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IoT Industry - Definition, Lösungen, Anwendungsbeispiele
Im produzierenden Gewerbe werden Maschinen, Roboter und Werkstücke immer öfter mit Sensoren ausgestattet und vernetzt. Aber auch im Gesundheitswesen und in der Logistik spielt das erweiterte Internet der Dinge (IoT) eine wichtige Rolle. Die Umsetzung eines Industrial Internet of Things (IIoT) ist weit komplexer und aufwendiger als die Vernetzung eines Smart Homes im Verbraucherbereich, doch der Aufwand lohnt sich.
Was ist IIoT?
Während das allgemeine Internet of Things oft mit vernetzten Geräten aus dem Privathaushalt verbunden wird, geht es beim Industrial Internet of Things um die Vernetzung von Maschinen, industriellen Anlagen und gesamten Produktionssystemen. Das Ziel: Produktionsprozesse, Wartung und Energiemanagement mit IIoT effizienter zu gestalten. Das gelingt im Industrial Internet of Things durch die Ausstattung von Geräten, Werkzeugen und Werkstücken mit smarten Sensoren und Mikrocontrollern.
Was ist der Unterschied zwischen IoT und IIoT?
IoT (Internet of Things) bezeichnet die digitale Vernetzung von Gegenständen aller Art. Zum Internet der Dinge rechnet man Artikel, die den Alltag der Menschen erleichtern, Kosten einsparen oder den Komfort verbessern. Vernetzte Lampen und smarte Thermostate im Smart Home sind typische Beispiele für das Internet der Dinge.
Das Industrial Internet of Things ist das Industrie 4.0 Netz für das Gewerbe, vor allem für die Produktion. Es unterscheidet sich vom allgemeinen Internet of Things durch:
Größe und Struktur
Ein Industrial Internet of Things ist deutlich größer und komplexer als das überschaubare Netzwerk eines Smart Home. Anders als das Internet der Dinge für Verbraucher muss es zudem skalierbar sein.
Höhere Anforderungen an Zuverlässigkeit
Industrieprozesse dürfen nicht durch Ausfälle beeinträchtigt werden. Robustheit ist daher eine wesentliche Anforderung an ein IIoT.
Strengere Sicherheitsstandards
Die gesammelten Daten müssen zu jedem Verarbeitungszeitpunkt vor Verlust und unberechtigtem Zugriff geschützt und gesichert werden.
Große Datenmengen und Echtzeitfähigkeit
Maschinen erzeugen kontinuierlich Daten, die anders als im privaten Sektor ständig analysiert werden müssen.
Projektkosten
Planung und Installation eines Industrial Internet of Things erfordern abhängig von der Unternehmensgröße hohe Investitionen.
Wie funktioniert das Internet der Dinge in der Industrie?
Ein IIoT besteht aus vier eng miteinander verzahnten Ebenen:
- Datenerfassung
Sensoren und lokal an Geräten und Werkstücken angebrachte Controller messen physikalische Werte wie Druck, Temperatur oder Stromfluss. - Datenübertragung
Die Rohdaten werden über ein Netzwerk wie WLAN, Mobilfunk oder ein internes Firmennetzwerk an ein zentrales System gesendet. Dies kann ein Inhouse-Server oder auch eine Cloud-Lösung sein. - Datenanalyse
Eine Software wertet die gesammelten Rohdaten aus. Algorithmen im Programm vergleichen Soll- und Ist-Zustände und erkennen Abweichungen. - Datenanwendung
Die Nutzung der Daten kann zu einer automatischen Optimierung im Energiemanagement mit IIoT führen oder aus einer Benachrichtigung auf das Tablet des Betriebsleiters bestehen.
Die Zusammenführung der Daten im Industrial Internet of Things sichert eine konstante Produktgüte und maximiert die Anlageneffizienz. So lassen sich durch eine vorbeugende Wartung Verschleißteile proaktiv austauschen, bevor es zu einem Stillstand kommt.
Welche technischen Komponenten werden zur Einführung von IIoT benötigt?
IIoT-Lösungen erfordern verschiedene technische Bausteine, die nahtlos zusammenarbeiten müssen.
