Was sind IoT, IIoT und Industrie 4.0?

Geschrieben von: Simon Spencer

20. Oktober 2020

Industrial Revolution

Der rasche Fortschritt der Technologie verändert die Art und Weise, wie wir Menschen miteinander verbunden sind. Nicht nur miteinander, sondern auch mit unseren physischen und virtuellen Systemen. Durch Industrie 4.0- und IoT-Anwendungen können informative und aufschlussreiche Verbindungen hergestellt werden, die Unternehmen und ihre Mitarbeiter stärken. Indem Ihre Fabrikprozesse in Echtzeit mit authentischen Daten verbunden werden, sind Sie in der Lage, auf auf auf kostspielige ungenaue Papieraufzeichnungen zu verzichten und Ihr Unternehmen in die vierte industrielle Revolution zu führen.

Es geht um starke Verbindungen zu Menschen und Geräten. Ein Aspekt, der in der Vergangenheit nicht realisierbar war, steht nun an der Spitze der Entwicklung und Verbesserung.

Was ist das IoT?

Es ist das Internet of Things (Internet der Dinge) Wir alle wissen, was das „Internet“ ist. Hier werden all die Bilder und Videos von niedlichen Katzen gespeichert. Nebenbei ist es auch eine Methode, mit der Daten in einer stark vernetzten Welt über eine bereits bestehende Telekommunikationsinfrastruktur übertragen werden können. Wir alle wissen, was „Dinge“ (Things) sind. Sie treten regelmäßig mit dem „Kater mit Hut“ als Ding 1 und Ding 2 auf.

Okay, aber jetzt mal im Ernst. Das IoT ermöglicht die Überwachung und Steuerung kompatibler Geräte (z. B. Lichtschalter) über eine bestehende Netzwerkinfrastruktur. Sofern Sie nicht hinter dem Mond gelebt haben, hat das Internet of Things (IoT) eine wichtige Rolle in Bezug auf unsere Konsumgüter von großen Unternehmen gespielt. Google Assistant, Amazon Alexa und Apple Siri können zur Steuerung aller Arten von Geräten in Ihrem Haus verwendet werden, von der Beleuchtung über Thermostate bis hin zu Türschlössern. Dies kann entweder von zu Hause aus oder auch unterwegs über Ihr Smartphone geschehen.

Ihre Beleuchtung, Thermostate und Schlösser sind Dinge (oder Geräte), und Ihr Smartphone kommuniziert mit Ihren Geräten über das Internet. Sie werden sich jetzt vielleicht fragen: „Was nützt mir das?“ Nun, Sie können Ihre Haustür öffnen, indem Sie sich ihr einfach nähern. Sie brauchen nicht mehr nach einem Schlüssel zu suchen. Ist das nicht eine einfache Produktivitätssteigerung?

Können Sie sich aus industrieller Sicht vorstellen, welch ein Potenzial darin liegt, wenn Ihre Mitarbeiter nicht mehr nach ihren Schlüsseln suchen müssen?

Was ist das IIoT und was ist der Unterschied zwischen IoT und IIoT?

Es handelt sich um all das oben Genannte, aber im industriellen Rahmen – das Industrial Internet of Things. Um ein wenig mehr in die Tiefe zu gehen: IIoT konzentriert sich auf den Einsatz intelligenter Geräte zur Steigerung von Effizienz und Produktivität bei gleichzeitiger Erfassung von Echtzeitdaten, die es Herstellern ermöglichen, ihre Prozesse ständig zu verbessern. Beim IIoT geht es um Datenerfassung.

Die Digitalisierung ihrer Geschäftsprozesse, ihrer Anlagen, ihrer Fahrzeuge und ihres Mitarbeiterwissens hat für Unternehmen inzwischen Priorität. Aber warum? Was ist der Nutzen? Abgesehen davon, dass man nicht mehr nach Schlüsseln suchen muss, kann eine vollständig vernetzte Einrichtung von vielen kleinen Produktivitätsverbesserungen profitieren, die sich alle zu einer stolzen Menge summieren. In einem größeren Rahmen können alle gesammelten Informationen zu schnelleren und besseren Entscheidungen und Geschäftsergebnissen führen.

