Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten von Installationspositionen für ein Netzwerkgerät, insbesondere ein Gateway oder ein Edge Device, wobei das Netzwerkgerät ausgestaltet ist, jeweils eine Kommunikationsverbindung mit einem ersten Funknetzwerk und mindestens einem weiteren Funknetzwerk zu etablieren. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System, welches zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Feldgeräte bekannt geworden, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Prozessautomatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, bzw. Sensoren. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, pH-Messung, Füllstandmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.

Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.

In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über Kommunikationsnetzwerke wie beispielsweise Feldbusse (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) mit übergeordneten Einheiten verbunden. Normalerweise handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um Leitsysteme (DCS) bzw. Steuereinheiten, wie beispielsweise eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Die von den Feldgeräten, insbesondere von Sensoren, erfassten Messwerte werden über das jeweilige Bussystem an eine (oder gegebenenfalls mehrere) übergeordnete Einheit(en) übermittelt. Daneben ist auch eine Datenübertragung von der übergeordneten Einheit über das Bussystem an die Feldgeräte erforderlich, insbesondere zur Konfiguration und Parametrierung von Feldgeräten sowie zur Ansteuerung von Aktoren.

Im Zuge der Industrie 4.0, bzw. lloT („Industrial Internet of Things“) werden die von den Feldgeräten erzeugten Daten auch häufig direkt aus dem Feld mithilfe von Netzwerkgeräten, welche beispielsweise als „Edge Devices“ oder „Gateways“ bezeichnet werden, erhoben und automatisiert an eine zentrale cloudfähige Datenbank (auch vereinfacht „Cloud“ genannt) übermittelt, auf welcher sich eine oder mehrere Applikationen befinden. Auf diese Applikationen, welche beispielsweise Funktionen zur Visualisierung und weiteren Bearbeitung der auf der Datenbank gespeicherten Daten bieten, kann von einem Benutzer mittels Internet zugegriffen werden.

Diese Netzwerkgeräte weisen häufig mehrere Funkeinheiten auf, über welche die von den Feldgeräten erhaltenen Daten über Funkverbindungen an weitere Einheiten, bspw. an die Cloud, übermittelt werden. Hierzu ist die Installationsposition eines Netzwerkgeräts von fundamentaler Bedeutung. Ist an der Installationsposition eine Funkverbindung nicht, oder nicht zuverlässig, etablierbar, so können die Daten mitunter nicht, oder nicht vollständig, übertragen werden.

Aus der EP 3060964 A2 ist ein Verfahren bekannt, in welchem ein Netzwerkgerät an mehreren Ortspositionen die Feldstärken von einem oder mehreren Funknetzwerken bestimmt. Anhand der gemessenen Feldstärken kann so ein geeigneter Installationsort für das Netzwerkgerät bestimmt werden. Nachteil dieser Methode ist es, dass die Feldstärken der Funknetzwerke alleine nicht ausreichend sind, um einen optimalen Installationsort für ein Netzwerkgerät zu bestimmen. Beispielsweise werden weitere Parameter, wie bspw. Mobilfunkkosten, nicht berücksichtigt. Auch erfolgt die Festlegung des Installationsorts basierend auf einer einmaligen Messung an einer Ortsposition.

Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches es erlaubt, einen optimalen Installationsort für ein Netzwerkgerät, welches mit mindestens zwei unterschiedlichen Funknetzwerken verbunden werden soll, zu ermitteln.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bewerten von Installationspositionen für ein Netzwerkgerät, insbesondere ein Gateway oder ein Edge Device, gelöst, wobei das Netzwerkgerät ausgestaltet ist, jeweils eine Kommunikationsverbindung mit einem ersten Funknetzwerk und mindestens einem weiteren Funknetzwerk zu etablieren, umfassend

- Mehrfaches Erfassen, zu mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkten, von mindestens einem ersten Parameter eines ersten Funknetzwerks und mindestens je einem weiteren Parameter aus einem oder mehreren weiteren Funknetzwerken;

- Zuordnen einer dreidimensionalen Ortsposition betreffend den Ort des Erfassens zu jedem der ersten Parameter und der weiteren Parameter;

- Auswerten der erfassten ersten Parameter, der erfassten weiteren Parameter und der jeweils zugeordneten dreidimensionalen Ortspositionen gemäß mindestens einem vorgegebenen Optimierungskriterium zum Bewerten von jeder der dreidimensionalen Ortspositionen hinsichtlich einer Eignung als potentielle Installationsposition für das Gateway.