Geräte
Moderne Maschinen und Roboter sind oft schon vernetzungsfähig. Doch was ist mit Bestandsgeräten? Eine 20 Jahre alte Stanzmaschine kann ihren Platz im industriellen Internet der Dinge behalten, wenn sie mit entsprechender Hardware erweitert wird. Vom intelligenten Upgrade langlebiger Maschinen profitiert auch das Energiemanagement im IIoT.
Sensoren
Sensoren sind die Sinnesorgane im Internet der Dinge für die Industrie. Sie wandeln physikalische Zustände in elektrische Signale um. Das können Temperatursensoren, Vibrationsmesser oder Durchflussmesser sein.
Netzwerktechnik
Die Daten müssen transportiert werden, unterbrechungsfrei und sicher. Bei einer drahtlosen Datenübertragung ist zu prüfen, ob Störsignale die Funkverbindung beeinträchtigen könnten. Eine robuste und redundante Lösung zahlt sich an dieser Stelle besonders aus.
Gateways
Die von Sensoren und Controllern erfassten Rohdaten werden von Gateways aufbereitet und gebündelt an die Cloud oder den Server geschickt. Als Übertragungsstandard kommt neben 5G und WLAN auf großen Werksgeländen oft auch ein Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) zum Einsatz.
Apps und Dashboards
Damit Menschen auf die Daten zugreifen und sie interpretieren können, müssen sie per App oder Dashboard nutzerfreundlich visualisiert werden. Dies gelingt mit Ampelsystemen für den Maschinenzustand, Diagrammen zum Energiemanagement im IIoT oder eindeutigen Warnmeldungen. Alle Informationen sollten leicht verständlich sein und Standards folgen.
Schnittstellen
Im Gegensatz zur IT kommuniziert die OT (Operational Technology) direkt mit den Maschinen in Maschinencode, um sie zu steuern und zu überwachen. Damit die Maschinendaten auch für die kaufmännischen Systeme der IT-Welt nutzbar werden, werden Schnittstellen (APIs) eingesetzt. Durch den Übersetzer API erfährt das ERP-System zum Beispiel, dass eine Maschine einen Verschleiß meldet und dringend ein Ersatzteil benötigt.
Welche Vorteile bringt das Internet of things für die Industrie?
Die Einführung von IIoT-Lösungen bietet Unternehmen eine Vielzahl konkreter Vorteile:
Vorausschauende Wartung
Anstatt Maschinen nach einem festen Zeitplan zu warten, überwachen Sensoren kontinuierlich deren Zustand. Drohende Ausfälle werden erkannt, bevor es zu teuren Produktionsstillständen kommt. Wartungen werden bedarfsweise durchgeführt.
Gesteigerte Betriebseffizienz und Produktivität
IIoT-Systeme optimieren automatisch Produktionsprozesse, reduzieren Stillstandszeiten und verbessern das Energiemanagement im IIoT. Durch enge Einhaltung von Betriebsparametern wie Wärme und Drehzahl lassen sich Teile mit höherer Präzision fertigen.
Kostensenkung und bessere Ressourcennutzung
Der Energieverbrauch wird in Echtzeit überwacht. Die Vergeudung von Ressourcen lässt sich schnell erkennen und der Verbrauch umgehend optimieren. Das senkt die Betriebskosten und trägt zum Erreichen von Nachhaltigkeitszielen nach ISO 50001 bei.
Verbesserte Sicherheit und Entscheidungsfindung
Sensoren können gefährliche Zustände wie Gaslecks oder Überhitzung frühzeitig erkennen. Die umfangreiche Datengrundlage ermöglicht es dem Management zudem, fundierte, datengetriebene Entscheidungen zu treffen, anstatt auf Vermutungen angewiesen zu sein.
Welche Anwendungsbeispiele gibt es für Industrie 4.0 und IoT?
Drei praxisnahe Beispiele aus dem Internet der Dinge für die Industrie:
Fazit
Das Industrial Internet of Things (IIoT) verbindet intelligente Geräte und IT-Systeme, um industrielle Prozesse transparenter, effizienter und flexibler zu gestalten. Für Unternehmen bedeutet das verbesserte Kostenkontrolle, Qualitätssicherung und nachhaltige Ressourcennutzung; auch durch smartes Energiemanagement mit IIoT. Damit ist das Industrielle Internet der Dinge ein zentraler Faktor für die vernetzte Industrie 4.0.
