Industrielles Internet der Dinge im Überblick

Vor fünfzig Jahren, als wir an futuristische Industrietechnologie dachten, haben wir agile, menschenähnliche Roboter ins Auge gefasst. Während die Robotik fortgeschritten ist, ist der wirkliche Durchbruch die Konnektivität. Das Industrial Internet of Things (IIoT) verbindet Maschinen, Menschen und Systeme in Echtzeit, sodass sie Daten austauschen und in zentrale Unternehmensplattformen integrieren können.

IIoT schafft ein KI-gestütztes „System aus Systemen“, das Daten von einem Ende des Unternehmens zum anderen kuratieren, verwalten und analysieren kann. Innerhalb dieses Systems können Maschinen, Menschen und andere Systeme in Echtzeit zusammenarbeiten und so widerstandsfähigere Abläufe und nachhaltiges Unternehmenswachstum ermöglichen.

IIoT-Definition

IIoT steht für Industrial Internet of Things – und wie der Name schon sagt, bezieht es sich auf den Einsatz der Internet-of-Things-Technologie, die Maschinen, Geräte und Sensoren in industriellen Anwendungen verbindet. Wenn sie von einem modernen ERP-System mit KI- und Machine-Learning-Funktionen ausgeführt werden, können die von IIoT-Geräten generierten Daten analysiert und genutzt werden, um 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, sondern vielmehr darin, wie sie eingesetzt werden. Der Großteil der IoT-Lösungen der Welt hat in der Regel Einzelpersonen als Endbenutzer und ist am häufigsten in intelligente Uhren, sprachgesteuerte digitale Assistenten oder intelligente Geräte und TVs integriert.

IIoT ist eine Teilmenge des IoT, und obwohl es von denselben grundlegenden Technologien angetrieben wird, liegt sein Fokus viel stärker auf Automatisierung und Effizienz über ein gesamtes, vernetztes organisatorisches Partnernetz hinweg – im Gegensatz zu einem isolierten Benutzer. In IIoT-Netzwerken ist das Sammeln und Sammeln 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 Einblicke 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 ergänzen können.

Funktionsweise: IIoT-Technologie

Damit ein IIoT-Netzwerk effektiv ist, muss es zwei wesentliche Dinge tun: Geräte und Assets miteinander und ein zentrales 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 die folgenden 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 schneller Signale 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 Fertigungsanlagen können mit IoT-Gateway-Geräten wie Kameras und Messgeräten ausgestattet werden. Auf diese Weise können IIoT-Anlagen Bedingungen in ihrer Umgebung erkennen, einschließlich der Nähe anderer Objekte, Luftdruck oder Luftfeuchtigkeit – sowie Motordrehzahl, Flüssigkeitsspiegel und andere mechanische Bedingungen. All 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 eine hohe 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 nutzen, die diese Daten verarbeiten und analysieren können, und sie vor Ort zu bringen – physisch näher an das IIoT-Netzwerk. Dies trägt dazu bei, Latenz und Verzögerungen zu reduzieren, und ermöglicht die Verarbeitung zeitsensibler IIoT-Daten in Echtzeit. Für eine tiefere, weniger dringende Analyse können IIoT-Daten regelmäßig 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 zu verstehen. Mit diesen Tools können IIoT-Daten in nahezu unbegrenzter Kombination mit anderen Arten von Dateneinblicken wie Kundenfeedback, Wetterberichten, Marketinganalysen usw. analysiert werden. Wenn Systeme im Laufe der Zeit lernen und Datensätze immer präziser werden, können Unternehmen immer komplexere und anspruchsvollere Erkenntnisse und Erkenntnisse sammeln, um ihnen zu helfen, sich im Wettbewerb zu behaupten, Geld zu sparen und Kundenanforderungen zu erfüllen.
• Sicherheit für cyber-physische Systeme: Die gleiche Vernetzung, die IIoT-Netzwerken Leben gibt, gefährdet sie auch. Während die meisten Unternehmen über strenge 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 so über ihre herkömmlichen Einstiegspunkte vollen Zugang zu einem System gewähren, das sonst ziemlich sicher ist. Zum Glück 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 dies noch nicht der Fall ist, müssen Sicherheitsstrategien für jedes moderne Unternehmen oberste Priorität haben.

Die sechs wichtigsten Vorteile von IIoT und Cyber-Physical-Systemen

Im Rahmen eines Gesamtprozesses der digitalen Transformation bietet ein IIoT-Netzwerk ein leistungsstarkes Werkzeug, um mehr Resilienz und Wettbewerbsfähigkeit aufzubauen.