Erfindungsgemäß wird also für jedes der Funknetzwerke, mit welchem sich das Netzwerkgerät verbinden lässt, mindestens zweimal ein erster Parameter und mindestens ein weiterer Parameter erhoben. Der entsprechende Parameter betrifft Eigenschaften und/oder die Performance des jeweiligen Funknetzwerks. Durch das mehrfache, zeitlich verschiedene Erfassen und anschließende Auswerten der Parameter lassen sich Eignungsgrade der jeweiligen Ortspositionen, an welchen die entsprechenden Parameter erfasst wurden, für potentielle Installationspositionen auf zuverlässige Art und Weise bestimmen.

Unterschiedliche Funknetzwerke unterscheiden sich beispielsweise in dem verwendeten Protokoll oder der verwendeten Technologie, bspw. WiFi/WLAN, Bluetooth, WirelessHART, ZigBee, 2G, 3G, LTE, 5G, o.ä.

Unterschiedliche Funknetzwerke können sich aber auch, im Falle dass ein Mobilfunknetzwerk verwendet wird, in der Wahl des Mobilfunknetzanbieters unterscheiden.

Es können neben den Parametern betreffend die Funknetzwerke Metadaten zur Bewertung einer Installationsposition herangezogen werden. Beispielsweise können solche Metadaten meteorologische Daten sein, bspw. Wetterdaten für den jeweilige Installationsstandort. Auch Metadaten beinhaltend Daten von Firmenprozessen (Wartungsdaten, etc.) können für die Beurteilung der Geeignetheit eines potentiellen Installationsorts verwendet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der mindestens eine erste Parameter und/oder der mindestens eine weitere Parameter einer der folgenden ist:

- Ein Energieparameter, insbesondere eine Signalstärke,

- Ein Ökonomische Parameter, insbesondere Durchschnittliche Kosten pro Zeiteinheit und/oder pro übertragener Dateneinheit,

- Eine Anzahl von Fehlversuchen bei einem Etablieren einer Kommunikationsverbindung zu dem entsprechenden Funknetzwerk,

- Eine durchschnittliche Übertragungsrate.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass dem erfassten mindestens einen ersten Parameter und dem erfassten mindestens einen weiteren Parameter Zeitstempel zugeordnet werden, umfassend den Zeitpunkt der Erfassung des entsprechenden ersten Parameters oder weiteren Parameters. Die Zeitstempel können ebenfalls in die Auswertung der Parameter miteinfließen. Beispielsweise kann anhand der Zeitstempel nachvollzogen werden, zu welchem Zeitpunkt ein Funknetzwerk verfügbar, bzw. nicht verfügbar, war und/oder ob es (regelmäßige) Zeitpunkte gab, an welchem die Signalstärke eines Funknetzwerkes höher oder niedriger als der gemessene Durchschnittswert war.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der mindestens eine erste Parameter und/oder der mindestens eine weitere Parameter durch mindestens ein mobiles Gerät, insbesondere ein Smartphone, und/oder durch das Netzwerkgerät erfasst werden. Das Erfassen des mindestens einen ersten Parameters und/oder des mindestens einen weiteren Parameters umfasst bevorzugterweise ein Messen des mindestens einen ersten Parameter und/oder des mindestens einen weiteren Parameters mittels des mindestens einen mobilen Geräts und/oder mittels des Netzwerkgeräts und/oder ein Abrufen des mindestens einen ersten Parameter und/oder des mindestens einen weiteren Parameters von mindestens einem Server. Beispielsweise können ökonomische Parameter, wie die durchschnittlichen Kosten pro Zeiteinheit und/oder pro übertragener Dateneinheit, von einem Server des entsprechenden Mobilfunknetzanbieters bezogen werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Netzwerkgerät oder das mobile Gerät den Schritt des Auswertens durchführt, oder wobei das Netzwerkgerät, bzw. das mobile Gerät, den jeweils erfassten mindestens einen ersten Parameter und mindestens einen weiteren Parameter und die jeweils zugeordneten dreidimensionalen Ortspositionen an eine cloudbasierte Plattform übermittelt, wobei der Schritt des Ausführens auf der cloudbasierten Plattform durchgeführt wird. Als cloudbasierte Plattform wird ein über das Internet kontaktierbarer Server bezeichnet, auf welchem eine Vielzahl von Applikationen ablaufen. Die Auswertung der Parameter wird mittels einer solchen Applikation vorgenommen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das mindestens eine Optimierungskriterium eines der folgenden ist: - Verfügbarkeit des ersten und/oder des mindestens einen weiteren Funknetzwerks an einer Installationsposition. Hierfür werden insbesondere eine oder mehrere der Parameter „Energieparameter“, „Anzahl an Fehlversuchen“ und „Durchschnittliche Übertragungsrate“ erfasst und ausgewertet.

