Internet der Dinge (IOT) in der Fertigungsindustrie

IoT Trends 2021, alle wichtigen Trends zum Internet of Things

Das Internet der Dinge („Internet of Things“, IoT) ist heute allgegenwärtig und beeinflusst die Art und Weise, wie wir arbeiten, reden und uns mit anderen Menschen austauschen.

Auch die Industrie ist und wird durch die Digitalisierung deutlich verändert. So stehen Industrie 4.0 und das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things; IIoT) im Fokus vieler Strategiegespräche in Unternehmen.

Mit IoT gewappnet für die Zukunft  

Das industrielle Internet der Dinge ist gekennzeichnet durch Technologien, die für sich allein genommen schon wichtige Innovationen für Unternehmen darstellen. In Kombination haben sie jedoch einen weitreichenden Einfluss darauf, wie Unternehmen

  • wachsen,
  • neue Geschäftsmodelle entwickeln,
  • Erfolge sichern,
  • als innovative Vorreiter schon heute von den Vorteilen der digitalen Zukunft profitieren und
  • in den kommenden Jahren der Konkurrenz einen Schritt voraus sein können.

Aufgrund dieser Nutzeneffekte schätzt das World Economic Forum (WEF), dass sich die IoT-Investitionen in der produzierenden Industrie von 35 Mrd. US-Dollar im Jahr 2016 innerhalb von nur vier Jahren auf 71 Mrd. US-Dollar verdoppeln werden. Haupttreiber für diese Entwicklung sind technische Innovationen wie Predictive Maintenance, Künstliche Intelligenz, Edge Computing, hybride Clouds, 5G und vieles mehr.

Gemeinsam mit einer freien Fachjournalistin hat smartblick aktuelle Studien für Sie ausgewertet und die wichtigsten Erkenntnisse zu IoT Trends für die Fertigungsindustrie auf den Punkt gebracht. Diese können Sie kostenlos als Whitepaper herunterladen.

Vom Datensatz zum neuen Geschäftsmodell

Sensoren sind inzwischen täglicher Begleiter im Privat- und Berufsleben und liefern eine exponentiell wachsende Menge an Daten. „Tatsächlich wurden bis zu 90 Prozent aller Daten in den letzten zwei Jahren erstellt, und dies alles nach einer erheblichen Steigerung der Rechenleistung.“ Besonders in Unternehmen werden in großer Zahl Sensoren an verschiedensten Produktionssystemen angebracht, die Geräten, Bauteilen und Maschinen erlauben, in allen Phasen der Wertschöpfungskette untereinander sowie mit Menschen zu kommunizieren. Das Ziel ist zum Beispiel ein besseres Verständnis von Fertigungsprozessen, um unnötige Stillstandszeiten zu vermeiden und zur Bewertung von Maschinen- und Leistungsdaten oder der Mitarbeiterperformance kein langwieriges händisches Auswerten von Schichtplänen in Kauf nehmen zu müssen.

Darüber hinaus können die von Sensoren aufgenommenen Daten dazu genutzt werden, um durch Künstliche Intelligenz (KI) oder Machine und Deep Learning Muster, Gesetzmäßigkeiten und Trends innerhalb der riesigen Datenmengen zu identifizieren. Weichen beispielsweise die in Echtzeit von Leistungs-, Ultraschall- und Vibrationssensoren aufgenommenen Daten von bekannten Mustern ab, deutet dies auf (ungewünschte) Änderungen im Prozess oder dem Verfahren hin. Im Sinne von Predictive Maintenance ist damit eine proaktive Wartung und Instandhaltung von Anlagen, Maschinen und Prozessen möglich: so kann ein Mitarbeiter mit dem Austausch eines Bauteils beauftragt werden, wenn dieses verschlissen, aber noch nicht defekt ist. Ausfallzeiten können dadurch signifikant reduziert werden. Zudem bietet IoT neue Visualisierungsmöglichkeiten durch Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR), welche zum Beispiel bei der Auswahl von Ausrüstungsteilen in einem Lagerhaus, der Schulung von Technikern und der Qualitätskontrolle unterstützen. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der zunehmenden Datenflut ergibt, ist die Entstehung neuer Geschäftsmodelle, die auf dem Verkauf von Daten basieren und individuelle Kundenbedürfnisse in den Vordergrund stellen. In nicht mal 10 Jahren könnten bis zu 30 Prozent der neuen Einnahmen für Hersteller aus digitalen Einnahmequellen stammen. In der Tat könnten Industrieunternehmen eine 50/50-Aufteilung zwischen dem Verkauf von “Produkten” und dem Verkauf von “Ergebnissen/Lösungen” erleben.

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Verarbeitung an Ort und Stelle und dann in die Cloud

Bedarfsgerecht und individuell – zwei Aspekte, die für das IoT auch im Bereich der Datenauswertung, -speicherung und -zugänglichkeit maßgeblich werden. Dabei gewinnt Edge-Computing durch die enormen Datenvolumina mehr und mehr an Bedeutung. Denn es erlaubt eine dezentrale Datenverarbeitung in der Netzwerkperipherie – direkt an oder nahe dem Ort, wo die Daten generiert wurden. Dies entlastet konventionelle Datenzentren, die meist weit entfernt von den mobilen Datenquellen arbeiten und dadurch oft hohe Latenzzeiten, Verzögerungen und längere Reaktionszeiten bedingen.