1. Höhere geschäftliche Agilität: Wenn IIoT-Geräte Daten in Echtzeit teilen, tragen sie zu einem Intelligence-Netzwerk bei, das Daten kontinuierlich sammelt, analysiert und lernt. Auf diese Weise können Unternehmen schnell und entschlossen auf Chancen und Risiken reagieren. Und dieselben Geräte senden nicht nur Daten, sondern können auch Anweisungen basierend auf der Datenanalyse erhalten, um ihre automatisierten Workflows anzupassen und zu optimieren.
2. Gesündere Maschinen: Geräte und Maschinen in einem IoT-Netzwerk übertragen kontinuierlich Betriebsprotokolle und Leistungsdaten. KI und Algorithmen für maschinelles Lernen verwenden diese Sensordaten, um wertvolle Einblicke in prognostizierte und andere Wartungsanforderungen zu erhalten, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann.
3. Höhere Effizienz: Leider ist „wenn es nicht kaputt ist“ oft die Haltung, die Unternehmen einnehmen, wenn sie ihre betrieblichen 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 kontinuierlichen Empfehlungen und Strategien für die Aktualisierung von Prozessen, die Optimierung von Workflows und die Steigerung von Effizienz und Produktivität.
4. 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 einem breiteren Bestand mit mehr Einzelartikeln. IIoT-Geräte können dabei helfen, all diese geografisch ausgelagerten Lager, Bestände und Liefernetzwerke zusammenzuführen. So erhalten Supply Chain Manager (und Kunden) in Echtzeit einen Überblick darüber, wo sich Bestände jederzeit befinden. Und für einige Produkte können Geräte wie additive (3D) Drucker die Abhängigkeit von Remote-Herstellern reduzieren, sodass Unternehmen virtuelle Bestände führen und die Produkte herstellen können, die sie benötigen – bei Bedarf und vor Ort.
5. Sichere Arbeitskräfte: In jedem industriellen Umfeld besteht immer die Gefahr von Verletzungen oder Belastungen. Heute reduzieren viele Unternehmen dieses Risiko durch den Einsatz von IoT-Geräten für die Sicherheit am Arbeitsplatz. 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 der Fertigung können IIoT-Geräte auch mit Sensoren ausgestattet werden, um die physische Interaktivität mit ihren menschlichen Kollegen zu überwachen, um sie vor unerwarteten Risiken oder wiederkehrenden Belastungen zu schützen – und sogar um neue, sicherere Workflows im Laufe der Zeit zu informieren.
6. Verbesserter Kundenservice: IIoT-Netzwerke verbinden mehr als nur die Geräte und Maschinen in einem Unternehmen – sie integrieren auch das Kundenerlebnis und den Input.  Diese Integration führt zu nahtloseren Einkaufserlebnissen, einer transparenteren und personalisierten Logistik und einer besseren Fähigkeit, Kundenfeedback und -präferenzen in die Fertigung und Entwicklung neuer Produkte einzubeziehen. Die Interaktion mit Kunden in Echtzeit führt zu einem wettbewerbsfähigeren und widerstandsfähigeren Geschäftsmodell.

Industrielle IoT-Anwendungen und Beispiele

Die IIoT-Technologie ist in der Lage, Zustände vor Ort in Echtzeit zu überwachen und zu dokumentieren. Sie verfügt über umfassende Anwendungen in modernen Branchen – insbesondere wenn sie mit KI-gestützten Analysen, automatisierten Prozessen und einem erstklassigen ERP-System integriert ist.

• 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 informieren. Auf der Grundlage solcher Erkenntnisse kann ein IIoT-Netzwerk aus Maschinen und Robotergeräten automatisiert werden, um die Produktfertigung in intelligenten Fabriken zu optimieren.
• Resiliente Lieferketten: IIoT-Netzwerke informieren Supply Chain Manager darüber, 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 Ereignisse und Störungen in Echtzeit anzupassen, was Unternehmen eine integrierte Notfallplanung und einen wettbewerbsfähigen, resilienten 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. Durch die Anpassung solcher Fahrzeugnetzwerke an IIoT und Tracking-Geräte oder Apps können Supply Chain Manager eine zentrale Sicht auf jedes Fahrzeug in ihrer Flotte behalten – sei es Frachtschiff oder E-Bike. Echtzeitdaten von IoT-Sensoren können auch dazu beitragen, Lasten zusammenzufassen, Abfall zu minimieren und Lieferungen zu beschleunigen.
• Gesundheitswesen: Aus Sicht der Patienten können IoT-Monitore und Wearables ihnen dabei 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 mehr praktischen Anwendungen verbessern sich chirurgische IIoT-Geräte stetig dahingehend, wo Remote-Operationen und fortschrittliche Diagnosegeräte es medizinischem Fachpersonal in unterentwickelten oder isolierten Regionen ermöglichen, sensorischen Input 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 Instrument, das zur Verringerung von Risiken und Verwundbarkeit beiträgt, eine willkommene Ergänzung. Die moderne Landwirtschaft nutzt IoT-Lösungen für alles, von der Präzisionslandwirtschaft, die Wasser und andere Ressourcen nach Bedarf verteilt, bis hin zur Erleichterung der Aeroponik in vertikalen Betrieben durch Sensoren, die Temperatur, Feuchtigkeit und andere Faktoren überwachen, um eine ideale Umgebung für den Innenanbau von Pflanzen zu schaffen.
• Intelligentes Gebäudemanagement: Gebäude, die mit intelligenten Geräten und Sensoren ausgestattet sind, geben Anlagenmanagern einen beispiellosen Überblick über die Abläufe, mit denen sie Geld sparen, den Zustand 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 erkennen, um Überschwemmungen zu verhindern oder um Vibrationen, Rissformationen, Feuchtigkeitsexposition und andere strukturelle Integritätsbedenken in älteren Gebäuden zu erkennen.
• Nachhaltiges Versorgungs- und Energiemanagement: Die IIoT-Technologie wird im Energie- und Versorgungssektor von der Überwachung der Nutzungsmuster über die Bedarfsprognose bis hin zur Optimierung des Energieverbrauchs eingesetzt. In verteilten Mikronetzen ermöglicht es Energieverbrauchern mit Solarpaneelen oder anderen alternativen Energiequellen, „Prosumenten“ zu werden – zu sehen, wie viel Energie sie verwenden und wie viel sie entweder an das Netz zurückverkaufen oder umverteilen können, wenn sie am besten passen.

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 geschehen. Es kann mit einem modernen Cloud-ERP beginnen, das Ihnen hilft, Ihre Geschäftsabläufe zu zentralisieren und zu vereinheitlichen und schrittweise aufzubauen, wenn Sie intelligente Geräte, intelligente Teams und intelligente Systeme verbinden und integrieren.