Unter Retrofitting versteht man das Aktualisieren oder Hinzufügen von Geräten, Sensoren oder Diensten zu vorhandener Hardware, damit diese in der Lage ist, die neuen Technologien zu nutzen. Während viele Unternehmen von der Möglichkeit profitieren würden, Monitoring, Fernsteuerung oder andere Funktionen des Internets der Dinge (IoT) zu nutzen, sind viele Geräte, die sich bereits im Einsatz befinden, nicht in der Lage, die erforderliche Kommunikation durchzuführen. Durch Retrofitting können diese Geräte miteinander verbunden, berichtet oder verwaltet werden.
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Es ist immer eine Option, alte Geräte durch neuere, für die neuesten Technologien geeignete Geräte zu ersetzen. In manchen Fällen kann dies jedoch kostspielig, zeitaufwendig oder generell verschwenderisch sein.
Während bestimmte Geräte regelmäßig ausgetauscht werden müssen, können andere industrielle Geräte eine Lebensdauer von vielen Jahren oder sogar Jahrzehnten haben. Solche Geräte auszutauschen, nur um Zugang zum IoT oder zu anderen Funktionen zu erhalten, ist verschwenderisch und sehr oft unpraktisch. Außerdem besteht das Problem, der Technologie hinterherzulaufen. Geräte, die heute ersetzt werden, können in Bezug auf die Kommunikation oder andere Technologien veraltet sein. Der Austausch von Geräten im gesamten Unternehmen kann den Zugang zu aktuellen Technologien ermöglichen, aber wird die neuere 5G-Technologie den gesamten Aufwand sinnlos machen?
Die Nachrüstung ermöglicht brauchbare Aktualisierungen ohne die Verschwendung eines Austauschs, und die Aufrüstung auf neuere Technologien bedeutet eher eine neue oder zusätzliche Nachrüstung als einen weiteren Großtausch von Geräten.
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Viele Geräte kommunizieren zumindest einige Daten. Bei diesen Daten handelt es sich oft nur um eine analoge Übertragung von einem Mikrocontroller oder einer programmierbaren Steuerung. Selbst wenn solche Informationen abgefangen werden könnten, sind sie ohne Umwandlung in moderne digitale Kommunikation nicht nutzbar. Mit einem Analog-Digital-Wandler können die vorhandenen Daten über eine moderne Kommunikationsmethode wie Ethernet oder Wi-Fi übertragen werden. Sobald diese Daten aus der Ferne übertragen werden können, lassen sie sich durch ein kompatibles Monitoring-System überwachen.
Der schwierigste Teil des Retrofittings besteht oft in der Integration neuer Sensoren. Für Geräte, die die erforderlichen Daten nicht übermitteln, selbst wenn es sich um analoge Daten handelt, sind zusätzliche Sensoren erforderlich. Möglicherweise gibt es keine Sensoren, die speziell für Altgeräte entwickelt wurden und die erforderlichen Daten überwachen. Es gibt jedoch zahlreiche Arten von Sensoren, mit denen sich bei kreativer Anwendung fast alles überwachen lässt. Sensoren, die Spannung oder Strom messen, können feststellen, wie stark oder wie effizient etwas arbeitet. Auch andere Standardsensoren liefern nützliche Daten. Dazu gehören Wärmesensoren (Überhitzung), Vibrationssensoren (Probleme mit Lagern, Lüftern oder der Befestigung), Audiosensoren (Klirren und Knallen sind selten gut) und natürlich Feuchtigkeitssensoren (zur Erkennung von Lecks oder Überschwemmungen).
Ganz gleich, ob ein einzelnes Gerät in einem Geräteschuppen meilenweit von der nächsten Stadt entfernt überwacht wird oder eine von Tausenden von Maschinen in einer großen Fabrik - das Sammeln von Daten ist wertlos, wenn die Daten nicht genutzt werden können. Ein wichtiger Teil des Retrofittings ist die Fähigkeit, die von den Sensoren gesammelten Daten zu nutzen, und im Falle der Fernsteuerung von Geräten die Fähigkeit, das für die Steuerung des Geräts erforderliche Signal zu empfangen.
