Es gibt schon genug Dinge! Warum das Internet der Dinge industrialisieren? (IoT vs. IIoT)

Wenn Sie, wie wir, das berühmte Internet der Dinge (IoT) gegoogelt und ein Beispiel nach dem anderen für IoT-Geräte gefunden haben (Smartwatches! Thermostate! Ampeln!) und immer noch nicht in der Lage sind zu beschreiben, WANN und WIE diese Dinge das IIoT (Industrial Internet of Things) ausmachen können, dann ist dieser Artikel genau das Richtige für Sie.

Im Folgenden erklären wir, wie das Internet der Dinge eine entscheidende Technologie für die Optimierung der Fertigung ist. Das industrielle Internet der Dinge ist eine moderne Notwendigkeit, die IoT-Daten zu organisieren und zu interpretieren, um die Kundennachfrage in unserem volatilen, post-pandemischen globalen Markt zu erfüllen.

IoT & IIoT: Was ist der Unterschied? Viele Erklärungen zu IoT und IIoT konzentrieren sich auf die Gegenüberstellung der beiden Begriffe, aber wir glauben nicht, dass diese Trennung korrekt ist.

IoT- und IIoT-Technologien können in Fabriken, die in die Kompatibilität und Schlankheit ihrer Systeme investiert haben, untrennbar miteinander verbunden sein, um den Output zu optimieren.

Wenn man über das industrielle Internet der Dinge spricht, bezieht man sich meist auf das aktuelle Zeitalter der Industrie 4.0. Sie sehen das industrielle Internet der Dinge als eine Erweiterung der sich modernisierenden Welt, die sich von der Industrie 3.0 weiterentwickelt.

Dadurch wird das IIoT jedoch fälschlicherweise als unvermeidliche Weiterentwicklung und Ersatz für das IoT angesehen.

Dies ist NICHT der Fall.

IoT- und IIoT-Technologien sollen durch nahtlose Integration unterschiedliche Bedürfnisse der Industrie erfüllen. Darüber hinaus wird das industrielle Internet der Dinge immer notwendiger, um die enorme Verbreitung von IoT-Geräten im gesamten Produktionsprozess zu verwalten.

Wir ziehen es vor, das Internet der Dinge und das industrielle Internet der Dinge als sich überschneidende Netze mit wachsendem Einfluss auf die technologiebasierte Fertigung zu betrachten.

Stellen Sie sich ein Venn-Diagramm mit vielen sich überschneidenden Kreisen vor, und Sie beginnen eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, wie verschiedene Technologien aus anderen Technologiebereichen schöpfen können, um spezifische Probleme zu lösen, die in allen Bereichen der Produktion bestehen.

Mit Industrie 4.0 mithalten

Wenn das industrielle Internet der Dinge so kompliziert ist, was hält Unternehmen dann davon ab, sich für einige wenige IoT-Geräte zu entscheiden, um einige Prozesse zu beschleunigen und dann damit aufzuhören? Warum sind die aggregierten Daten aus IIoT-Anwendungen überhaupt eine Überlegung wert?

Der 2022 Advanced Manufacturing Outlook Report von PLANT und Canadian Manufacturing Magazine befragte 208 Hersteller in ganz Kanada zu den wichtigsten Aspekten unserer aktuellen Ära, der Industrie 4.0, und die Ergebnisse sind eindeutig:

IIoT-Lösungen sind notwendig, um mit dem rasanten Tempo von Industrie 4.0 mithalten zu können.

Ein ähnliches Papier, Salesforce's Trends in Manufacturing in 2020, stützt sich auf über 750 Antworten von Entscheidungsträgern aus der Fertigungsindustrie in aller Welt. Daraus geht hervor, dass 81 % der Befragten sagen, dass „sie sowohl neue Ansätze als auch neue Tools für genaue Prognosen benötigen“ (6). Dieselben 81 % sagen, dass „die Verlagerung ihres Planungsprozesses in die Cloud eine kritische oder hohe Priorität“ hat (11).

Die IIoT-Technologie ist in einer post-pandemischen Landschaft noch wichtiger.

„Ein interessantes Ergebnis ist, dass auf die Frage, wie gut ihr Unternehmen auf die Pandemie vorbereitet war, 83 % der Befragten, die bereits IIoT-Lösungen einsetzen, angaben, dass ihr Unternehmen vorbereitet war, und nur 17 % derselben Gruppe angaben, dass sie nicht wirklich auf die Pandemie vorbereitet waren“ (8).

