Für Bauunternehmen kann es zu Betriebsverzögerungen führen, wenn sie nicht wissen, wann der Beton fertig ist. Aber mit unseren vernetzten digitalen IoT-Lösungen wie dem Axelsson Cloud Consulting, das für die Thomas Concrete Group, einen weltweit führenden Hersteller und Vertreiber von hochwertigem Transportbeton für gewerbliche und private Kunden, gebaut wurde, kann die Materialbereitschaft fast sofort bestimmt und eine bereitgestellt werden Kontinuierliche Momentaufnahme des historischen und aktuellen Zustands des Materials in Echtzeit, wodurch neue und datengesteuerte Einblicke für die Kunden des Kunden ermöglicht werden, die Abfall erheblich reduzieren, die Effizienz verbessern und die Vorlaufzeiten auf Baustellen verkürzen können.

Betonunternehmen setzen zunehmend auf digitale Lösungen, um ihren Betrieb effizienter, kostengünstiger und kundenfreundlicher zu gestalten. Mit Hilfe von IoT-Sensoren, niederfrequenten Netzwerkprotokollen und der Cloud können sie den Kunden zum Beispiel genaue Einblicke geben, wann ihr Beton geliefert wird und wie stark die Mischung ist oder prognostiziert wird Zeit.

In dieser Fallstudie untersuchen wir, wie unsere Cloud-native IoT-Lösung der Thomas Concrete Group geholfen hat, einen einzigartigen Wettbewerbsvorteil zu erlangen, indem sie IoT-Sensoren, IoT-Netzwerke und die vollen Möglichkeiten der Cloud nutzt, um den inhärenten Wert von Sensor- und Organisationsdaten, um es ihren Kunden zu ermöglichen, die Betonfestigkeit genau zu überwachen, so einfach wie die Überprüfung des Wetters.

Die Herausforderung: Materialfestigkeit effizient messen

In der vorherigen Arbeitsweise war die Thomas Concrete Group nicht in der Lage, Kunden ohne umfangreiche und teure manuelle praktische Analysen und Messungen aussagekräftige Erkenntnisse über die Eigenschaften ihres Betons zu liefern, was bedeutete, dass die Bauherren oft länger als nötig warteten Stellen Sie sicher, dass das Material im Konstruktionsteil stark genug ist, um die Sicherheitsschwellen zu erfüllen. Beispielsweise würden Bauherren ohne genaue Erkenntnisse den Beton bis zu einer Härte von 46 oder 47 Megapascal aushärten lassen, obwohl 40 MPa ausreichen würden, was zu unnötigen Wartezeiten für jedes einzelne Bauteil führt, die sich summieren können auf Stunden, Tage und sogar Wochen im Laufe eines Bauprojekts, wodurch sich die gesamte Projektumsetzungszeit verlängert. Erst dann konnten sie mit der nächsten Bauphase fortfahren, beispielsweise dem Aufstocken eines Gebäudes.

Im alten Betriebsmodus wurde ein Service angeboten, bei dem Daten zu Materialeigenschaften gesammelt wurden, aber dafür musste ein Berater physisch zu jeder Projektbaustelle reisen, manuell ein Sensorkabel in den Beton legen, das mit einer Offline-Messbox verbunden war, und Gehen Sie später zu derselben Seite zurück, extrahieren Sie die Daten aus der Box auf einen USB-Stick und stecken Sie den USB-Stick dann in einen PC, wo die gesammelten Daten manuell analysiert wurden.

Die Lösung: Eine moderne und vernetzte industrielle IoT-Lösung powered by Azure

Wir haben uns vorgenommen, diesen ineffizienten manuellen Prozess durch eine vernetzte, Azure-gestützte, daten- und ereignisgesteuerte industrielle IoT-Lösung zu ersetzen, die detaillierte Echtzeit-Einblicke und Analysen über die Betonmischung bequem vom Büro aus bietet. Es ermöglichte auch zusätzliche wertschöpfende Funktionen wie Prognosen basierend auf der Umgebungstemperatur vor Ort.

Um die Echtzeitüberwachung zum Leben zu erwecken, haben wir drahtlose IoT-Sensoren in bestimmten Kombinationen eingesetzt, die die Festigkeit des Betons während des Aushärtens messen.