IIoT in der Praxis - eine einfache Montageaufgabe

IIoT

Angenommen, das Hauptproblem Ihres Unternehmens in einem Montageprozess besteht darin, dass häufig die falschen Batterien in Ihre Geräte eingesetzt werden. Ihr Ingenieur beschließt, ein Pick-to-Light-System zu entwickeln. Je nachdem, welches Licht leuchtet, entnimmt der Monteur eine Batterie aus dem entsprechenden Behälter. Wunderbar!

Nun erhält der Ingenieur immer noch Berichte über Zurückweisungen, also bringt er an jedem Behälter einen Sensor an. Wenn eine Batterie aus einem Behälter entnommen wird, ohne dass das Licht leuchtet, wird ein Alarm ausgelöst.

Ok, es gibt also keine Qualitätsprobleme mehr!

Der Ingenieur sendet nun die Daten über erfolgreiche und erfolglose Entnahmen, einschließlich der Anzahl der Entnahmen pro Behälter, an ein Datenanalysetool.

Dann ermittelt er die am meisten genutzten Behälter und stellt fest, dass die am meisten genutzten Batterien tatsächlich am weitesten vom Monteur entfernt sind. Dann verteilt er die Bestände neu, indem er die am häufigsten verwendeten Batterien näher zum Monteur bringt.

So hat er eine sehr gute Produktivitätssteigerung erreicht und gleichzeitig die Qualität Ihres Unternehmens auf ein neues Niveau gehoben.

Jede Montagestation wird in allen Arbeitsstationen und Einrichtungen des Unternehmens einheitlich gestaltet. Diese Verbesserung wirkt sich nun quantitativ und qualitativ auf die Rentabilität und den Ruf des Unternehmens aus und führt zu mehr Umsatz und mehr Erfolg.

IIoT-Anwendung – Produktivitätsüberwachung

Nun sind Sie das größte Unternehmen der Welt, das Batterien in Geräte einbaut. Welche anderen Möglichkeiten gibt es, um vom IIoT und all den Daten zu profitieren?

Alle Ihre Montagestationen liefern Echtzeitdaten von all Ihren angeschlossenen Geräten. All diese Informationen werden zu Gesamtleistungsdaten weltweit verarbeitet. Die Daten liefern Ihnen nun überaus nützliche Informationen über jede Ihrer Einrichtungen.

Einrichtung A installiert Batterien des Typs Z im Durchschnitt 10 % effizienter und mit weniger Fehlern als alle anderen Einrichtungen. Wie machen sie das? Ein Team für ständige Verbesserung wird entsandt, um die Unterschiede festzustellen. Sie führen dann die Praktiken von Einrichtung A in allen Einrichtungen ein. Dadurch sind alle Ihre Einrichtungen bei der Installation von Batterien des Typs Z um 10 % leistungsfähiger geworden.

Einrichtung B erzielt stets bessere Ergebnisse als alle anderen Einrichtungen, wenn die Batterien mehr als 10 Pfund (4,5 kg) wiegen. Ein Team für ständige Verbesserung wird entsandt, um die Unterschiede festzustellen. Sie sind ein wenig erstaunt, dass die Einrichtung und die umliegenden Gebiete von Menschen bewohnt werden, die im Durchschnitt 2x stärker sind als irgendwo sonst auf der Welt! Jetzt werden alle Installationen von Großbatterien in Einrichtung B durchgeführt. (Natürlich werden auch in jeder anderen Einrichtung für den Fall der Fälle geeignete Backup-Verfahren umgesetzt.)

Mit wachsenden Entwicklungen, fortschrittlichen Projekten und neuen Anwendungen von IoT und IIoT, die täglich umgesetzt werden, wird die nächste Phase des industriellen Fortschritts auf globaler Ebene eingeleitet. Wir sind nicht nur mit unseren Häusern und Unternehmen verbunden, die ganze Welt tritt in ein völlig neues Zeitalter der Vernetzung ein: Industrie 4.0.

Industrielle Revolutionen

Was ist die Industrie 4.0?

Um zu verstehen, was die Industrie 4.0 ist und wie sie sich von ihren Vorgängern unterscheidet, ist es hilfreich, die vergangenen industriellen Revolutionen zu betrachten.