Aus diesen Berichten geht klar hervor, dass IIoT-Prognosetools absolut notwendig sind, um mit den Wettbewerbern UND der sich aufgrund der Pandemie verändernden Lieferkette Schritt halten zu können.

IIoT-Integration und -Implementierung

Eine der besten Möglichkeiten, um herauszufinden, wie man mit der Implementierung der IIoT-Technologie beginnen kann, ist ein Blick darauf, wie andere, größere Unternehmen damit umgehen. Die meisten Hersteller sind sich einig, dass einige nachgewiesene Vorteile der Einführung der IIoT-Technologie in der „Erhöhung des Durchsatzes (37 %), der Verbesserung der Produktqualität (33 %), der Reduzierung der Ausfallzeiten (27 %) und der Verkürzung der Markteinführungszeit (23 %)“ bestehen (21).

Das industrielle Internet der Dinge ist mittlerweile ein so integraler Bestandteil der modernen Fertigung, dass die Kosten für die Implementierung von IIoT-Lösungen kein wirklich limitierender Faktor mehr sind. Bei all diesen Vorteilen, die IIoT-Lösungen mit sich bringen, sind die größten Kosten für die Hersteller die Verzögerung ihrer Implementierung!

Das industrielle Internet der Dinge kann Ihnen dabei helfen, Ihr Unternehmen als ein funktionierendes Ökosystem zu analysieren, aber es hilft Ihrem Unternehmen auch, mit dem größeren Biom der Fertigungstrends verbunden zu bleiben. „Um mit der Lieferkette verbunden zu bleiben, haben Hersteller und Händler erkannt, dass die digitale Transformation entscheidend sein wird, wenn es darum geht, die von der Pandemie unterbrochene Entwicklung wieder in Gang zu bringen“ (4). Der Verzicht auf das industrielle Internet der Dinge isoliert Ihr Unternehmen und lässt es verhungern, anstatt es wachsen zu lassen und mit einem gesunden, globalen Markt zu interagieren.

IIoT-Architektur in der intelligenten Fabrik

Die Architektur des industriellen Internets der Dinge unterscheidet sich grundlegend von den Beispielen für das Internet der Dinge, da sie darauf abzielt, all die verschiedenen IoT-Geräte, die einzeln perfekt funktionieren, aber nicht perfekt in einen kombinierten, großen Datensatz für die Gesamtleistung passen, miteinander zu verbinden. Hier sind die wichtigsten Bereiche der Architektur des industriellen Internets, die sich derzeit in der Industrie 4.0 entwickeln:

• Cyber-physische Systeme (CPS)
• Cloud-Computing
• Edge-Computing
• Große Datenmengen
• KI und maschinelles Lernen

Die Cloud ist die beliebteste zugängliche Lösung für die Datenspeicherung und kann andere Verfahren wie maschinelle Lerntechniken für optimierte Ergebnisse erleichtern. Wenn Ihnen komplette Management-Softwarelösungen zu einschüchternd erscheinen, kann Ihnen ein SaaS-Modell viele der IIoT-Vorteile bieten, ohne all die Komplikationen oder die umfangreiche Einrichtung.

Die intelligente Fabrik bei der Arbeit

Vollständig optimierte intelligente Fabriken funktionieren nur dann reibungslos, wenn es Systeme gibt, die eine genaue Erfassung der Produktionsdaten gewährleisten. Je nach Branche gibt es viele Techniken, um komplette Datensätze zu erfassen und zu analysieren.

Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für analytische IIoT-Softwarelösungen:

• CAD (computergestütztes Design)
• CAE (rechnergestützte Konstruktion)
• CAM (computergestützte Fertigung)
• CAPP (computergestützte Prozessplanung)
• CAQ (Computergestützte Qualitätssicherung)
• PPC (Produktionsplanung und -steuerung)
• ERP (Unternehmensressourcenplanung)
• APM (Anlagenleistungsmanagement)
• MES (Fertigungssteuerungssysteme)
• PDM (vorausschauende Instandhaltung)

Es ist völlig normal, dass sich überschneidende Technologiesphären auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten. Es ist sogar üblich, eine spezielle Anwendung zu haben, die all Ihre Daten für gezielte Zwecke innerhalb Ihrer Nischenbranche zusammenführt. Aus diesem Grund können sich alle möglichen IIoT-Optionen in Listenform überwältigend anfühlen.

Genug des Jargons - lassen Sie uns mit einem kurzen Beispiel für eine skalierbare Integration des industriellen Internet der Dinge beginnen, mit einer Geschichte von zwei Küchen!

