Was ist das Industrial Internet of Things (IIoT)?
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Vor fünfzig Jahren, als wir über futuristische Industrietechnologie nachdachten, haben wir uns oft immer agilere Roboter vorgestellt, mit Händen und Beinen, um menschliche Geschicklichkeit besser zu mimen. Was uns der Aufstieg des industriellen Internets der Dinge gezeigt hat, ist, dass wir nur teilweise recht hatten. Natürlich sind Industriemaschinen und Roboter fraglos ausgefeilter geworden, doch wo die wahren Fortschritte zu verzeichnen sind, liegt in der Fähigkeit, dass diese industriellen Geräte in einem vernetzten Netzwerk existieren, in dem sie Daten sammeln und miteinander kommunizieren können – und zu zentralen Geschäftssystemen – in Echtzeit.
IIoT schafft ein KI-gestütztes „System von Systemen“, das Daten von einem Ende des Unternehmens zum anderen kuratieren, verwalten und analysieren kann. In diesem System können Maschinen, Personen und andere Systeme in Echtzeit zusammenarbeiten, was widerstandsfähigere Abläufe und nachhaltiges Unternehmenswachstum ermöglicht.
IIoT-Definition
IIoT steht für Industrial Internet of Things und bezieht sich, wie der Name andeutet, auf den Einsatz der Internet-of-Things-Technologie (vernetzte Maschinen, Geräte und Sensoren) in industriellen Anwendungen. Bei der Ausführung durch ein modernes ERP mit KI- und Machine-Learning-Funktionen können die von IIoT-Geräten generierten Daten analysiert und genutzt werden, um die Effizienz, Produktivität, Transparenz und vieles mehr zu verbessern. IIoT-Netzwerke unterstützen in der Regel die Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) und die regelmäßige Datenübertragung zwischen dem zentralen System und allen IIoT-integrierten Geräten. Die IIoT-Technologie ist auch ein wesentlicher Bestandteil von Industrie-4.0-Technologien.
IIoT vs. IoT
Die Unterschiede zwischen diesen Technologien liegen weniger in ihrer Funktionsweise als in ihrer Verwendung. Der Großteil der IoT-Lösungen weltweit hat tendenziell Einzelpersonen als Endanwender und wird am häufigsten in Dinge wie Smartwatches, sprachgesteuerte digitale Assistenten oder intelligente Geräte und Fernsehgeräte integriert.
IIoT ist eine Teilmenge des Internets der Dinge. Obwohl es von denselben Basistechnologien angetrieben wird, liegt sein Schwerpunkt viel stärker auf Automatisierung und Effizienz in einem gesamten, vernetzten Organisationsnetzwerk – im Gegensatz zu einem isolierten Benutzer. In IIoT-Netzwerken ist das Sammeln und Kurieren von Daten nur der erste Schritt in einem komplexeren Prozess. Um den größtmöglichen Nutzen für ein Unternehmen zu erzielen, müssen künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen auf diese Daten angewendet werden, um genaue Einblicke zu erhalten 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.
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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 ermöglichen, dass die Daten, die sie sammeln und übertragen, gespeichert, verwaltet, analysiert und sinnvoll genutzt werden können.
Dazu sind IIoT-Netzwerke auf folgende Technologien angewiesen:
- Konnektivität (und 5G): IIoT-Netzwerke benötigen die Fähigkeit, die riesigen Datenmengen, die von Maschinen und Geräten generiert werden, zu senden und zu empfangen. Dies wurde traditionell durch die Leistungsfähigkeit der WLAN-Konnektivität ermöglicht und eingeschränkt. Doch 5G und andere Fortschritte in Mobilfunknetzen verändern dieses Kalkül, erhöhen die Bandbreite für die Verwaltung größerer Datenmengen und reduzieren gleichzeitig Latenz und Stromverbrauch. Diese Merkmale können eine größere Anzahl von Geräten unterstützen, die Signale schneller senden und empfangen können, um die Datenverarbeitung effizienter zu gestalten und die Akkulaufzeit zu verlängern.
