen konnte die Entwicklung der Plattform realisiert werden. Als Advanced Consulting Partner wurde die codecentric AG von AWS als möglicher Technologiepartner vorgeschlagen. Die von codecentric und ihrer Partnerin UX&I vorgeschlagene Herangehensweise überzeugte und das Projekt startete mit einem Kick-Off-Workshop in unserem Hamburger Office direkt am Fischmarkt.

Das interdisziplinäre Team bestand auf Seiten von codecentric und UX&I aus UI-Designern, UX-Spezialisten und Cloud-Native-Entwicklern sowie den Digital-Solutions-Experten von Fette Compacting. Es wurden Ideen, Konzepte, mögliche bestehende und neue Anwendungsfälle rund um die zukünftige Plattform gesammelt und anschließend diskutiert.
Am Ende wurde eine User Story Map erstellt, welche die fachliche Domäne präzise beschreibt und alle Produktfunktionen umfasst.
Schon während des Workshops wurde schnell klar, dass die codecentric AG gemeinsam mit UX&I ein guter Umsetzungspartner für die bevorstehende Aufgabe ist. Das Hauptziel der bevorstehenden Zusammenarbeit war – neben der tatsächlichen Entwicklung der IoT-Plattform – auch das Enablement des hauseigenen Ingenieur-Teams von Fette Compacting, um die neue Plattform selbständig weiterzuentwickeln und erfolgreich in der Cloud zu betreiben. Dies sollte, wie für codecentric üblich, durch eine enge Zusammenarbeit, die Einbindung des Kunden in alle Bereiche der Entwicklung sowie durch die Architektur und das Design der zu entwickelnden Plattform erfolgen.

Lösung

In der PoC-Umsetzung mit AWS Professional Services wurde eine mögliche Infrastruktur in der AWS Cloud vorgeschlagen. Diese Ergebnisse wurden um weitere Anforderungen ergänzt, und so ergaben sich folgende Hauptanforderungen an die Infrastruktur:

  • Höchste Anforderungen an Security und Compliance
    • präzises User-Management
    • Principle of Least Privilege (PoLP) für alle Dienste
    • Implementierung und Durchsetzung von Unternehmensrichtlinien zu Sicherheit, Prüfungen und Compliance
  • Benutzung von vollständig gemanagten Diensten
    • geringe „laufende“ Kosten
    • geringerer Administrationsaufwand
  • Serverless-Architektur
    • niedrige „laufende“ Kosten
    • keine nonstop-laufenden Instanzen
    • automatische Skalierung aller Ressourcen

Um diese Anforderungen zu erreichen, wurde ein Teil der vorherigen Ansätze von AWS Professional Services revidiert und mit folgenden Hauptdiensten der AWS-Palette umgesetzt:

  • AWS Organisations
  • AWS CDK (Cloud Development Kit)
  • AWS Amplify
  • AWS IoT Greengrass
  • AWS Appsync

 

Die auf AWS Greengrass basierende IoT-Lösung ist in der Lage Kundenassets auf allen Kontinenten effizient zu managen. Maschinen lassen sich über die Webanwendung transparent anlegen und managen. Der einzige manuelle Schritt ist aktuell das Übertragen der Sicherheitszertifikate und das Verbinden/Verlinken der Assets mit der Cloud. Intern werden die Daten dafür in einer geographisch nahegelegenen Region persistiert und bearbeitet. Datenabfragen, wie z. B. für die unterschiedlichen Dashboard-Elemente, können damit performant ausgeführt werden.

Das Projekt wurde im Rahmen einer viermonatigen Entwicklungsphase gemeinsam mit dem Kunden umgesetzt. Die Weiterentwicklung und die perfektive Wartung der OSDi-Plattform wird von Fette Compacting intern vorangetrieben. Zwei Hauptentscheidungen haben besonders für die Geschwindigkeit und für den Erfolg der Umsetzung gesorgt:

  1. Als Programmiersprache wurde TypeScript gewählt. Diese Entscheidung ermöglicht die Verwendung der gleichen Programmiersprache, -paradigmen und Bibliotheken von der Definition der Infrastruktur (Infrastructure as Code) über die Lambda-Funktionen, welche auf dem Edge-Device an der Maschine ausgeführt werden, bis hin zur Webanwendung.
  2. Als Cloud-Provider wurde auf AWS gesetzt. Dies hat es möglich gemacht, auf eine breite Palette von vorhandenen und gemanagten Diensten zu setzen. Mit Hilfe derer ließen sich alle Projektanforderungen erfüllen. Dabei wurden bestehende und in der Praxis bewährte Dienste mit der eigenen Business-Logik der Fette Compacting OSDi-Plattform vereinigt.

Ergebnis

Aktuell wird die neu entwickelte OSDi-Plattform von Fette Compacting sowohl mit Maschinenanbindung von Kunden als auch eigenen Maschinen aus den globalen (Technology)CompetenceCentern von Fette Compacting erprobt. Das Kundenfeedback ist sehr positiv, und die Anwendung wird weiterentwickelt.

Der hier kurz geschilderte Use Case zeigt, dass keine technischen Hürden für Industrieunternehmen existieren, eine IoT-Plattform zu erschaffen. Es lassen sich mit Hilfe von ausgereiften Cloud-Diensten und Software-Handwerk schneller denn je vollständige und maßgeschneiderte Plattform-Lösungen bauen. Es verlangt nur Kreativität und Vorstellungsvermögen, solche innovativen Ideen zu erwägen. Den Rest realisieren wir gerne mit code(centric).

Ihr Ansprechpartner

Jan Oberhagemann
Standortleiter Hamburg

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