BEISPIEL: Eine Geschichte von zwei Küchen

Küche Nr. 1 serviert an einem belebten Samstagabend das Essen eines Familienrestaurants einer beliebten Kette. Eine Gruppe nähert sich, und die Gastgeberin überprüft das elektronische Buchungssystem, um die Tischreservierung zu bestätigen. Nachdem die Gäste Platz genommen haben, bestellen sie ihre Speisen beim Kellner. Der Kellner gibt die Speisen in das elektronische Bestellsystem des Restaurants ein. Der Kellner sieht einen Hinweis in der Software, dass es keinen Fisch mehr gibt und er die Bestellung ändern muss. Der Kellner beendet die Eingabe der Bestellung, und in der Küche wird automatisch ein Ticket mit einer detaillierten Liste der Bestellung gedruckt, einschließlich der Uhrzeit, zu der sie abgeschickt wurde und zu der sie fertig sein muss.

Wenn das Essen servierbereit ist, erhält der Kellner eine elektronische Benachrichtigung, dass das Essen an der Expressstation fertig ist. Wenn die Gäste mit dem Essen fertig sind, fordern sie getrennte Schecks an, die sich im elektronischen Quittungssystem leicht aufteilen lassen. Die Steuer und das vorgeschlagene Trinkgeld sind ebenfalls automatisch enthalten. Die Gruppe bezahlt mit mehreren Kreditkarten auf einem tragbaren, drahtlosen Zahlungsgerät. Wenn der Kellner mit dem Abräumen des Tisches fertig ist, markiert er ihn im elektronischen System als leer, woraufhin die Gastgeberin mit der Bestuhlung weiterer Tische beginnen kann.

Küche Nr. 2 kocht frisch zubereitete, vorverpackte Abendessen für den Vertrieb in ganz Nordamerika. Die Fabrikkochanlage ist viel größer als die Anlage in der Restaurantkette, da sie eine große Menge an Lebensmitteln pro Stunde verarbeiten muss. Ein Arbeiter setzt das Fließband in Gang, und die Zutaten werden automatisch verarbeitet und verpackt. Wenn genügend Artikel produziert wurden, schaltet ein Sensor die Anlage ab und schaltet das Fließband auf Versand und Verteilung um.

Die Führungskräfte analysieren die Verkaufsdaten und stellen fest, dass für die bevorstehende Weihnachtssaison bald keine Truthahngerichte mehr erhältlich sind, also ändern sie den Produktionsplan, um die Zeit für die Herstellung von Truthahngerichten zu erhöhen. Dieser geänderte Zeitplan wird automatisch an das Vertriebsteam gesendet, damit die LKW-Fahrer gerade noch rechtzeitig eintreffen, um die neue Bestellung fertigzustellen und auszuliefern. Ein vorausschauendes Wartungssystem hat für den Abend eine automatische Sterilisierung aller Anlagen geplant, damit die Fabrik am nächsten Morgen wieder betriebsbereit ist.

Wichtige Erkenntnisse:

In Küche 1 sind die Geräte, die miteinander kommunizieren, um einen ordnungsgemäßen Service zu gewährleisten, klein und speziell platziert, wie der Drucker in der Küche, der automatisch eine Essensbestellung aus dem Sitzbereich erhält. Der Drucker, das Kreditkartenlesegerät und der Sitzplan der Gastgeberin sind alles IoT-Geräte, die für eine nahtlose Kommunikation integriert sind. Das Restaurant spart Zeit und Geld und vermeidet die Frustration, die dadurch entsteht, dass sich die Mitarbeiter gegenseitig mündlich verwirrende Anweisungen geben, die möglicherweise falsch interpretiert oder falsch verstanden werden.

In der Küche Nr. 2 sind IoT-Geräte in die industrielle Kochausrüstung integriert, wie z. B. die Sensoren und Prozessoren, die die Produkte während des Herstellungsprozesses zählen. Es gibt jedoch eine tertiäre Automatisierungsebene mit Daten über die beliebtesten Gerichte während der Feiertage. Führungskräfte sind in der Lage, diese Statistik zu isolieren und Umsatzprognosen zu erstellen, um besser auf die Bedürfnisse eines sich verändernden Marktes eingehen zu können. Daher können sie ihr Konzept sofort ändern, um die veränderte Nachfrage zu befriedigen.

Der Unterschied besteht darin, dass in der Küche Nr. 1 ein Geschäftsführer die monatelangen, vielleicht sogar jahrelangen Quittungen des Restaurants durchforsten müsste, um herauszufinden, welche Menüpunkte zu den Bestsellern gehören und welche die Kosten für die Zutaten nicht amortisieren.