- IIoT-Sensoren: Heute sind Sensoren in der Regel in neue Geräte und Maschinen integriert. Aber auch analoge Maschinen und Fertigungsanlagen können mit IoT-Gateway-Geräten wie Kameras und Messgeräten ausgerüstet werden. Auf diese Weise können IIoT-Anlagen Zustände in ihrer Umgebung erkennen, einschließlich der Nähe anderer Objekte, Luftdruck oder Luftfeuchtigkeit – sowie Motorgeschwindigkeit, Flüssigkeitspegel und andere mechanische Bedingungen. Alle diese Informationen können dann lokal verarbeitet werden, um Echtzeitaktionen zu informieren, oder über die Cloud for Advanced Analysis 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 ein hohes Maß an Verarbeitungsleistung und Speicherkapazität bei Bedarf nutzen. Das bedeutet, dass Geräte innerhalb des Netzwerks größere und komplexere Datensätze sammeln und übertragen können. Edge Computing bedeutet einfach, Systeme, die diese Daten verarbeiten und analysieren können, zu nutzen und sie vor Ort – physisch näher an das IIoT-Netzwerk heranzuführen. Auf diese Weise lassen sich Latenzen und Verzögerungen reduzieren, und zeitsensible IIoT-Daten können in Echtzeit verarbeitet werden. 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 außerdem, verschiedene Datensätze sowie unstrukturierte und komplexe Daten zu verwalten und sinnvoll zu nutzen. Mit diesen Tools können IIoT-Daten in nahezu grenzenloser Kombination mit anderen Arten von Dateneinblicken wie Kundenfeedback, Wetterberichten, Marketinganalysen und mehr analysiert werden. Wenn Systeme im Laufe der Zeit lernen und wenn Datensätze größer und präziser werden, können Unternehmen immer komplexere und anspruchsvollere Erkenntnisse sammeln, um wettbewerbsfähig zu sein, Geld zu sparen und Kundenanforderungen zu erfüllen.
- Sicherheit für Cyber-physische Systeme: Die gleiche Vernetzung, die IIoT-Netzwerken Leben verleiht, 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 den vollen Zugang zu einem System ermöglichen, das ansonsten über seine herkömmlichen Einstiegspunkte ziemlich sicher ist. Zum Glück halten Sicherheitsprotokolle und -technologien weitgehend mit den Fortschritten von IIoT Schritt. Doch was oft hinterherhinkt, sind unternehmensübergreifende Sicherheitsprotokolle, die jedem Mitarbeiter und Betreiber klar kommuniziert und verstärkt werden. Wenn sie es noch nicht sind, müssen Sicherheitsstrategien für jedes moderne Unternehmen oberste Priorität haben.
Die sechs wichtigsten Vorteile von IIoT und Cyber-Physischen Systemen
Im Rahmen eines Gesamtprozesses der digitalen Transformation bietet ein IIoT-Netzwerk ein leistungsfähiges Werkzeug für mehr Resilienz und Wettbewerbsfähigkeit.
- Höhere geschäftliche Agilität: Wenn IIoT-Geräte Daten in Echtzeit austauschen, tragen sie zu einem Informationsnetzwerk bei, das kontinuierlich Daten sammelt, analysiert und daraus 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 auf der Grundlage von Datenanalysen erhalten, 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 nutzen diese Sensordaten, um wertvolle Einblicke in Prognose- und andere Wartungsanforderungen zu erhalten, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führen kann. McKinsey zufolge „Die vorausschauende Wartung reduziert die Maschinenausfallzeit in der Regel um 30 % auf 50 % und erhöht die Maschinenlebensdauer um 20 % auf 40 %.“
- Höhere Effizienz: Leider ist „wenn es nicht kaputt geht“ oft die Haltung, die Unternehmen bei der Priorisierung ihrer operativen Anforderungen einnehmen. Diese Einstellung kann dazu führen, dass ineffiziente Legacy-Prozesse an der Spitze der Vergangenheit hängen. Die Anwendung erweiterter Analysen auf IIoT-Daten führt zu laufenden Empfehlungen und Strategien für die Aktualisierung von Prozessen, die Optimierung von Workflows und die Steigerung von 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 kleinerer, verteilter Lager und einen breiteren Bestand mit mehr Einzelartikeln. IIoT-Geräte können dabei helfen, all diese geografisch verteilten Lager, Bestände und Liefernetzwerke miteinander zu verbinden. So erhalten Logistikmanager (und Kunden) in Echtzeit eine Vorstellung davon, wo sich Bestände zu jeder Zeit befinden. Und für einige Produkte können Geräte wie Additivdrucker (3D-Drucker) die Abhängigkeit von Remote-Herstellern verringern, sodass Unternehmen virtuelle Bestände behalten und die benötigten Produkte herstellen können – On Demand und vor Ort.
