Was ist MQTT und welchen Mehrwert bringt er Logistikzentren?
Die Fertigungsindustrie entwickelt sich schnell zu einem Wettbewerbsumfeld. Eine Möglichkeit, um gegenüber der Konkurrenz weiterhin die Nase vorn zu haben, besteht darin, Lösungen für die Weiterleitung vernetzter Werksdaten zu implementieren.
Systeme in Umgebungen der Industrie 4.0 und des Internets der Dinge (IoT) sind in der Lage, große Datenmengen zu erzeugen. Um diese Daten in vollem Umfang nutzen zu können, müssen sie dem richtigen Systembeteiligten zur Verfügung gestellt werden. Die Gesamtanlageneffektivität (OEE) nutzt Informationen wie Produktdetails über den Systemzustand bzw. Leistungsstatistiken usw. Detaillierte Leistungsdaten werden an die richtige Person/Gruppe weitergeleitet, wodurch proaktives Handeln möglich ist, damit ein System mit höchster Effizienz läuft. Bedienpersonal könnte beispielsweise die Durchsatzdaten der Produktion verwenden, um die Prozesse zu verbessern und Wartungsteams können Daten über den Systemzustand einsetzen, um mögliche Geräte- oder Anlagenstörungen zu beheben.
Eines der am meisten verbreiteten Datenübermittlungsprotokolle ist Message Queueing Telemetry Transport (MQTT), das ein Publish/Subscribe-Messaging-Protokoll ist. Es wird häufig in der M2M-Kommunikation (machine-to-machine) eingesetzt, um Daten von verbundenen Geräten zu sammeln und diese Daten an die Beteiligten weiterzuleiten. MQTT bietet eine robuste Datenübertragungsplattform. Dadurch wird es zur idealen Lösung für Hersteller, die große Datenmengen zwischen den Systemen in ihren Werken und/oder entfernten Orten wie Kundenstandorten oder Drittanbietern übermitteln müssen.
Logistikunternehmen haben inzwischen erkannt, wie wertvoll es ist, Gerätedaten (wie Bilder oder Daten von bildbasierten Barcode-Lesegeräten) zu extrahieren und an operative Analyse-Engines weiterzuleiten – unabhängig davon, ob sich sie sich vor Ort oder in der Cloud befinden oder per Fernzugriff auf sie zugegriffen wird. Unternehmen mit mehreren Standorten können die Daten entweder zusammengefasst oder auf Standortebene einsehen. Dabei soll die von den IIoT-Geräten erzeugte Fülle an Daten zur Verbesserung der Geschäftsprozesse eingesetzt werden.
Effiziente und sichere Datenleitung
Systeme in IoT-Umgebungen erzeugen viele Daten, die weitergeleitet werden müssen. MQTT wurde als ereignisbasiertes Protokoll mit geringem Overhead konzipiert, um die Anforderungen dieser Umgebungen hinsichtlich großer Volumina und geringer Latenz effizient zu bewältigen. Das bedeutet, dass es viele Daten schnell versenden kann, ohne dabei ein zu hohes Maß an Bandbreite zu verwenden, und gleichzeitig kompakter ist als andere Protokolle. Alle Mitteilungen werden über eine Verbindung übertragen. Dadurch kommt es zu keiner zusätzlichen Belastung des Netzwerks, die entstehen würde, wenn mehrere Verbindungen für jedes Gerät geöffnet würden. Das vereinfacht nicht nur die Skalierung von einem Gerät bis zu einem Produktionsstandard, sondern verringert auch die Netzwerklast. Gleichzeitig wird eine zusätzliche Sicherheitsebene geboten, die alle Verbindungen nachverfolgt und die Sicherheitsdaten und -zertifikate verarbeitet.
Der geringe Overhead von MQTT bietet viele Möglichkeiten! Da auf Client-Seite kein hohes Maß an Verarbeitungsleistung durchgeführt werden muss, ist es das ideale Protokoll für Geräte mit begrenzter Speicher- und Batteriekapazität. Dieser geringe Overhead bedeutet auch, dass MQTT hervorragend geeignet ist, um in sehr großen Umgebungen mit hohem Volumen aufgerüstet und eingesetzt zu werden. Im Vergleich zu anderen Abfrageprotokollen leitet das Publish/Subscribe-Protokoll von MQTT mehr Daten mit weniger Bandbreite weiter. Sicherheitstechnisch ist MQTT durch sein berechtigungsbasiertes Sicherheitssystem gut geschützt und gewährleistet, dass keine Daten verloren gehen oder dupliziert werden.
MQTT wird in der Logistik geschätzt
Nachdem wir nun über die Vorteile Bescheid wissen, könnte man sich fragen, wo MQTT heute zum Einsatz kommt. Es wurde zuerst in der Öl- und Gasindustrie verwendet, hat aber dann auch andere Branchen erobert. So findet es nun in großen Unternehmen wie Facebook, Amazon und Walmart Anwendung. MQTT wird in vielen beliebten SCADA-Systemen (Supervisory Control and Data Acquisition) wie Ignition und Chariot verwendet. Mit diesen SCADA-Systemen können Handelslogistik- und E-Commerce-Fulfillment-Unternehmen sowie externe Logistikanbieter ihre betrieblichen Logistikabläufe steuern und überwachen.
Edge Intelligence (EI), die neue Lösung von Cognex zur Überwachung von Systemleistung und Geräten, bietet einfache und intuitive MQTT-Datenübermittlungsmöglichkeiten. Der Einsatz des MQTT-Protokolls zur Übertragung von Geräte- und Leistungsdaten ist für Logistikunternehmen aufgrund seines leichtgewichtigen Overhead und seines flexiblen Einsatzes in vielen IoT-Anwendungen bedeutend. Darüber hinaus weist es aufgrund seines Sicherheitsmodells ein geringes Risiko auf. Die umfangreichen Gerätedaten werden von Steuerungsanwendungen (wie Ignition) verbraucht, wo sie weiter analysiert werden können. So tragen sie zur Erkennung und Lösung von Leistungs- und Durchsatzproblemen bei und liefern Hinweise auf die Ursachen von Anlagenverschleiß, der proaktiv anstatt reaktiv behoben werden kann. Mit den Erkenntnissen aus der Analyse können Logistikunternehmen ihre Abläufe kontinuierlich optimieren und die Qualität ihres Betriebes steigern.