- Zuverlässigkeit einer etablierten Kommunikationsverbindung mit dem ersten Funknetzwerk und/oder dem mindestens einen weiteren Funknetzwerks an einer Installationsposition. Hierfür werden insbesondere eine oder mehrere der Parameter „Anzahl an Fehlversuchen“ und „Durchschnittliche Übertragungsrate“ erfasst und ausgewertet.

- Energieverbrauch einer etablierten Kommunikationsverbindung mit dem ersten Funknetzwerk und/oder dem mindestens einen weiteren Funknetzwerks an einer Installationsposition. Hierfür werden insbesondere Energieparameter erfasst und ausgewertet.

- Betriebskosten einer etablierten Kommunikationsverbindung mit dem ersten Funknetzwerk und/oder dem mindestens einen weiteren Funknetzwerks an einer Installationsposition. Hierfür werden insbesondere ökonomische Parameter erfasst und ausgewertet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Bewerten von jeder der dreidimensionalen Ortspositionen eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen durchgeführt wird:

- Auswahl einer Installationsposition für das Netzwerkgerät. Hierfür wird insbesondere nach einem oder allen der obig beschriebenen Optimierungskriterien ausgewertet.

- Festlegen von mindestens einem optimalen Zeitraum für eine Datenübertragung über das erste Funknetzwerk und/oder über das mindestens eine weitere Funknetzwerk an der Installationsposition. Hierfür wird insbesondere nach den Optimierungskriterien

„Verfügbarkeit“ und/oder „Zuverlässigkeit einer etablierten Kommunikationsverbindung“ ausgewertet. - Auswahl eines Providers für das erste Funknetzwerk und/oder für das mindestens eine weitere Funknetzwerk. Hierfür wird insbesondere nach dem Optimierungskriterium „Betriebskosten einer etablierten Kommunikationsverbindung“ ausgewertet.

- Auswahl einer Übertragungstechnologie für das erste Funknetzwerk und/oder für das mindestens eine weitere Funknetzwerk. Hierfür wird insbesondere nach einem oder allen der obig beschriebenen Optimierungskriterien ausgewertet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das erste Funknetzwerk ein lokales Funknetzwerk, insbesondere basierend auf einem WLAN-Protokoll, oder ein Kurzreichweitenfunknetzwerk, insbesondere Bluetooth, WirelessHART, LoRaWAN oder ZigBee ist, und wobei das zweite Funknetzwerk ein Mobilfunknetz ist. Alternativ sind das erste Funknetzwerk und das zweite Funknetzwerk Mobilfunknetze, wobei sich insbesondere die Provider und/oder die verwendeten Übertragungstechnologien des ersten Funknetzwerks und des zweiten Funknetzwerks unterscheiden. Alternativ sind das erste Funknetzwerk und das zweite Funknetzwerk lokale Funknetzwerke, insbesondere basierend auf einem WLAN-Protokoll, oder ein Kurzreichweitenfunknetzwerk, wobei sich insbesondere die verwendeten Übertragungstechnologien, bzw. die verwendeten Protokolle des ersten Funknetzwerks und des zweiten Funknetzwerks unterscheiden.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei dem zumindest einen ersten Parameter und dem zumindest einen weiteren Parameter Gewichtungen zuordenbar sind, wobei die Gewichtungen in den Schritt des Auswertens miteinfließen.

Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein System gelöst, welches zum Durchführen erfindungsgemäßen ausgestaltet ist. Das System umfasst ein Netzwerkgerät, insbesondere ein Edge Device oder ein Gateway und eine Bedieneinheit, wobei das Netzwerkgerät und/oder die Bedieneinheit zum Erfassen des mindestens einen ersten Parameters und/oder des zumindest einen weiteren Parameters ausgestaltet ist. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, in welchem ein erster und ein zweiter Anwendungsfall beschrieben werden; und

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems.

In Fig. 1 ist eine Anlage der Prozessautomatisierung gezeigt. Mehrere Feldgeräte FG1 , FG2, FG3 sind hier in verschiedenen Messstellen installiert und erfassen physikalische Messgrößen eines verfahrenstechnischen Prozesses. Um die Daten der Feldgeräte FG1 , FG2, FG3 online verfügbar zu machen, bspw. auf einer cloudbasierten Plattform CP, soll ein Netzwerkgerät NG in Gestalt eines Edge Devices in der Anlage A installiert werden. Das Edge Device dient dazu, Daten der Feldgeräte FG1 , FG2, FG3 zu sammeln und über ein erstes Funknetzwerk FN1 an die cloudbasierte Plattform CP zu übermitteln. Bei dem ersten Funknetzwerk FN1 handelt es sich beispielsweise um ein Mobilfunknetzwerk. Die Daten der Feldgeräte FG1 , FG2, FG3 werden mittels eines weiteren Funknetzwerks F2 von den Feldgeräten FG1 , FG2, FG3 gesammelt. Bei dem weiteren Funknetzwerk handelt es sich beispielsweise um Bluetooth.

In der Anlage A stehen mehrere geographische Ortspositionen OP1 , OP2, OP3 zur Verfügung, an welchen ein Einbau des Netzwerkgeräts NG möglich ist und welche daher als potentielle Installationsorte in Frage kommen. Um den optimalen Installationsort unter diesen Ortpositionen OP1 , OP2, OP3 zu bestimmen, sucht ein Servicetechniker ST diese Ortspositionen OP1 , OP2, OP3 nacheinander auf. An jeder der Ortspositionen OP1 , OP2, OP3 erfasst er mittels eines mobilen Geräts MG, beispielsweise eines Smartphones, Parameter beider Funknetzwerke FN1 , FN2. Im Konkreten erfasst er Energieparameter beider Funknetzwerke, insbesondere die Signalstärken (bei dem weiteren Funknetzwerk F2 die Bluetooth-Signalstärken der in der Anlage A eingebauten Feldgeräte FG1 , FG2, FG3).

Diese Messung wird zu mehreren Zeitpunkten (bzw. an mindestens einem weiteren Zeitpunkt). Die gemessenen Parameter überträgt das mobile Gerät MG an die cloudbasierte Plattform CP, welche die Auswertung der gemessenen Parameter vornimmt. Alternativ führt das mobile Gerät MG die Auswertung selbst aus. Die Auswertung erfolgt hinsichtlich eines Optimierungskriteriums, konkret hinsichtlich Verfügbarkeit des ersten und des weiteren Funknetzwerks (FN1 , FN 1 FN2) an den jeweiligen Ortspositionen OP1 , OP2, OP3. Hierbei zeigt sich, dass die Ortsposition OP1 zwar die absolut gemessen höchsten Signalstärken aufweist, jedoch diese mitunter sehr schwanken. Die Ortsposition OP2 zeigt ähnlich starke absolute Signalstärken, wobei diese jedoch nur sehr wenig schwanken. Die Ortsposition OP3 zeigt relativ schwache Signalstärken bei Funknetzwerke FN1 , FN2. Nach erfolgter Auswertung wird dem Servicetechniker ST die Ortsposition OP2 als optimaler Installationsort vorgeschlagen.

