Was ist das Industrial Internet of Things (IIoT)?
IIoT bezieht sich auf den Einsatz von Internet-of-Things-Technologie (vernetzte Maschinen, Geräte und Sensoren) in industriellen Anwendungen.
Übersicht über das industrielle Internet der Dinge
Vor fünfzig Jahren, als wir über futuristische Industrietechnologie nachdachten, haben wir uns oft zunehmend agile Roboter vorgestellt, mit Händen und Beinen, um menschliche Geschicklichkeit besser nachahmen zu können. Was uns der Aufstieg des industriellen Internets der Dinge gezeigt hat, ist, dass wir nur teilweise recht hatten. Natürlich sind Industriemaschinen und Roboter ohne Frage anspruchsvoller geworden, aber wo der wahre Fortschritt gekommen ist, besteht die Fähigkeit, dass diese industriellen Geräte in einem vernetzten Netzwerk vorhanden sind, in dem sie Daten sammeln und miteinander – und mit zentralen Geschäftssystemen – in Echtzeit kommunizieren können.
IIoT erstellt ein KI-gestütztes „System von Systemen“, das Daten von einem Ende des Unternehmens bis zum anderen kuratieren, verwalten und analysieren kann. Innerhalb dieses Systems können Maschinen, Menschen und andere Systeme in Echtzeit zusammenarbeiten, was widerstandsfähigere Abläufe und nachhaltiges Geschäftswachstum ermöglicht.
IIoT-Definition
IIoT steht für das Industrial Internet of Things, und wie der Name schon sagt, bezieht es sich auf den Einsatz von Internet-of-Things-Technologie (vernetzte Maschinen, Geräte und Sensoren) in industriellen Anwendungen. Wenn ein modernes ERP mit KI- und Machine-Learning-Funktionen ausgeführt wird, können die von IIoT-Geräten generierten Daten analysiert und genutzt werden, um die Effizienz, Produktivität, Transparenz und mehr zu verbessern. IIoT-Netzwerke unterstützen in der Regel die Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) und die regelmäßige Übertragung von Daten zwischen dem zentralen System und allen IIoT-integrierten Geräten. Die IIoT-Technologie ist auch ein grundlegender Bestandteil der Industrie-4.0-Technologien.
IIoT vs. IoT
Die Unterschiede zwischen diesen Technologien liegen weniger darin, wie sie funktionieren, und mehr in der Art und Weise, wie sie verwendet werden. Der Großteil der IoT-Lösungen der Welt hat tendenziell Einzelpersonen als Endbenutzer und ist am häufigsten in Dinge wie intelligente Uhren, sprachgesteuerte digitale Assistenten oder intelligente Geräte und Fernsehgeräte integriert.
IIoT ist eine Teilmenge des IoT, und während es von denselben Basistechnologien angetrieben wird, konzentriert es sich viel mehr auf Automatisierung und Effizienz in einem gesamten, vernetzten Unternehmensnetzwerk – im Gegensatz zu einem isolierten Benutzer. In IIoT-Netzwerken ist das Sammeln und Kuratieren von Daten nur der erste Schritt in einem komplexeren Prozess. Um einem Unternehmen den größtmöglichen Nutzen zu bieten, müssen künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen auf diese Daten angewendet werden, um genaue Erkenntnisse zu liefern und Workflows und automatisierte Aufgaben zu optimieren. Menschliche Nutzer müssen auch in der Lage sein, so nahtlos wie möglich mit diesen Geräten zu interagieren, um Cyber-physische Netzwerke zu schaffen, in denen sich die besten menschlichen und technologischen Fähigkeiten gegenseitig erweitern können.
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Funktionsweise: IIoT-Technologie
Damit ein IIoT-Netzwerk effektiv ist, muss es zwei wesentliche Dinge tun: Geräte und Anlagen miteinander und einem zentralen System verbinden und es ermöglichen, dass die von ihnen gesammelten und übertragenen Daten gespeichert, verwaltet, analysiert und genutzt werden können.
Dazu setzen IIoT-Netzwerke auf folgende Technologien:
Konnektivität (und 5G): IIoT-Netzwerke benötigen die Kapazität zum Senden und Empfangen der riesigen Datenmengen, die von Maschinen und Geräten generiert werden. Dies wurde traditionell sowohl durch die Leistungsfähigkeit der WLAN-Konnektivität ermöglicht als auch eingeschränkt. Aber 5G und andere Fortschritte in Mobilfunknetzen verändern dieses Kalkül, erhöhen die Bandbreite, um größere Datensätze zu verwalten, und reduzieren gleichzeitig Latenz und Stromverbrauch. Diese Eigenschaften können eine größere Anzahl von Geräten unterstützen, die Signale schneller senden und empfangen können, um eine effizientere Datenverarbeitung und eine längere Akkulaufzeit zu ermöglichen.