Beide Küchen bieten ein komplettes Produkt für leicht unterschiedliche Kundentypen an. Das industrielle Internet der Dinge ist in der Küche Nr. 2 aufgrund des Umfangs und der Größe des Kundenstamms sichtbarer notwendig. Diese Küche nutzt die IIoT-Technologie auch zur Vorhersage der vorausschauenden Wartung von Geräten.

Küche Nr. 1 hat wenig Bedarf an einer komplexen IIoT-Architektur, könnte aber von einem SaaS-Managementsystem profitieren, wenn sie in Zukunft die Umsätze verschiedener Restaurantkettenstandorte verfolgen will. In der Zwischenzeit verfügt Küche Nr. 1 über ein elektronisches Managementsystem, das den Bestand des Restaurants verfolgt, damit der Kellner nicht vorrätige Artikel ersetzen kann; dies zeigt eine kleinere Anwendung von IIoT-Daten.

Dies verdeutlicht hoffentlich den Unterschied zwischen dem Internet der Dinge und dem industriellen Internet der Dinge in der Praxis: Küche Nr. 1 verlässt sich mehr auf IoT-Geräte, um zu funktionieren, während Küche Nr. 2 eine größere, ganzheitlichere Anwendung von IIoT-Lösungen hat, um ihre IoT-Geräte zu verwalten und die Lieferkette des aktuellen Marktes zu extrapolieren.

Beide Küchen nutzen jedoch sowohl IoT- als auch IIoT-Technologien, um die Anforderungen ihrer jeweiligen Kunden zu erfüllen.

Hilfe! Ich weiß immer noch nicht, wie man IoT und IIoT unterscheiden kann!

Kein Grund zur Panik!

Wie bereits erwähnt, ist es manchmal unmöglich, den Unterschied zu erkennen, vor allem, wenn viele Dinge mit dem Internet verbunden sind und personalisierte Softwarelösungen zur Gruppierung der Ausgangsdaten eingesetzt werden. Wenn Sie der Meinung sind, dass Sie aufgrund Ihrer vielen beweglichen Teile eine maßgeschneiderte Lösung benötigen, können Experten Ihnen helfen, ein System speziell für Ihre Bedürfnisse zu entwickeln.

Andernfalls finden Sie hier eine kurze Liste mit 5 grundlegenden Fragen, die Ihnen dabei helfen werden, herauszufinden, welche Bereiche des industriellen Internets der Dinge Sie besonders interessieren:

1. Wie sehen Ihre Datenerfassungs- und Informationspfade aus?

Haben Sie so viele IoT-Geräte, dass deren Daten über Edge Computing weiterverarbeitet werden müssen, bevor die Daten verstanden werden können?

2. Welche Größenordnung streben Sie an, und welche Metriken definieren den Erfolg?

Wie viele Produkte müssen in einem bestimmten Zeitrahmen hergestellt werden? Ist die Qualitätssicherung in die Produktionslinie integriert oder handelt es sich um eine separate, manuelle Prüfung?

3. Wie stark muss der Mensch in die Technologie eingreifen, damit sie funktioniert?

Können Sie Ihre automatisierten Systeme mit ein paar Knöpfen steuern, oder muss ein menschlicher Mitarbeiter ständig überwachen und Eingaben machen?

4. Wie sehen Ihre Prognosen für die Zukunft aus?

Müssen Sie auf dem aktuellen Markt die Produktion an die künftigen Angebots- und Nachfrageketten anpassen, weil Sie mit Wachstum rechnen? Das erwartete Wachstum muss möglicherweise anhand von IIoT-Daten berechnet werden, bevor Ziele festgelegt werden.

5. Wie sieht es mit der Interoperabilität der Dinge aus?

Sind alle Ihre IoT-Geräte von derselben Marke oder Teil desselben Systems? Möglicherweise benötigen Sie ein Worker- oder IIoT-System, um Ihre verschiedenen Datensätze zu kompatibilisieren.

Da die Entwicklung der computergestützten Automatisierung in ihren Anwendungen praktisch endlos sein kann, ist es schwierig, genau zu bestimmen, wo die Trennlinie zwischen dem Internet der Dinge und dem industriellen Internet der Dinge verläuft.

Wenn Sie jedoch den Fertigungskontext Ihres Unternehmens im Rahmen der Entwicklung von Industrie 4.0 untersuchen, können Sie IIoT-Techniken zur Optimierung Ihrer IoT-Geräte und Ihrer späteren, vollständig optimierten Smart Factory identifizieren und umsetzen.