IIoT-Plattformen Aktuelle Herausforderungen mit dem Industrial IoT bewältigen

Autor / Redakteur: Dr. Bernhard Kirchmair* / Sebastian Human

Das Industrial Internet of Things leistet einen entscheidenden Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit produzierender Unternehmen. Mit der richtigen IIoT-Plattform können IoT-Projekte beschleunigt werden – es muss aber die passende sein.

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Die Datenvisualisierung über eine IIoT-Plattform hilft Unternehmen nicht nur bei der Optimierung ihrer Fertigung, sondern kann beispielsweise auch gleichzeitig ein Werkzeug für mehr Nachhaltigkeit sein.
Die Datenvisualisierung über eine IIoT-Plattform hilft Unternehmen nicht nur bei der Optimierung ihrer Fertigung, sondern kann beispielsweise auch gleichzeitig ein Werkzeug für mehr Nachhaltigkeit sein.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Laut des Verbands Eco sind IIoT-Plattformen für den Mittelstand im weltweiten IoT-Wettbewerb unersetzlich. Die aktuellen Herausforderungen in Zeiten der Pandemie zeigen, dass Unternehmen jene Flexibilität, die sich durch die Plattformen bietet, dringend benötigen. Sie ermöglichen den Zugriff auf Produktionsdaten und -anlagen auch remote – die Voraussetzung für flexible Arbeitsplätze und flexible Arbeitszeitmodelle.

Auch holen immer mehr Betriebe ihre Lieferketten näher zu sich, sie denken über Nearshoring nach, um Abhängigkeiten zu verringern. Das IoT ist weiterhin die Basis, um Prozesse zu automatisieren, denn der Kostendruck aufgrund der sich abzeichnenden Konjunkturschwäche ist ein weiterer Punkt. Je mehr automatisiert wird, desto effizienter wird die Fertigung.

Breit aufgestellter Markt an IoT-Plattformen – worin unterscheiden sich die Angebote?

Laut IDC-Definition umfasst eine IIoT-Plattform verschiedene Technologieebenen, die miteinander interagieren. Verschiedene Anbieter liefern Lösungen zu unterschiedlichen Kompetenzen, etwa Cloud- oder Data-Management. Das macht den Markt sehr unübersichtlich. Alle diese Lösungen bieten grundlegende Funktionen – Daten sammeln, speichern, visualisieren, auswerten. Die Spreu vom Weizen trennt sich, wenn es um zusätzliche Funktionalitäten geht – etwa um Low-Code-Lösungen, Anlagensteuerung, Workflows oder Advanced Analytics.

All diese Aspekte werden für Unternehmen zunehmend relevanter. Deshalb sollte ein Integrator mit den generischen Plattformen der großen Hersteller vertraut sein und Wissen über Spezialplattformen für bestimme Branchen oder Einsatzgebiete mitbringen, beispielsweise im Bereich Energiemanagement.

Anforderungen an IIoT-Plattformen variieren nach Unternehmensgröße

Wie eine Studie von IDC zum Thema IoT zeigt, unterscheiden sich die Anforderungen an IIoT-Plattformen je nach Unternehmensgröße. So legen mittelständische Unternehmen vor allem Wert auf Visualisierungsmöglichkeiten, beispielsweise bei der Speicherung und Analyse von Daten, dem einfachen Onboarding von IoT-Geräten und beim Thema Data Governance. Großunternehmen wünschen sich dagegen häufiger IoT-Lösungen mit einem hohen Reifegrad. Ihnen ist die Integrationsfähigkeit in bestehende Infrastrukturen wichtig ebenso wie die Umsetzungsfähigkeit von Machine Learning oder Model Training.

Anwender, die sich für eine IIoT-Plattform entscheiden, sollten sich bereits im Vorfeld klar machen, was diese für sie leisten muss, etwa bei der Speicherung von Daten oder der Sensorkonnektivität. Sollen Daten nutzbringend eingesetzt werden, müssen sie mit weiteren Daten zusammengebracht werden, etwa aus dem ERP-System. Erst im Zusammenspiel mit dem IT-System und den verschiedenen Plattformen lassen sich die Vorteile wirklich erschließen. Monolithische Lösungen sind nicht agil genug, um die modernen Anforderungen an Performance und Flexibilität zu erfüllen. Um flexibel agieren zu können, empfehlen sich modulare Lösungen. Um einen solchen Baukasten allerdings zusammenführen zu können, ist technologisches Know-how notwendig. Für enge Anwendungsfelder, wo vieles auch „out of the box“ funktionieren kann, eignen sich hingegen vertikale Lösungen oder Self-Service-Plattformen.

Bewältigung aktueller Herausforderungen durch IIoT-Lösungen

Bei den Anwendungsszenarien sehen wir häufig drei Schwerpunkte: die Überwachung von Prozessen, die Optimierung der Abläufe in der Wertschöpfung und neue, durch IoT ermöglichte Geschäftsmodelle oder Produkte, etwa die Vermietung von Maschinen als Service-Modell. In der prozessorientierten und diskreten Fertigung sowie in der Energie- und Wasserversorgung ergeben sich beispielsweise vielfältige Anwendungen, etwa in der Fernüberwachung und der Fernwartung von Gebäuden und Anlagen wie im Energiemanagement. Dort verzeichnet sich eine verstärkte Nachfrage nach IoT-Lösungen, denn immer mehr Unternehmen optimieren ihr Energiemanagement oder wollen sich mit eigenen Anlagen vom öffentlichen Stromnetz unabhängig machen. Der Optimierung der Auslastung durch intelligente Netze kommt zusehends ein höherer Stellenwert zu.