Mit Edge Computing werden hingegen die von IoT-Geräten gesammelten Daten am „Rande“ des Netzwerks direkt auf dem IoT-Gerät oder einem lokalen Speichergerät verarbeitet, sortiert und in Echtzeit auf Relevanz hin geprüft. Nur die für weitere Prozesse erforderlichen Daten werden dann an die Cloud weitergeleitet.

Die Cloud als Speicher bleibt damit weiterhin ein essenzieller Bestandteil des IIoT. Hinzu kommen jedoch vermehrt hybride Cloud-Infrastrukturen: eine Mischung aus öffentlichen und privaten Clouds, die dadurch unternehmensspezifische Anforderungen erfüllen können. So hat beispielsweise das amerikanische Unternehmen Honeywell eine IoT-Plattform mit einem Open-Source- und Hybrid-Cloud-Ansatz aufgebaut, um Industriedaten nahtlos in traditionelle Cloud-Rechenzentren, Anwendungen und Arbeitslasten integrieren zu können.

Weiterhin ist im IIoT der Auf- und Ausbau großer Datenplattformen zur Speicherung der explosionsartig gestiegenen Datenflut und Durchführung von Rechenprozesse mit geringen Latenzzeiten entscheidend. Zwei Aspekte, durch die auch im Bereich Quantum Computing kontinuierliches Wachstum erwartet wird – insbesondere durch Partnerschaften der Unternehmen IBM, Honeywell, Splunk, Microsoft und AWS. Denn mit Quantencomputern können Daten aus jeder Quelle und zu jeder Zeit abgefragt, überwacht, in kürzester Zeit analysiert und in großem Maßstab parallel verarbeitet werden.

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Mit Sicherheit von A nach B 

Egal, ob Edge oder Quantum Computing, Cloud oder Datenplattform, wichtigste Basis des IIoT ist eine agile und sichere Konnektivität. Denn nur so können leistungsfähige Netzwerke entstehen, mit denen ein breites Spektrum neuer datenbasierte Geschäftsmodelle realisierbar ist. Satelliten, Wi-Fi, Bluetooth, RFID, NFC, LPWAN oder 5G stellen dabei nur eine Auswahl der zur Verfügung stehenden Hilfsmittel dar, wodurch Unternehmen für einzelne Anwendungsfälle jeweils die sinnvollste Lösung auswählen können: „Ein intelligentes Fahrzeug erfordert eine andere Art von Konnektivität als ein tragbares Gerät oder ein Maschinenteil in der Fabrikhalle.”

Neben dem Mobilfunkstandard 5G, der im IIoT bereits zu einem wesentlichen Bestandteil geworden ist, wird laut dem Marktforschungsunternehmen Forrester insbesondere die Satellitentechnologie bis 2021 um 20 % zunehmen und im erdnahen Orbit zur Datenübertragung über große Entfernungen eingesetzt werden. Dabei spielt die Blockchain-Technologie eine wichtige Rolle, die während der Datenübertragung einen ausreichenden Datenschutz gewährleisten soll.

Und auch das Thema Cyber-Sicherheit, Integrität und Vertraulichkeit sind im IIoT wichtige Aspekte. Dabei geht es nicht nur um sichere Netzwerke vor Ort in den Unternehmen, sondern durch die Zunahme der mobilen Arbeit auch um Cyber-Sicherheitsstrategien für Heimnetzwerke und mobile Geräte. „Allein von Januar bis April 2020 wurde ein Anstieg der Angriffe auf Banken um 238 % und ein Anstieg der Angriffe auf Cloud-Server um 600 % beobachtet.“ 

Dies bedeutet, dass zur Vermeidung von Angriffen immer leistungsfähigere Werkzeuge und Algorithmen, wie die oben schon genannten KI und Machine Learning-Technologien, gebraucht werden. Ein weiterer Ansatz zur Erhöhung der Cybersicherheit, ist das so genannte Confidential Computing, durch das die Daten auf den fremden Rechnern in der Cloud vor einem Zugriff Dritter geschützt werden. Bei diesem Ansatz werden nicht nur Daten bei der Speicherung und Übertragung verschlüsselt, sondern auch während der Verarbeitung. Hierdurch entstehen zusätzliche Sicherheitsebenen, neue Protokolle und bewährte Verfahren, die sensible Informationen mehrfach schützen. 

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Schon heute von der Zukunft profitieren

Alles in allem bietet IoT damit zahlreiche Pluspunkte, die innovative Unternehmen bereits heute zu ihrem Vorteil nutzen. Vor allem, weil nicht nur der zu erzielende Gewinn signifikant durch die digitalen Prozesse steigt, sondern weil auch die zu tätigenden Investitionen gering sind. So reicht beispielsweise der Einsatz kleiner smarter Boxen (z.B. smartblick) in einem historisch gewachsenen, bisher nicht digitalisierten Maschinenpark, um Herstellern anhand von Daten einen umfassenden und klaren Überblick über alle Prozesse – angefangen bei der Konstruktion über die Fertigung bis hin zur gesamten Lieferkette – zu liefern.

Damit ist es möglich alle Prozesse bedarfsgerecht zu optimieren und einen Überblick über die Performance von Mitarbeitern zu haben. Ohne händisches Auswerten von Tabellen, Leistungs-, Prozess- oder Maschinendaten, sondern einfach nur mit einem Klick und einem Blick auf das Display.

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