IIoT-Sensoren: Heute sind Sensoren in der Regel in neue Industrieanlagen und Maschinen integriert. Aber auch analoge Maschinen und Fertigungsgeräte können mit IoT-Gateway-Geräten wie Kameras und Messgeräten ausgestattet werden. Dadurch können IIoT-Anlagen Bedingungen in ihrer Umgebung erkennen, einschließlich der Nähe anderer Objekte, Luftdruck oder Luftfeuchtigkeit – sowie Motordrehzahl, Flüssigkeitsspiegel und andere mechanische Bedingungen. Alle diese Informationen können dann lokal verarbeitet werden, um Echtzeitaktionen zu informieren, oder über die Cloud zur erweiterten Analyse an ein zentrales System (z.B. ein ERP-System) übertragen werden.
Cloud-Computing-Leistung und Edge Computing: Sowohl Cloud- als auch Edge-Computing-Technologien haben die Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit von IIoT erheblich verbessert. Über die Cloud können IIoT-Netzwerke bei Bedarf ein hohes Maß an Verarbeitungsleistung und Speicherkapazität nutzen. Das bedeutet, dass Geräte innerhalb des Netzwerks größere und komplexere Datensätze sammeln und übertragen können. Edge Computing bedeutet einfach, Systeme zu nehmen, die diese Daten verarbeiten und analysieren können, und sie On-Premise zu bringen – physisch näher am IIoT-Netzwerk. Dies trägt dazu bei, Latenzen und Verzögerungen zu reduzieren, und ermöglicht die Verarbeitung zeitsensibler IIoT-Daten in Echtzeit. Für tiefere, weniger dringende Analysen können IIoT-Daten periodisch an das zentrale, KI-gestützte System gesendet werden.
KI und maschinelles Lernen: Künstliche Intelligenz und Technologien für maschinelles Lernen ermöglichen es Unternehmen, IIoT-Daten mithilfe fortschrittlicher und vorausschauender Analysen zu verarbeiten. Moderne Datenbanken und Algorithmen für maschinelles Lernen helfen Unternehmen auch dabei, verschiedene Datensätze und unstrukturierte und komplexe Daten zu verwalten und sinnvoll zu machen. Mit diesen Tools können IIoT-Daten in nahezu unbegrenzter Kombination mit anderen Arten von Dateneinblicken wie Kundenfeedback, Wetterberichten, Marketinganalysen usw. analysiert werden. Da Systeme im Laufe der Zeit lernen und Datensätze größer und präziser werden, können Unternehmen zunehmend komplexe und anspruchsvolle Erkenntnisse sammeln, die ihnen helfen, wettbewerbsfähig zu sein, Geld zu sparen und Kundenanforderungen zu erfüllen.
Sicherheit für cyber-physische Systeme: Die gleiche Vernetzung, die IIoT-Netzwerken Leben gibt, gefährdet sie ebenfalls. Während die meisten Unternehmen über enge Sicherheits- und Zugriffsprotokolle rund um ihre zentralen Systeme und Datenbanken verfügen, sind ihre IoT-Geräte manchmal relativ ungeschützt. Im Wesentlichen können sie als Kellerfenster fungieren und einen vollständigen Zugang zu einem System ermöglichen, das sonst über seine herkömmlichen Einstiegspunkte ziemlich sicher ist. Glücklicherweise halten Sicherheitsprotokolle und -technologien weitgehend mit den IIoT-Fortschritten Schritt. Was jedoch oft hinterherhinkt, sind unternehmensübergreifende Sicherheitsprotokolle, die jedem Mitarbeiter und Betreiber klar kommuniziert und verstärkt werden. Wenn nicht schon geschehen, müssen Sicherheitsstrategien für moderne Unternehmen oberste Priorität haben.
Die sechs wichtigsten Vorteile von IIoT und Cyber-Physischen Systemen
Als Teil eines Gesamtprozesses der digitalen Transformation bietet ein IIoT-Netzwerk ein leistungsstarkes Werkzeug, um mehr Resilienz und Wettbewerbsfähigkeit aufzubauen.
- Höhere geschäftliche Agilität: Wenn IIoT-Geräte Daten in Echtzeit teilen, tragen sie zu einem intelligenten Netzwerk bei, das Daten kontinuierlich sammelt, analysiert und daraus lernt. Auf diese Weise können Unternehmen schnell und entschlossen auf Chancen und Risiken reagieren. Dieselben Geräte senden nicht nur Daten, sondern können auch Anweisungen erhalten, die auf Datenanalysen basieren, um ihre automatisierten Workflows anzupassen und zu optimieren.
