IIoT: Warum sich Unternehmen auf Industrie 4.0 einlassen sollten

IIoT oder Industrial Internet of Things ist eine komplexe Technologie, welche in der digitalen Transformation unverzichtbar geworden ist. Sie konzentriert sich nicht wie das IoT (Internet of Things) auf die Bedürfnisse der Verbraucher. Vielmehr steht dabei die Transformation von Produktionsabläufen und Lieferketten im industriellen Umfeld im Mittelpunkt. Zielgruppe des IIoT sind damit Unternehmen. Insider sprechen von einem Konzept, das für die Umsetzung der vierten industriellen Revolution (Industry 4.0) maßgeblich ist. Lufthansa Industry Solutions hatte bereits 2017 eine Studie zu Industrie 4.0 veröffentlicht. Die Pandemie hat das Thema und die Industrie 4.0 Definition auf jede Unternehmens-Agenda gesetzt!

Was bedeutet IIoT für das Unternehmen?

Mit einer IIoT Plattform schaffen es Betriebe und Unternehmen, die betrieblichen Abläufe und Produktionsprozesse effizienter zu gestalten. Als Schlüsseltechnologie innerhalb der digitalen Transformation und Industry 4.0 setzt IIoT auf eine totale Vernetzung und Automatisierung der Produktionsabläufe.

Im Resultat schlagen dabei eine erhöhte Produktivität, schnellere Abläufe, eine Verbesserung der Sicherheit von Mitarbeitern und Maschinen und mehr Effizienz zu Buche. Der Ressourcenverbrauch wird auf ein Minimum beschränkt und die Kosten können ganz allgemein gesenkt werden. Zudem ist IIoT verantwortlich für das Vorantreiben von Innovationen und neuen Geschäftsmodellen.

Wie funktioniert IIoT?

IIoT bildet ein Netzwerk von smarten Maschinen und Anlagen, die in ein System eingebettet sind, bei dem das Maß aller Dinge die Sammlung, der Austausch und die Analyse von Daten ist. Um diese Leistung zu bewerkstelligen, sind die Anlagen mit Sensoren ausgestattet, die jede noch so kleine Veränderung wahrnehmen und die Informationen weiterleiten. Es werden ehemals lineare Fertigungsketten in dynamische Versorgungssysteme umgewandelt, die miteinander verbunden sind.

Dabei beschränkt sich IIoT nicht auf die einzelne Fabrik, sondern bezieht Rohstoffproduzenten, Zulieferer und Kunden mit ein. Im regen Datenaustausch optimiert IIoT die einzelnen Komponenten einer Wertschöpfungskette in Echtzeit. Bei einer konformen Anwendung beeinflusst IIoT das Wachstum und die Zukunftsfähigkeit eines Unternehmens positiv.

Zielsetzungen von IIoT

Die Erwartungen an eine solch umfangreiche Technologie, die einen Paradigmenwechsel innerhalb der gesamten Industrie hervorruft, sind vielfältig. In einem Überblick werden die folgenden Ziele genannt:

• bessere Verfügbarkeit der gesamten Produktionsabläufe
• Entwicklung, Produktion sowie Absatz von Waren und Produkten aufgrund digitaler Informationen
• kostengünstige Fertigung von Einzelstücken nach den Vorgaben der Großserienproduktion
• Effizienzsteigerung und Beschleunigung der Produktions- und Transportprozesse
• Stärkung der Predictive Maintenance, also der vorbeugenden Wartung und Instandhaltung der Anlagen und Maschinen
• Flexibilisierung der Produktionsabläufe in Echtzeit
• verbesserte Sicherheit von Mitarbeitern, Produktionsstraßen und Anlagen
• allgemeine Einsparungen bei den Energie- und Betriebskosten
• Qualitätssteigerung
• Steigerung der Kundenzufriedenheit
• Freisetzung datengetriebener Geschäftsmodelle und die Umsetzung neuer Geschäftsfelder

Aufbau von IIoT

Die Architektur von IIoT beruft sich auf ein modulares und hierarchisch angeordnetes Schichtenmodell. Es wird unterteilt in:

• Geräteschicht: Dabei handelt es sich um die physischen Geräte und die Hardware.
• Netzwerkschicht: Kabelgebundene oder drahtlose Netzwerktechnologien und Protokolle wie Wi-Fi, Bluetooth oder Mobilfunk finden ihre Anwendung.
• Serviceschicht. Auf diesem Niveau findet die Verarbeitung der gesammelten Daten statt, die Ergebnisse werden der Contentschicht übermittelt oder in Form von direkten Befehlen an die Geräteschicht gesendet.
• Contentschicht: Hier befindet sich die Schnittstelle zum Anwender. Auf dieser Ebene werden Informationsaustausch und Interaktion ermöglicht.

Zum Einsatz kommen typische Technologien, wie sie vom herkömmlichen IoT (Internet of Things) bekannt sind:

• mobile und kabelgebundene Vernetzung
• Big Data
• Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M)
• Maschinelles Lernen (ML)
• Künstliche Intelligenz (KI)
• Edge Computing
• Cloud Computing
• Cyber-physische Systeme (CPS)

Kritische Aspekte zum Einsatz von IIoT

Trotz der enormen Vorteile, welche IIoT für eine große Anzahl von Unternehmen bietet, müssen auch einige kritische Aspekte genannt werden. So führt eine mangelnde Kompatibilität der Geräte und Technologien unter Umständen zu einer Abhängigkeit vom jeweiligen Hersteller.

Die größte Verwundbarkeit eines solchen Systems entsteht jedoch durch die massive Anwendung von Informations- und Kommunikationstechnologien. Zumal diese mit operativen Technologien verbunden werden. Durch diese Komplexität steigt die Gefahr, dass Sicherheitslücken entstehen.

Wenn davon kritische Infrastrukturen (KRITIS) betroffen sind, ist mit erheblichen Verwerfungen zu rechnen. Daher müssen sowohl die vernetzten Geräte als auch das sensible Datenmaterial besonders gesichert werden. Dabei ist zu beachten, dass die Sicherheitspatches über die gesamte Betriebszeit bereitgestellt werden. Je größer das zu schützende Ökosystem ist, desto zeit- und personalintensiver gestalten sich die erforderlichen Überwachungsmaßnahmen.

In der o.g. IDG-Studie wurde die Frage gestellt, wo der konkrete Nutzen von Industrie 4.0 liegt, der den Aufwand und die Investitionen rechtfertigt. Die Antworten von 2017 dürften jetzt, fünf Jahre nach der Befragung weit höher liegen. Zum Beispiel 45 Prozent der Unternehmen in der Ausrichtung auf Industrie 4.0 einen Wettbewerbsvorteil. 41 Prozent sparen Produktionskosten, 40 Prozent Kosten im Allgemeinen. Der erhoffte Nutzen bei der Umsetzung von Industrie-4.0-Projekten liegt bei den meisten Antworten im Bereich der aktuellen Prozesse.