  1. Die 1. industrielle Revolution ebnete den Weg für den Beginn des Fabriksystems, für neue Eisenproduktionsverfahren und für den Übergang von der Handarbeit zur maschinellen Produktion.
  2. Die 2. industrielle Revolution leitete mit der beispiellosen Mobilität von Menschen und Ideen über das Telegrafen- und Eisenbahnnetz eine neue Welle der Globalisierung ein.
  3. Die 3. industrielle Revolution hat das digitale Zeitalter mit Robotik, Automatisierung und Computertechnik weiter vorangetrieben.

Die vergangenen Revolutionen hatten ihren Ursprung in der Maximierung von Fertigungsprozessen - in der Frage, wie man Rohstoffe schneller sammeln und Produkte schneller, effizienter und kostengünstiger herstellen kann.

„Die vierte industrielle Revolution schafft eine Welt, in der virtuelle und physische Produktionssysteme global auf flexible Weise zusammenarbeiten.“ Klaus Schwab, Die vierte industrielle Revolution.

Wie steht es also mit der aktuellen vierten industriellen Revolution?

Bei der vierten industriellen Revolution geht es darum, alles miteinander zu vernetzen: Ihre Sensoren, Ihre Software und Ihre Datenanalysen. Jetzt können Sie Entscheidungen auf der Grundlage von Live-Daten aus Ihrem gesamten Fabriknetzwerk treffen. Genau wie bei unserem zweiten IIoT-Beispiel mit den Batterien ist dies der Punkt, an dem Ihr IoT den Unterschied ausmacht und Ihnen einen Vorteil gegenüber Ihren Konkurrenten verschafft.

Und natürlich wird dies auch die Fertigungseffizienz weiter verbessern und die Gewinne maximieren.

Bei der vierten industriellen Revolution dreht sich alles um Konnektivität – wo haben Sie das schon einmal gehört?

Google - Gegründet 1998 - Internetbezogene Dienste, zum Beispiel: „Google Suche“.
LinkedIn - Gegründet 2002 - Sozialer Netzwerkdienst für Unternehmen und Arbeitnehmer.
Facebook - Gegründet 2004 - Sozialer Netzwerkdienst.
Twitter - Gegründet 2006 - Online-Nachrichten- und Sozialer Netzwerkdienst.

Ob Sie diese Anwendungen nun nutzen oder nicht, diese Unternehmen und ihre Gründung waren der Beginn der vernetzten Welt. Ich wage zu vermuten, dass jeder schon einmal „Wie mache ich …“ gegoogelt hat.

In dieser Revolution ist es der soziale Aspekt, der die Fertigung und die Industrie antreibt

Aus sozialer Sicht hat jede industrielle Revolution zu einer massiven Verbesserung des Lebensstandards, einem dramatischen Rückgang der Sterblichkeitsrate, einem erheblichen Anstieg der Lebenserwartung und einer weiteren Stärkung der Menschenrechte und einer zunehmenden Gleichberechtigung geführt. Aber wie kann diese Konnektivität im Rahmen der Industrie 4.0 diesem Industriezeitalter helfen?

Die Industrie 4.0 versetzt den Arbeitnehmer in die Lage, im Zentrum des Fortschritts zu stehen. Nicht nur für den Unternehmensleiter, der die Ergebnisse überwacht und langfristige Pläne erarbeitet, sondern auch für die Arbeiter im Fertigungsbereich.

Nachfolgend finden Sie einige Beispiele für die Industrie 4.0 in verschiedenen Fertigungs- und Produktionsumgebungen:

Visualisierung bei Montagearbeiten

Die Montage von Produkten erfordert ein beträchtliches manuelles Eingreifen. Aus diesem Grund ist dies ein Bereich, der in Bezug auf Produktivität und Qualität tendenziell schwächer ist. Aus diesem Grund sind detaillierte visuelle Arbeitsanweisungen für die Maschinenbediener von entscheidender Bedeutung, um erfolgreich zu sein.

Unser Kunde Scott Electronics Inc. verglich den Umstieg auf VKS mit der einige Jahre zurückliegenden Umstellung von Papierlandkarten auf ein GPS-System.