- Gesündere Maschinen: Geräte und Maschinen in einem IoT-Netzwerk übertragen kontinuierlich Betriebsprotokolle und Leistungsdaten. KI- und Machine-Learning-Algorithmen verwenden diese Sensordaten, um wertvolle Einblicke in vorausschauende und andere Instandhaltungsanforderungen zu erhalten, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann. Laut McKinsey „reduziert die vorausschauende Instandhaltung in der Regel die Maschinenausfallzeit um 30 bis 50 % und erhöht die Lebensdauer der Maschine um 20 % bis 40 %.“
- Höhere Effizienz: Leider ist „wenn es nicht kaputt ist“ oft die Haltung, die Unternehmen einnehmen, wenn sie ihre operativen Anforderungen priorisieren. Diese Einstellung kann dazu führen, dass ineffiziente Legacy-Prozesse an ihrer Spitze hängen bleiben. Die Anwendung fortschrittlicher Analysen auf IIoT-Daten führt zu fortlaufenden Empfehlungen und Strategien zur Aktualisierung von Prozessen, zur Optimierung von Workflows und zur Steigerung der Effizienz und Produktivität.
- Intelligentere Bestandsführung: Die Kunden von heute wünschen sich eine Lieferung am nächsten Tag und eine stetig wachsende Vielfalt und Anpassung. Dies bedeutet ein größeres Netzwerk aus kleineren, verteilten Lagern und einen breiteren Bestand mit mehr Einzelartikeln. IIoT-Geräte können dabei helfen, all diese geografisch übersichtlichen Lager, Bestände und Liefernetzwerke zu bündeln. So erhalten Supply-Chain-Manager (und Kunden) in Echtzeit einen Überblick darüber, wo sich Bestände zu jeder Zeit befinden. Und für einige Produkte können Geräte wie additive (3D-)Drucker die Abhängigkeit von Remote-Herstellern verringern, sodass Unternehmen virtuelle Bestände behalten und die benötigten Produkte herstellen können – bei Bedarf und vor Ort.
- Sichere Arbeitnehmer: In jeder industriellen Umgebung besteht immer die Gefahr von Verletzungen oder Belastungen. Heute reduzieren viele Unternehmen dieses Risiko mit dem Einsatz von IoT-Geräten für die Arbeitssicherheit. Diese können Warnungen über tragbare Sensoren liefern oder VR-Headsets verwenden, um Mitarbeitern zu helfen, ihre sensorischen Erfahrungen mit der Präzision intelligenter Geräte und Maschinen zusammenzuführen. In den Fertigungseinstellungen können IIoT-Geräte auch mit Sensoren ausgestattet werden, um die physische Interaktivität mit ihren menschlichen Gegenstücken zu überwachen, um sie vor unerwarteten Risiken oder sich wiederholenden Belastungen zu schützen – und sogar neue, sicherere Workflows im Laufe der Zeit zu informieren.
- Verbesserter Kundenservice: IIoT-Netzwerke verbinden mehr als nur die Geräte und Maschinen in einem Unternehmen – sie integrieren auch Customer Experience und Input. Diese Integration führt zu einem nahtloseren Einkaufserlebnis, einer transparenteren und personalisierten Logistik und einer besseren Möglichkeit, Kundenfeedback und -präferenzen in die Fertigung und Entwicklung neuer Produkte einzubinden. Eine sinnvolle Interaktion mit Kunden in Echtzeit führt zu einem wettbewerbsfähigeren und widerstandsfähigeren Geschäftsmodell.
Industrielle IoT-Anwendungen und Beispiele
Die IIoT-Technologie ist in der Lage, die Bedingungen vor Ort in Echtzeit zu überwachen und über sie zu berichten, und verfügt über breite Anwendungen in modernen Branchen – insbesondere bei Integration in KI-gestützte Analysen, automatisierte Prozesse und ein erstklassiges ERP.
Intelligente Fertigung: Unternehmen sammeln Daten aus Kundenfeedback, Medientrends und dem globalen Markt. KI-gestützte Systeme können diese und andere relevante Daten zusammenführen, um die Produktentwicklung und die Qualitätskontrolle zu unterstützen. Basierend auf diesen Erkenntnissen kann ein IIoT-Netzwerk aus Maschinen und Robotergeräten automatisiert werden, um die Produktfertigung in intelligenten Fabriken zu optimieren.