Darüber hinaus ist Energiemanagement eine der größten Herausforderungen in der Produktion sowie im Smart-City-Umfeld. Industrieunternehmen nutzen bereits seit langem Energiemonitoring, um den Verbrauch und damit die Energiekosten zu senken. Diese Systeme sind jedoch in der Regel passiv angelegt und können nicht in den Maschinenpark eingreifen. Mit dem richtigen IIoT-Ansatz ist es möglich, den Verbrauch und die Energiekosten intelligent zu senken, indem die Anlagen beispielsweise in Abhängigkeit zur Auslastung gesteuert werden. Ein Anwendungsfall im Bereich Smart City ist das Management der Ladesäulen-Infrastruktur für E-Mobilität. Die höhere Lastauslegung der Ladesäulen am Abend oder an Wochenenden wird so intelligent gesteuert.

Implementierung der IIoT Plattformen

Soll eine IIoT-Plattform implementiert werden, ist eine gute Vorbereitung essenziell. Laut Gartner benötigt die Bereitstellung einer IIoT-Plattform im Schnitt mehr als fünf Monate, sodass Anwender zu Beginn eine Anforderungsanalyse stellen sollten. Hierfür wird festgelegt, welche Anwendungen die IIoT-Plattform im ersten Schritt sowie mittel- und langfristig ermöglichen muss. Wichtig ist zudem, die internen Stakeholder frühzeitig einzubinden, etwa die IT-Abteilung oder den Einkauf. Mit diesen beiden Maßnahmen lässt sich die Einführung einer IIoT-Plattform deutlich beschleunigen. Die Plattform selbst sollte iterativ nach agilen Prinzipien in Sprints eingeführt und dann schrittweise so konfiguriert und ausgebaut werden, dass sie am Ende genau das leistet, wofür sie gedacht war. Anwender begrüßen vor allem während der Einführungs- und ersten Betriebsphase externe Unterstützung. So können sie verschiedenen Plattformen und Funktionen testen.

Denn besonders in der Anfangsphase gilt es, die Zielsetzung zu analysieren und zu verstehen. Es geht dabei weniger um den technischen Ansatz als vielmehr um den Wertbeitrag, den die IIoT-Lösung für das Unternehmen leisten soll. Sind im zweiten Schritt die technischen Anforderungen geklärt, folgen die Analyse bestehender Use Cases sowie ein Kick-off. In allen Schritten ist eine agile Entwicklung essenziell, denn für das IoT gibt es zumeist keine Standardlösungen. Für jeden Use Case ist ein eigenes Ökosystem mit verschiedenen Spezialisierungen erforderlich, weshalb integrierte End-to-End-Lösungen den größten Erfolg versprechen.

Fortschrittliche IIoT-Lösungen auch ohne Programmierkenntnisse

Low-Code-Ansätze sollen im Anlagenbetrieb fortschrittliche IIoT-Lösungen auch ohne Programmierkenntnisse ermöglichen. Sie erlauben OT-Entwicklern über intuitive grafische Benutzerüberflächen ihr Logikwissen auf die IIoT-Anwendungen zu übertragen. Damit lassen sich vor allem jene Anforderungen lösen, bei denen „Wenn-Dann“-Beziehungen im Vordergrund stehen und die sich mit Workflow- und Ablaufdiagrammen erfassen lassen. Dies ist meist im Condition Monitoring der Fall. Ein Beispiel dafür wäre der Befehl: „Schicke einen Wartungsleiter zur Maschine, wenn ein Datenpunkt diesen Grenzwert überschreitet.“ Die entsprechenden Workflows lassen sich per Low-Code direkt auf der Plattform in einem Prozessschaubild zusammenstellen, ohne dass diese hart codiert werden müssen.

Entscheidende Technologien für mehr Nachhaltigkeit

Viele Konzerne setzen sich derzeit ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele, die sie mit entscheidenden Technologien zu erreichen versuchen. Die Vernetzung bietet eine gute Chance, mehr Nachhaltigkeit zu erreichen. Besonders vielversprechend ist der Einsatz künstlicher Intelligenz und die Einführung von 5G . Letzteres ermöglicht vor allem in Campusnetzen spannende Anwendungen. Dazu zählen fahrerlose Transportsysteme ebenso wie autonome mobile Roboter oder Asset Tracking in Echtzeit. Künstliche Intelligenz ermöglicht betriebswirtschaftlich attraktive Anwendungen, etwa in der Qualitätssicherung oder bei der Dynamisierung von Wartungszyklen, die per Datenanalyse bedarfsorientiert gestaltet werden können. Dies alles trägt zu einer effizienten und optimierten Auslastung von Anlagen ebenso bei wie zu einer höheren Energieeffizienz.

* Dr. Bernhard Kirchmair arbeitet als Chief Digital Officer von Vinci Energies Europe East / DACH.

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