„Wenn man früher irgendwo hinfahren wollte, musste man diese große, sperrige Karte auspacken. Man wusste nicht, ob sie veraltet war, sie war schwer zu lesen, und es war schwierig, sie während der Fahrt zu nutzen. Dann kam das GPS auf den Markt und garantierte Informationen in Echtzeit, die immer aktuell und leicht zu verstehen waren. Genau das leistet VKS für die Fertigung. Früher haben alle mit Papier gearbeitet (die Landkarte), heute haben sie die Möglichkeit, Tools wie VKS (das GPS) zu nutzen, mit denen die Maschinenbediener, während sie arbeiten, Informationen auf visuelle, intuitive Weise in Echtzeit sehen können. Die Auswirkungen und Vorteile, die sich daraus ergeben, werden den Herstellern helfen, eine neue Ära der operativen Exzellenz einzuleiten.“

Lesen Sie mehr zu den 3 Beispielen, wie VKS Solutions die Produktivität bei Scott Electronics gesteigert hat

Fabrikation und Dokumentation auf dem neuesten Stand

Überall Papier und nichts davon ist auf dem neuesten Stand! Zu viele Unternehmen leiden darunter, dass sie nicht die neuesten und besten Informationen zur Verfügung haben. Das Problem führt zu falschen Einstellungen, schlechten Teilen, kostspieliger Überarbeitung und verärgerten Kunden. Die Industrie 4.0 löst dieses Problem perfekt - Papier gehört der Vergangenheit an.

Jeder einzelne Arbeitsauftrag kann mit Ihrer aktuellen Dokumentation verknüpft werden, egal ob es sich dabei um Zeichnungen, CAD-Modelle, Maschineneinstellungen oder Kundenspezifikationen handelt. Die exakte Dokumentation, die für jeden Auftrag benötigt wird, ist nur einen Klick entfernt und für die Maschinenbediener auf digitalen Geräten verfügbar, sobald sie sie benötigen.

Vernetzung mit Maschinen und Werkzeugen

Nehmen wir noch einmal an, Sie sind ein Unternehmen, das sicherstellen muss, dass ein sicherheitskritischer Aspekt zu 100 % mit den Kundenanforderungen übereinstimmt. Diese Sicherstellung ist arbeitsintensiv und erfordert Kontrollen, Doppelkontrollen und Dreifachkontrollen. Sie muss korrekt sein, sonst wäre das Haftungsrisiko verheerend. Auch dieses Problem wird durch die Industrie 4.0 gelöst.

Unternehmen der Industrie 4.0 investieren in Werkzeuge und Geräte, mit denen sie jeden Schritt ihrer Abläufe erfassen und validieren können. Mit Werkzeugen, die direkt mit Ihren Arbeitsanweisungen verbunden sind, können Tätigkeiten schneller überwacht und wieder aufgenommen werden, wobei genau das erwartete Ergebnis erzielt wird. Die Industrie 4.0 mit VKS kann nun nicht nur diese „Do it right the first time“-Praktiken (es beim ersten Mal richtig machen) durchsetzen, sondern hat auch den zusätzlichen Vorteil, dass jede einzelne Aktion aufgezeichnet wird und den Kunden als Nachweis für die Einhaltung der Prozesse vorgelegt werden kann.

Industrie 4.0-Resultate

Ihr Fertigungsbereich wird voller Top-Mitarbeiter sein, und jeder von ihnen wird durch die Industrie 4.0 vernetzt sein. Sie haben Zugang zu den neuesten Best Practices in Form von Bildern und Videos für jede einzelne Aufgabe, die sie ausführen. Jedes Mal, wenn sie eine Möglichkeit entdecken, kann diese sofort innerhalb der Einrichtung oder weltweit kommuniziert werden. Durch das Internet of Things (IoT) brauchen Sie kein zweites Paar Augen, das die Aktivitäten überprüft, denn Ihre Werkzeuge und Geräte geben sofort eine Rückmeldung über Probleme oder Nichtkonformitäten. Die Mitarbeiter wissen, wenn etwas schief gelaufen ist, und haben die Möglichkeit, es sofort zu beheben. Noch wichtiger ist jedoch, dass Ihre Mitarbeiter wissen, dass sie gute Arbeit geleistet haben.

Industrie 4.0 und VKS Software werden jeden einzelnen Menschen mit dem Wissen und der Fähigkeit ausstatten, Dinge richtig zu machen und zu verbessern. Die Fähigkeit, visuelles Wissen schnell weiterzugeben, ist der neue Schlüssel zum Erfolg.

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