Grundlagen schaffen: Planung, Anforderungserfassung und Erfolgsfaktoren

Um ehrlich zu sein, scheitern die meisten IoT-Projekte und viele verlassen die Experimentierphase gar nicht. Dies geschieht, wenn die Daten- und Lösungsarchitektur nicht für den speziellen Anwendungsfall ausgelegt ist, den eine bestimmte Workload erfordert. Unser ganzheitlicher Ansatz wurde auf die spezifischen Bedürfnisse der Thomas Concrete Group und ihrer Kunden zugeschnitten und ist ein wichtiger Grund dafür, dass das Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil in der Branche erlangen konnte. Digitalisierung allein führt nicht zum Erfolg – sie muss richtig gemacht werden.

Der erste Schritt für Axelsson Cloud Consulting bei der Entwicklung einer IoT-Lösung zur Fernerfassung, -speicherung und -berechnung der Materialstärke für die Thomas Concrete Group bestand darin, die wichtigsten Erfolgsfaktoren zu identifizieren. Dies würde es uns ermöglichen, Fallstricke zu vermeiden und das volle digitale Geschäftspotenzial des IoT in Bezug auf diesen speziellen Anwendungsfall freizusetzen. Nach diesem Überprüfungsprozess haben wir einen Lösungsvorschlag erstellt, der unsere Empfehlungen für Sensoren, Konnektivität, Datenanforderungen, Speicher, Geräteverwaltung, Anwendungs- und Kommunikationsprotokolle, Edge-Architektur, einschließlich Offline-Fähigkeit im Falle eines vorübergehenden Verbindungsverlusts, IoT-Plattform und Module umriss . Von dort aus konnten wir den Stromverbrauch und die erwartete Akkulaufzeit sowie die Gesamtkosten genau vorhersagen.

Nachdem wir uns gemeinsam mit der IT-Abteilung der Thomas Concrete Group über die technischen Aspekte entschieden hatten, war es an der Zeit, die Lösung zu implementieren. Hier haben wir die Soft- und Hardwarearchitektur so gestaltet, dass sie den geschäftlichen Anwendungsfall im realen Leben erfüllt. Für diese spezielle Anwendung haben wir Azure EventHub, serverlose Azure Functions, Azure Kubernetes Service, Azure Premium SSD Managed Disks, Crate DB für Zeitreihendaten sowie Azure DevOps für Continuous Integration und Deployment und Azure vollständig und als Best Practice genutzt Cosmos DB für einheitliche Geschäftsdaten, einschließlich Auftrags-, Produkt-, Projekt- und Rezeptdaten.

Azure IoT Hub spielte eine zentrale Rolle in der Sensorarchitektur und wurde für die Geräteverwaltung, die ereignisgesteuerte Datenerfassung von Sensordaten in der Cloud-nativen Sensorarchitektur sowie für das Senden von Cloud-zu-Gerät-Nachrichten wie Firmware-Anweisungen verwendet Aktivieren oder Deaktivieren bestimmter Gerätefunktionen bei Bedarf, wie z. B. Trigger, um die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen, damit die Anzahl der Nachrichten, normalerweise 140 übertragene Uplink-Nachrichten pro Tag, die gesetzliche Grenze innerhalb des ISM-Bands, in dem sowohl SigFox als auch LoRaWAN betrieben werden, nicht überschreitet schreibt vor, dass die maximale mittlere Übertragungszeit 1% der Netzwerkbandbreite nicht überschreiten sollte.

In der frühen Experimentierphase wurden Konnektivitätstests durchgeführt, um zu validieren, ob die öffentliche IoT-Infrastruktur ausreichen würde oder nicht, um sicherzustellen. Die Auswahl eines dedizierten IoT-Kommunikationsprotokolls und -Netzwerks wurde zu einer einfachen Wahl und basierte auf den bekannten inhärenten Vorteilen der niederfrequenten Funkkommunikation, die sich auch in realen Tests zeigten, wie z. B. lange Batterielebensdauer und die Fähigkeit, Hindernisse wie Wände und Decken zu durchdringen , im Gegensatz zu Hochfrequenz-Mobilfunknetzen wie 4G/LTE und 5G, die Akkulaufzeit und Reichweite für hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten opfern. Die Tests, die wir zusammen mit dem Kunden durchgeführt haben, haben gezeigt, dass die inhärenten Vorteile von IoT-Netzwerken wie lange Akkulaufzeiten durchaus vorhanden sind, aber auch, dass vorzugsweise ein lokales Gateway verwendet werden sollte, z. B. an einer zentralen Stelle wie einem Büro im Projekt Website, um die bestmöglichen Ergebnisse und Abdeckung für die Endbenutzer sicherzustellen, eine gute Passform für SigFox und LoRaWAN sowieso, da Pakete an alle sichtbaren Gateways gesendet werden.