- Sichere Arbeitnehmer: In jedem industriellen Umfeld besteht immer die Gefahr von Verletzungen oder Belastungen. Heute reduzieren viele Unternehmen dieses Risiko mit 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 der Fertigung können IIoT-Geräte auch mit Sensoren ausgestattet werden, um die physische Interaktion mit ihren Kollegen 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 innerhalb eines Unternehmens – sie integrieren auch das Kundenerlebnis und den Input. Diese Integration führt zu nahtlosen Einkaufserlebnissen, transparenterer und personalisierter Logistik und einer besseren Fähigkeit, 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 zu melden. Sie verfügt über breite Anwendungen in modernen Branchen – insbesondere bei der 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 Qualitätskontrolle zu informieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen kann ein IIoT-Netzwerk aus Maschinen und Robotergeräten automatisiert werden, um die Produktfertigung in intelligenten Fabriken zu optimieren.
- Resiliente Lieferketten: IIoT-Netzwerke geben Supply Chain Managern Aufschluss darüber, wo ihre Produkte sind, welche Lieferanten sie haben und wie viele auf Lager sind. IIoT-Geräte und -Maschinen können auch dynamisch programmiert werden, um sich auf Ereignisse und Unterbrechungen in Echtzeit einzustellen. Dadurch erhalten Unternehmen eine integrierte Notfallplanung und einen wettbewerbsfähigen, resilienten Wettbewerbsvorteil.
- Intelligente Logistik: Um der wachsenden Nachfrage nach Geschwindigkeit und Volumen gerecht zu werden, mussten Logistikdienstleister ihre Nutzfahrzeugflotten mit Netzwerken von Lieferpartnern der letzten Meile mit On-Demand-Kleinfahrzeugen (einschließlich Fahrrädern und Rollern) erweitern. Durch die Integration solcher Fahrzeugnetzwerke mit IIoT und Tracking-Geräten oder -Apps können Logistikmanager eine zentrale Sicht auf 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 dabei helfen, sich besser in der Kontrolle ihrer Versorgung zu fühlen, während sie mit ihrem Gesundheitsdienstleister verbunden sind. Für Ärzte können die von diesen Geräten gelieferten Daten ein vollständigeres Bild der Patientengesundheit vermitteln. Das Ergebnis ist eine fundiertere und gründlichere Herangehensweise an Diagnostik, Behandlung und allgemeines Wohlbefinden. Und in praktischeren Anwendungen verbessern sich chirurgische IIoT-Geräte stetig dorthin, wo Remote-Operationen und fortschrittliche Diagnostika es Gesundheitsfachleuten in unterentwickelten oder isolierten Regionen ermöglichen werden, sensorische Eingaben und Partner in Echtzeit mit einigen der besten Ärzte und Pflegekräfte der Welt zu teilen.
- Landwirtschaft: Für Unternehmen, die von Wetter und natürlichen Kräften abhängig sind, ist jedes Instrument, das zur Verringerung von Risiken und Schwachstellen beiträgt, eine willkommene Ergänzung. Laut dem Magazin Forbes setzt die moderne Landwirtschaft IoT-Lösungen für alles ein, angefangen bei 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 Umgebung für den Innenbereich zu schaffen.
- Intelligentes Gebäudemanagement: Gebäude, die mit intelligenten Geräten und Sensoren ausgestattet sind, bieten Gebäudemanagern beispiellose Einblicke in den Betrieb, mit denen sie Geld sparen, den Zustand der Infrastruktur verlängern und die Energieeffizienz steigern können. IIoT-Sensoren sammeln zum Beispiel granulare Echtzeitdaten über das HVAC-System, mit denen die Heizung in verschiedenen Zonen, wo und bei Bedarf, angepasst werden kann. Sensoren können auch verwendet werden, um Lecks frühzeitig zu entdecken, um Überschwemmungen zu verhindern oder um Vibrationen, Rissformationen, Feuchtigkeitsbelästigung und andere strukturelle Integritätsbedenken in älteren Gebäuden zu erkennen.
- Nachhaltiges Versorgungs- und Energiemanagement: Die IIoT-Technologie hat im Energie- und Versorgungssektor unzählige Einsatzmöglichkeiten, angefangen von der Überwachung von Nutzungsmustern über die Vorhersage der Nachfrage bis hin zur Optimierung des Energieverbrauchs. In verteilten Mikronetzen können Energieverbraucher mit Solarpaneelen oder anderen alternativen Energiequellen zu „Prosumenten“ werden, um zu sehen, wie viel Energie sie nutzen und wie viel sie entweder an das Netz zurückverkaufen oder umverteilen können, je nachdem, was sie am besten finden.
Nächste Schritte einer IIoT-Transformation
Eine erfolgreiche Unternehmenstransformation beruht auf guten Change-Management-Strategien und einem 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-System beginnen, das Sie dabei unterstützt, Ihre Geschäftsabläufe zu zentralisieren und zu vereinheitlichen und nach und nach aufzubauen, wenn Sie intelligente Geräte, intelligente Teams und intelligente Systeme miteinander verbinden und integrieren.
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