Resiliente Lieferketten: Mithilfe von IIoT-Netzwerken können Supply-Chain-Manager beispielsweise wissen, wo sich ihre Produkte befinden, welche Lieferanten sie haben und wie viele auf Lager sind. IIoT-Geräte und -Maschinen können auch dynamisch programmiert werden, um sich an Echtzeitereignisse und Störungen anzupassen, was Unternehmen eine integrierte Notfallplanung und einen wettbewerbsfähigen, widerstandsfähigen Vorteil bietet.
Intelligente Logistik: Um der wachsenden Nachfrage nach Geschwindigkeit und Volumen gerecht zu werden, mussten Logistikdienstleister ihre Nutzfahrzeugflotten mit Netzwerken von Last-Mile-Lieferpartnern mit On-Demand-Kleinfahrzeugen (einschließlich Fahrrädern und Rollern) erweitern. Indem sie solche Fahrzeugnetze mit IIoT und Tracking-Geräten oder Apps ausstatten, können Supply-Chain-Manager einen zentralen Überblick über jedes Fahrzeug in ihrer Flotte behalten – sei es Frachtschiff oder E-Bike. Echtzeitdaten von IoT-Sensoren können auch dazu beitragen, Ladungen zu bündeln, Verschwendung zu minimieren und Lieferungen zu beschleunigen.
Gesundheitswesen: Aus Sicht der Patienten können IoT-Monitore und Wearables ihnen helfen, mehr Kontrolle über ihre Versorgung zu haben, während sie mit ihrem Gesundheitsdienstleister verbunden sind. Für Mediziner können die von diesen Geräten gelieferten Daten ein umfassenderes Bild der Patientengesundheit vermitteln. Das Ergebnis ist eine fundiertere und gründlichere Herangehensweise an Diagnostik, Behandlung und allgemeines Wohlbefinden. Und in praktischeren Anwendungen verbessern sich die chirurgischen IIoT-Geräte stetig dahin, wo Fernchirurgie und fortschrittliche Diagnosegeräte es medizinischem Fachpersonal in unterentwickelten oder isolierten Regionen ermöglichen werden, sensorische Beiträge und Partner in Echtzeit mit einigen der besten Ärzte und Krankenschwestern der Welt zu teilen.
Landwirtschaft: Für Unternehmen, die von Wetter und natürlichen Kräften abhängig sind, ist jedes Werkzeug, das Risiken und Anfälligkeit reduziert, eine willkommene Ergänzung. Laut Forbes-Magazinnutzt der moderne Agrarsektor IoT-Lösungen für alles, von der Präzisionslandwirtschaft, die Wasser und andere Ressourcen nach Bedarf verteilt, bis hin zur Erleichterung der Luftfahrt in vertikalen Betrieben durch Sensoren, die Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Faktoren überwachen, um eine ideale Indoor-Wachstumsumgebung für Pflanzen zu schaffen.
Intelligentes Gebäudemanagement: Gebäude, die mit intelligenten Geräten und Sensoren ausgestattet sind, geben Anlagenmanagern einen beispiellosen Einblick in die Abläufe, mit denen sie Geld sparen, die Gesundheit der Infrastruktur verlängern und die Energieeffizienz steigern können. IIoT-Sensoren sammeln beispielsweise granulare Echtzeitdaten über das HLK-System, mit denen die Heizung in verschiedenen Zonen bei Bedarf angepasst werden kann. Sensoren können auch verwendet werden, um Lecks frühzeitig zu entdecken, um Überschwemmungen zu verhindern oder um Vibrationen, Rissformationen, Luftfeuchtigkeit und andere strukturelle Integritätsbedenken in älteren Gebäuden zu erkennen.
Nachhaltige Versorgungsunternehmen und Energiemanagement: Die IIoT-Technologie nutzt zahlreiche Anwendungen im Energie- und Versorgungssektor, von der Überwachung der Nutzungsmuster über die Bedarfsprognose bis hin zur Optimierung des Energieverbrauchs. In verteilten Mikronetzen können Energieverbraucher mit Solarpaneelen oder anderen alternativen Energiequellen zu „Prosumenten“ werden – und sehen, wie viel Strom sie verwenden und wie viel sie entweder zurück an das Netz verkaufen oder umverteilen können, wie sie es am besten finden.
Nächste Schritte zu einer IIoT-Transformation
Eine erfolgreiche Unternehmenstransformation setzt auf gute Change-Management-Strategien und ein Engagement für eine regelmäßige und sinnvolle Kommunikation im gesamten Unternehmen. Der Aufbau eines IIoT-Netzwerks muss nicht über Nacht erfolgen. Es kann mit einem modernen Cloud-ERP beginnen, mit dem Sie Ihre Geschäftsabläufe zentralisieren und vereinheitlichen und schrittweise aufbauen können, wenn Sie intelligente Geräte, intelligente Teams und intelligente Systeme verbinden und integrieren.
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