In Zusammenarbeit mit dem Kunden wurde auch während dieser Zeit und nach der Erfassung der Anforderungen entschieden, dass sowohl SigFox- als auch LoRaWAN-Kommunikationsprotokolle von der angeschlossenen Lösung unterstützt werden sollten und dass ein Hardwareanbieter ausgewählt werden sollte, der vorzugsweise bereits beide 868 herstellt MHz für europäische Märkte und 433-MHz-zertifizierte Sensorgeräte für die bevorstehende Markteinführung in Nordamerika, und dass dieselbe Cloud-Architektur auf optimierte und einheitliche Weise für alle Märkte mit minimalen oder keinen zusätzlichen Änderungen an der Architektur verwendet werden sollte.

Wie wir eine robuste und datengesteuerte Cloud-native IoT-Lösung in Azure erstellt haben

Während des gesamten Implementierungsprozesses haben wir das Verhalten und die Leistung der Lösung und Architektur validiert. Dadurch konnten wir bei Bedarf Anpassungen vornehmen und die Funktionalität und Sicherheit Ende-zu-Ende gewährleisten.

Real-Life-Tests der Lösung fanden im hundertprozentigen und akkreditierten Labor der Thomas Concrete Group für Materialtests sowie Forschung und Entwicklung statt. Die Tests umfassten die Überwachung von Beton, der in Würfel gegossen wurde, sowohl mit den IoT-Sensoren als auch mit Kabeln in der neuen vernetzten Lösung sowie der alten und bewährten Lösung, die mit der Offline-„Box“ verbunden war, um die Ergebnisse zu validieren und später abzuzeichnen .

Ein wichtiger Aspekt für den Endanwender in der neuen Lösung war, das passende Projekt, Auftrag und Auftragszeilenprodukt aus dem ERP auswählen zu können. Es war klar, dass die bestehende Pull-basierte Lösung für einheitliche Daten, die Azure Data Factory mit Azure Data Bricks für die Datentransformation nutzt, nicht akzeptabel wäre, eine Echtzeitintegration war erforderlich. Wir haben Azure Integration Services, Azure Logic Apps, Azure Integration Accounts und Azure Functions genutzt, um eine ereignisgesteuerte und serverlose Unternehmensintegration für die Erfassung von Bestelldaten aus dem ERP in Echtzeit zu implementieren und so Bestellungen und deren Produkte im auswählbar zu machen Präsentationsschicht, Sekunden oder weniger, nachdem sie im Quellsystem erstellt wurde.

Eine weitere Anforderung war, dass die Endbenutzer Berichte im PDF-Format von durchgeführten Messungen herunterladen können, einschließlich Festigkeitsentwicklungskurven, der Materialtemperatur während des Messverlaufs und mehr, in mehreren Sprachen in einem pdf. Das Erstellen dynamischer PDFs kann oft eine lästige Pflicht sein und besonders schwierig sein, wenn sie stark stilisiert ist. Für diesen Fall haben wir die Verwendung einer virtuellen Razor-Ansichts-Engine eingeführt, die den Inhalt basierend auf .cshtml-Ansichtsvorlagen im Speicher rendert, bevor er in ein PDF-Byte-Array konvertiert wird, wobei die Vorteile ein stark typisiertes (virtuelles) Frontend sowie reguläres HTML, CSS sind und JS zum Rendern des PDF-Layouts auch im Backend, was die teilweise Wiederverwendung des vorhandenen Codes ermöglichte, der zur Visualisierung der Ergebnisse im Frontend verwendet wurde, während gleichzeitig sichergestellt wurde, dass die in den unterstützten Märkten verwendeten Sprachen wie erwartet gerendert wurden.

Gemeinsam mit dem Kunden diskutierte und implementierte Axelsson Cloud Consulting auch eine neue Möglichkeit, die Vorteile der neuen digitalen Dienste abzurechnen. Es wurde ein Abonnementmodell implementiert, bei dem verschiedene Ebenen Zugriff auf bestimmte Funktionssätze gewähren, wobei die Validierung in einer ASP.NET Core-Middleware stattfindet, wodurch Anfragen verhindert werden, bevor sie den API-Controller erreichen, es sei denn, sie wurden von einem Kunden mit dem entsprechenden Zugriff und Abonnement gestellt Ebene, um auf die angeforderte Funktion zuzugreifen.