Nach Installation des Netzwerkgeräts NG an der Ortsposition OP2, siehe Fig. 2, wird die Übertragung über beide Funknetzwerke FN1 , FN2 weiter optimiert. Hierfür misst das Netzwerkgerät NG über einen längeren Zeitraum mehrmals (bspw. mehrmals am Tag über mehrere Wochen) weitere Parameter der Funknetzwerke FN1 , FN2. Beispielsweise werden erneut die Signalstärken der beiden Funknetzwerke FN2, FN2, sowie zusätzlich eine Anzahl von Fehlversuchen bei einem Etablieren einer Kommunikationsverbindung zu dem entsprechenden Funknetzwerk FN1 , FN2 bestimmt. Durch eine Auswertung (welche von dem Netzwerkgerät NG selbst oder der cloudbasierten Plattform CP) durchgeführt werden ideale Zeitpunkte zur Datenübertragung, sowohl zum Abruf der Daten von den Feldgeräten FG1 , FG2, FG3 über das weitere Funknetzwerk FN2, als auch zum Übermitteln der Daten an die cloudbasierte Plattform über das erste Funknetzwerk bestimmt. Beispielweise wird ermittelt, dass das erste Funknetzwerk regelmäßig am Wochenende (bspw. aufgrund von Großveranstaltungen) nur eine unzuverlässige Datenübertragung ermöglicht. Ebenso wird ermittelt, dass das weitere Funknetzwerk FN2 jeweils am Abend kurzzeitige Ausfälle hat (bspw. aufgrund eines durch die Anlage A fahrenden Tanklasters). Daraufhin wird das Netzwerkgerät NG so konfiguriert, dass es die Daten nur zu Zeitpunkten überträgt, bzw. abruft, an welchem die entsprechenden Funknetzwerke FN1 , FN2 zuverlässig nutzbar sind.

Zusätzlich oder alternativ wird die Übertragung über beide Funknetzwerke FN1 , FN2 weiter optimiert. Am Installationsort können für die Etablierung des ersten Funknetzwerks FN1 Netzwerke von unterschiedlichen Providern verwendet werden. Im Folgenden wird von zwei verfügbaren Providern ausgegangen. Das mittels des ersten Providers etablierbare Funknetzwerk wird fortan als erstes Funknetzwerk FN1 , das mittels des zweiten Providers etablierbare Funknetzwerk als weiteres Funknetzwerk FNT bezeichnet. Hierfür misst das Netzwerkgerät NG über einen längeren Zeitraum mehrmals (bspw. mehrmals am Tag über mehrere Wochen) weitere Parameter der Funknetzwerke FN1 , FN1 ‘. Beispielsweise werden erneut die Signalstärken der beiden Funknetzwerke FN2, FN1 ', sowie zusätzlich eine Anzahl von Fehlversuchen bei einem Etablieren einer Kommunikationsverbindung zu dem entsprechenden Funknetzwerk FN1 , FNT bestimmt. Zusätzlich werden ökonomische Parameter von der cloudbasierten Plattform erfasst, bspw. durchschnittliche Kosten pro Zeiteinheit und/oder pro übertragener Dateneinheit.

Hierdurch wird ermittelt, dass das erste Funknetzwerk zwar relativ günstig ist, aber regelmäßige Ausfälle, insbesondere regelmäßig am Wochenende (bspw. aufgrund von Großveranstaltungen) aufweist. Das weitere Funknetzwerk FNT des zweiten Providers ist zwar sehr zuverlässig, dafür relativ zum ersten Funknetzwerk FN1 des ersten Providers betrachtet teuer. Das Netzwerkgerät NG wird derart konfiguriert (unter der Kenntnis, dass am Wochenende nur wenige Daten gesendet werden sollen), dass es am Wochenende das weitere Funknetzwerk FNT und unter der Woche das erste Funknetzwerk FN1 nutzen soll.

Bezugszeichenliste

BE Bedieneinheit CP Cloudbasierte Plattform FN1 erstes Funknetzwerk FN1 ‘, FN2 weiteres Funknetzwerk

HN1 , HN2, HN3, HN4 Hindernisse MG mobiles Gerät NG Netzwerkgerät

OP1 , OP2, OP3, OP4 Ortspositionen ST Servicetechniker