Heutzutage wird zwischen drahtgebundener und drahtloser Kommunikation unterschieden. Bei der drahtgebundenen Kommunikation wird das Gerät über ein Kabel direkt mit einem bestehenden Netzwerk, einem Gateway oder einem anderen Relais verbunden. Bei der drahtlosen Kommunikation verwenden Geräte, die sich in der Nähe eines bestehenden Netzwerks befinden, eine Wi-Fi-Verbindung, die eine zuverlässige und schnelle Kommunikation ermöglicht und somit die Überwachung und Steuerung von Geräten in Echtzeit erlaubt. Wo Wi-Fi nicht praktikabel ist, bietet die Mobilfunkkommunikation ebenfalls die Art von Geschwindigkeit, die eine Überwachung und Steuerung in Echtzeit ermöglicht, allerdings oft zu sehr hohen Kosten. Für Situationen, in denen keine der beiden Optionen praktikabel ist, bieten Low-Power-Wide-Area-Netze (LPWAN) große Abdeckungsbereiche, niedrige Kosten und begrenzte Batterieanforderungen (allerdings auf Kosten einer langsameren Verbindung mit geringerer Bandbreite). Diese Lösung bedeutet in der Regel, dass keine Echtzeit-Überwachung oder -Steuerung möglich ist und auch die Menge der übertragbaren Daten begrenzt sein kann.
Einige Geräte waren nie für die Kommunikation vorgesehen. Ob es sich um Bewässerungspumpen entlang eines Baches, Leuchten oder Sprinkler handelt, es ist noch gar nicht so lange her, dass solche Geräte nicht kommunizieren konnten und niemand zur Verfügung stand, um die Kommunikation zu lesen. Diese Geräte benötigen zusätzliche Hardware, damit IoT und andere Kommunikationsmöglichkeiten genutzt werden können. In einigen Fällen ist es möglich, neue Sensoren anzuschließen, die vorhandene mechanische Prozesse oder die Spannung elektrischer Ströme überwachen.
Solche Änderungen würden auch die Möglichkeit der Kommunikation solcher Messwerte erforderlich machen. Daher würde diese Art der Hardwareänderung auch eine Kommunikationsmethode wie einen Ethernet-Anschluss oder sogar ein drahtloses Kommunikationssystem umfassen.
Auch Geräte wie Sprinkleranlagen oder Pumpen, die sich aufgrund physikalischer oder elektrischer Bedingungen ein- und ausschalten, können dies tun. Eine Pumpe kann sich einschalten, wenn Wasser vorhanden ist. Andere Geräte können einen voreingestellten Timer verwenden. Prozesse wie diese könnten mit modifizierten Geräten neu konfiguriert werden, die es einem Bediener an einer entfernten Konsole ermöglichen, etwas wie eine Pumpe oder ein Licht ein- oder auszuschalten oder etwas schneller oder langsamer einzustellen, oder was auch immer nötig ist, alles mit einem Mausklick.
Hersteller-Upgrade
Die einfachste Möglichkeit, neue Kommunikationsfunktionen hinzuzufügen, besteht darin, dass der Hersteller ein Modul oder einen Bausatz zur Verfügung stellt, das bzw. der an vorhandene Geräte angeschlossen werden kann. Dieses Szenario ist am häufigsten bei Herstellern anzutreffen, die immer noch ähnliche Geräte herstellen und unterstützen. Die Möglichkeit, solche Geräte zu überwachen, ist eine Voraussetzung für neue Geräte. Um die Käufer zu ermutigen, weiterhin die gleiche Marke zu kaufen, erhöht das Angebot von Upgrades für alte Geräte die "Klebrigkeit" der Installation. Wenn Sie bereits zahlreiche ABC-Klimaanlagen installiert und überwacht haben, werden Sie wahrscheinlich neue Geräte von demselben Anbieter kaufen, damit Sie die Überwachung auf die gleiche Weise fortsetzen können wie bei den älteren Geräten. In diesem Fall ist es in jedermanns Interesse, wenn der Hersteller optionale Geräte entwickelt und produziert, die zu den vorhandenen Geräten hinzugefügt werden können.
Hardware von Drittanbietern
In manchen Fällen hat der ursprüngliche Hersteller keinen Anreiz, die Hardware zu produzieren, die erforderlich ist, um eine digitale Verbindung zu bestehenden Geräten herzustellen. Ein Dritter kann sich jedoch dafür entscheiden, diese Hardware zu entwickeln. Oft wird ein Unternehmen, das laufenden Support oder andere Dienste anbietet, die erforderliche Hardware herstellen und sie dann verkaufen oder als Teil eines Dienstleistungsvertrags anbieten.