Lieferung unter Zeitdruck und trotz hoher Fehlerquote

Axelsson Cloud Consulting erhielt den Auftrag, bis Anfang des Folgejahres eine marktreife Lösung auszuliefern, fünf Monate zuvor gab es den entscheidenden Startschuss für die Implementierungsphase. Natürlich wussten wir genau, dass die meisten IoT-Projekte nicht vom Proof-of-Concept zum greifbaren Geschäftswert in der Produktion gelangen. Aber mit unserem Know-how in den vorhandenen Technologien und einer Methodik mit nachgewiesener Erfolgsbilanz – nachdem wir bereits zuvor die Fertigstellung der Echtzeit-Asset-Tracking-Lösung geleitet hatten – waren wir zuversichtlich, die Arbeit pünktlich zu erledigen.

Mit einem kurzen Zeitaufwand angesichts des ziemlich umfangreichen Umfangs, einschließlich IoT-Tests, Implementierung und Validierung, REST-API-Design, umfangreichem Software-Engineering und Modernisierung der jahrzehntealten Legacy-Software sowie Frontend- und Presentation-Layer-Entwicklung und angesichts der Größe des damaligen Axelsson Cloud Consulting-Teams, bestehend aus jeweils einem Sr. Solution Architect / Backend Engineer, einem Sr. Frontend Engineer und einem Backend Engineer, wurde uns schnell klar, dass wir sicherstellen mussten, dass Engpässe auf ein absolutes Minimum reduziert werden mussten, um liefern zu können das Projekt zum gewünschten Zeitpunkt auf den Markt brachte und dass wir kontinuierlich schnelles und zeitnahes Feedback zu den Ergebnissen in den Testumgebungen benötigten. Zum Glück haben alle Beteiligten Zeit und Mühe investiert, um das Projekt zum Erfolg zu führen, einschließlich der PO.

Wir stellten fest, dass auch eine schnelle und zeitnahe Kommunikation mit dem Labor erforderlich war und dass wir nicht immer dieselbe Sprache sprachen. Um die Dinge einfach zu halten, haben wir eine gemeinsame Excel-Datei erstellt, anhand derer wir den modernisierten Aushärtungsalgorithmus validiert und getestet haben. Es mag einfach erscheinen, aber Excel war ein gemeinsamer Nenner, den sowohl Ingenieure als auch Laborexperten verstanden und verstanden, wodurch die Test- und Implementierungsphase beschleunigt wurde.

Wie wir dem Kunden zu einem neuen Wettbewerbsvorteil verholfen haben

Die vom Axelsson Cloud Consulting-Team für die Thomas Concrete Group bereitgestellte digitale moderne Cloud-native industrielle IoT-Lösung digitalisierte einen hochgradig manuellen Prozess mit einer modernen, Cloud-gestützten und vernetzten Lösung, die ihren Kunden neue digitale Erkenntnisse ermöglicht und ihnen ermöglicht, besser und schneller zu bauen , während es sein Geschäfts- und Serviceangebot für seine Kunden grundlegend verbessert und neue digitale Geschäftsmodelle für den Kunden ermöglicht – pünktlich, innerhalb des Budgets und skalierbar.

Jetzt können die Kunden der Thomas Concrete Group aus der Ferne präzise datengesteuerte Einblicke in den Fortschritt und den Stand ihrer Bauprojekte erhalten, was durch den richtigen Einsatz von Cloud-nativen Diensten und Produkten in Azure- und IoT-Netzwerken jederzeit und überall möglich ist, was Bauherren ermöglicht Reduzieren Sie Zeitverschwendung und fahren Sie ohne Verzögerung fort, was Zeit und Geld spart.

Es ist eine Win-Win-Situation: Die Thomas Concrete Group ermöglicht ihren Kunden, durch digitale Technologien effizienter denn je zu wirtschaften – ein erheblicher Wettbewerbsvorteil in einer sich langsam entwickelnden Branche.

Genau wie in unserer Real-Time Asset Tracking-Lösung wurde CrateDB als integraler Bestandteil der Architektur zum Speichern halbstrukturierter Sensordaten verwendet. Sie können mehr darüber lesen, wie wir die Datenbank für diese spezielle industrielle IoT-Fallstudie verwendet haben Hier.

Nach der Einführung der Lösung auf den europäischen Märkten berichtete die nordamerikanische Nachrichtenagentur Enterprise IoT Insights auch darüber, wie Digital-, Cloud- und IoT-Technologien zur Digitalisierung von Geschäftsprozessen und Lieferketten eingesetzt wurden. Lesen Sie mehr Hier.

Bei IoT-Konnektivität und -Lösungen geht es darum, mit weniger mehr zu erreichen, was neben Effizienzgewinnen entscheidend sein wird, um die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, wenn wir uns dem Jahr 2030 nähern. Möchten Sie mehr erfahren? Abonniere unseren Newsletter um unsere Experteneinblicke sowie kommende Fallstudien direkt in Ihren Posteingang zu bekommen.