In einem Beispiel hat Bosch Rexroth, ein Drittanbieter, der ein IoT-Gateway vertreibt, eine Drehmaschine aus dem Jahr 1887 mit einem Sensor verbunden, der ihre Geschwindigkeit überwacht und aufzeichnet. Diese Daten wurden an eine computergestützte Konsole weitergeleitet, die die historische Geschwindigkeit als Diagramm anzeigte. In diesem Fall gab es keine Möglichkeit, die Drehmaschine aus der Ferne zu steuern, aber man kann sich leicht vorstellen, dass eine ähnliche Art von Drehmaschine mit ihrem vorhandenen Getriebe an einen modernen Motor angeschlossen und über eine Fernkonsole gesteuert wird.
In solchen Fällen bieten Drittanbieter oft eine Reihe von Sensoren an, die mit geringen Modifikationen gängige Aspekte verschiedener Geräte überwachen können. Diese Sensoren leiten die Daten dann an ein computergestütztes Monitoring-System weiter.
Reverse Engineering
Wenn weder der Hersteller noch Drittanbieter eine brauchbare Lösung anbieten, kann es notwendig sein, selbst eine zu bauen. Dies ist zwar die schwierigste aller Retrofitting-Lösungen, kann aber die einzige verfügbare Option sein. Mit ein paar Ingenieuren, einem technischen Handbuch und viel Ausprobieren lässt sich ein LED-Anzeigebildschirm in digitale Daten verwandeln, die überwacht, gesammelt und über Wi-Fi oder LPWAN übertragen werden können.
In einigen Fällen können Geräte durch zusätzliche Hardware auf digitale Kommunikation aufgerüstet werden, anstatt die Geräte selbst zu aktualisieren. Viele Gerätetypen sind bereits in der Lage, digitale Daten zu übermitteln oder zu berichten. Dazu gehören z. B. ein proprietärer Anschluss an der Rückseite einer Produktionspresse oder eine LED-Anzeige, die Informationen anzeigt. Das Problem ist nur, dass sie nicht in einer Weise kommunizieren oder berichten können, die ein Unternehmen nutzen kann. In solchen Fällen kann zusätzliche Hardware unbrauchbare, veraltete Kommunikation in moderne, digitale Signale umwandeln.
Nur weil ein alter Motor keine Möglichkeit hat, seine Temperatur zu überwachen, heißt das nicht, dass die Temperatur nicht überwacht werden kann. Ein externer, auf den Motorkern gerichteter Infrarot-Wärmesensor kann brauchbare Daten liefern, die an ein Managementsystem berichtet werden können.
Ein einfacher externer Sensor ist ein einfacher Plug-in-Strommonitor. Stecken Sie den Monitor in die Steckdose, schließen Sie das Gerät an den Monitor an, und Sie erhalten ohne jegliche Aufrüstung oder zusätzliche Sensoren eine Fülle von Monitoring-Daten. Ein erhöhter Stromverbrauch würde darauf hindeuten, dass das Gerät härter arbeitet als sonst. Bleibt der Strom jemals aus, kann man davon ausgehen, dass das Gerät abgeschaltet ist, und das alles ohne eine einzige Programmierung oder ein Hardware-Upgrade.
Optische Sensoren könnten so platziert werden, dass sie ältere Geräte überwachen und berichten, ob bestimmte Statusleuchten eingeschaltet sind oder nicht, oder ob eine Leuchte von rot auf grün wechselt. Audiosensoren können auf Warntöne oder Statustöne achten. Alle diese Sensoren melden das, was sie sehen oder hören, über digitale Kommunikation an eine zentrale Konsole.
Ein externes System kann eine erweiterte Kommunikation ermöglichen. Der alte Monitoring- oder Token-Ring-Anschluss kann an einen nahe gelegenen Computer, Router oder ein Mobilfunknetz angeschlossen werden. Die alte, zuverlässige "Zwei-Fuß"-Kommunikationsstrecke bringt die Daten zu den neueren, ergänzenden Geräten, die sie dann über eine feste Verbindung, eine Wi-Fi-Verbindung oder sogar ein Funksignal weiterleiten.
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