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Das Industrial Internet of Things (IIoT): Definition, Anwendung und Beispiele

Die Abkürzung IoT (Internet of Things) ist dir sicher geläufig. Seltener liest oder hört man das Kürzel IIoT. In diesem Artikel zeigen wir dir, wie das ”Industrial Internet of Things” funktioniert, wo es zur Anwendung kommt, und was es ermöglicht.

Bild: Was ist IIoT?

Ob Künstliche Intelligenz (KI), Maschinelles Lernen oder das das Internet of Things (IoT): Der Industriesektor ist ein Schlüsselbereich für die digitale Transformation.

Wie wichtig er ist, zeigt nicht zuletzt die Tatsache, dass mit dem Begriff IIoT (Industrial Internet of Things) ein Kürzel entstanden ist, dass speziell die Anwendung von IoT-Technologien in industriellen Bereichen beschreibt.

In diesem Beitrag zeigen wir, wie genau das IIoT funktioniert, in welchen Bereichen es bereits Anwendung findet und worauf Unternehmen bei der Implementierung von IIoT-Systemen achten sollten.

Key-Takeaways:

  • Was ist IIoT: IIoT steht für “Industrial Internet of Things” und umschreibt die Anwendung von IoT-Technologie im industriellen Sektor. Beim IIoT werden also IoT-Sensoren genutzt, um Anlagen, Maschinen und industrielle Prozesse nahtlos zu verbinden und Produktionsprozesse effizienter zu gestalten.
  • Viele Anwendungsbereiche von IIoT: Von der Energiebranche über die Wasserwirtschaft bis hin zum Flottenmanagement werden IIoT-Systeme genutzt, um Anlagen fernzuüberwachen und prädiktive, also vorhersagende Instandhaltungen durchzuführen, die Ausfälle vermeiden und die Lebensdauer von Anlagen und Maschinen verlängern.
  • IIoT-Systeme implementieren: Die Implementierung von IIoT-Systemen ist ein voraussetzungsreicher Prozess, der technische, organisatorische und sicherheitsspezifische Anforderungen mit sich bringt. Gelingt der Umstieg, bietet IIoT eine ganze Bandbreite zukunftsorientierter Möglichkeiten und Konzepte.

Was ist IIoT?

Das IIoT (Industrial Internet of Things) ist ein wichtiger Teilbereich des Internet of Things (IoT) und umschreibt in diesem Kontext Prozesse zur Erhebung, Verknüpfung und Überwachung von industriellen Daten.

Während sich das Internet of Things also allgemeiner auf die datenbasierte Vernetzung von Geräten, Personen und Prozessen bezieht, beschränkt sich das IIoT auf industrielle Umgebungen, wo die Vernetzung von Maschinen und Anlagen im Vordergrund steht.

Damit ist das IIoT eine zentrale Technologie innerhalb der Industrie 4.0, mit der eben diese intelligente Vernetzung von Maschinen und industriellen Abläufen beschrieben wird. Ein greifbares Beispiel für diese Prozesse bietet die Instandhaltung 4.0.

Mithilfe von IIoT-Systemen können maschinelle Leistungsdaten permanent und innerhalb kürzester Zeit erhoben, überwacht und analysiert werden. Techniker gewinnen damit quasi einen Echtzeit-Einblick in den Maschinenraum ihrer Anlagen und Geräte, wodurch sie Fertigungsprozesse unmittelbar mitverfolgen und die Leistungsfähigkeit der Betriebsmittel am laufenden Betrieb bewerten können.

Wie funktioniert IIoT?

Im IIoT werden Sensoren und Aktoren an bzw. in Maschinen und Anlagen installiert. Diese sammeln kontinuierlich vielfältige Daten über den Betriebszustand oder die unmittelbare Umgebung der jeweiligen Geräte. So können beispielsweise Druck, Geschwindigkeit, Temperatur, Vibration und weitere wichtige Informationen in Echtzeit erhoben werden.

Die von den Sensoren gesammelten Daten werden zur Verarbeitung an eine zentrale Stelle übertragen. Das kann eine Datenbank, eine Cloud oder ein anderes, verbundenes Gerät sein. Die Datenübertragung erfolgt mittels WLAN, LTE, Bluetooth, ZigBee oder andere, spezielle Kommunikationsprotokolle.

Da die Verarbeitung von IoT-Daten eine komplexe Angelegenheit ist, werden die Daten in einigen Fällen vorverarbeitet. Das heißt, sie werden noch vor der Übertragung und am Ort der Erhebung einer ersten Filterung unterzogen (Edge Computing). Sinn dahinter ist, die Datenmenge bzw. -größe zu reduzieren, um die Übertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Werden die Daten in eine Cloud-Umgebung übertragen, können sie hier mit weiteren Daten aus anderen Quellen integriert und mittels spezieller Analysetools ausgewertet werden (Cloud Computing).

In diesem Kontext wird häufig ein Digitaler Zwilling des physischen Objekts oder Systems erstellt. Dabei handelt es sich um eine virtuelles Kopie des Originals, die es erlaubt, auch aus der Ferne Muster zu erkennen, Prognosen zu erstellen und Optimierungsmöglichkeiten zu identifizieren.

Die aus der Datenanalyse gewonnenen Erkenntnisse fließen nun in Entscheidungsprozesse ein. Außerdem können sie in anderen IIoT-kompatiblen, vernetzten Anwendungen automatisierte Schritte auslösen. Beispielsweise können gewisse Datenanalysen dazu führen, dass Produktionsparameter automatisch angepasst oder Wartungsarbeiten eingeleitet werden.

Was ist Edge Computing?

IIoT-Systeme erzeugen eine große Menge komplexer Daten (Big Data), die in kürzester Zeit erfasst werden und möglichst zeitnah weitergeleitet werden müssen, um eine nahtlose Echtzeitüberwachung zu ermöglichen. Um die Datenmenge zu reduzieren und den Datentransfer zu vereinfachen, kommen häufig Edge-Computing-Systeme zum Einsatz.

Dabei werden Edge-Geräte in unmittelbarer Umgebung der IoT-Sensoren installiert. Die von den Sensoren empfangenen Rohdaten werden an das Edge-Gerät weitergeleitet, dort vorverarbeitet, und anschließend an die Datenbank bzw. Cloud weitergeleitet. Edge Computing umschreibt also, vereinfacht gesagt, die Filterung erhobener Daten, um nur die für die jeweiligen Prozesse notwendigen Erhebungen zu erhalten.

Was ist Cloud Computing?

Im Cloud Computing werden Daten, die von Edge-Geräten vorverarbeitet wurden, in zentralen Rechenzentren (Clouds) gespeichert und weiterverarbeitet.

Cloud-Computing-Systeme bieten große Rechenleistung und Speicherkapazität, was eine tiefere Datenanalyse, langfristige Datenspeicherung und eine komplexe Verarbeitung möglich macht. Hier können Daten aus verschiedenen Quellen zusammengeführt, umfangreiche Analysen durchgeführt und optimierte Entscheidungen unterstützt werden.

Was ist ein Digitaler Zwilling?

Wichtig beim Einsatz von IoT-Geräten im Rahmen des IIoT ist das Konzept des Digitalen Zwillings. Hierbei handelt es sich um die virtuelle Repräsentation einer physischen Anlage oder Maschine, die auf Grundlage gelieferter IoT-Daten erstellt wird.

Ist ein digitaler Zwilling modelliert, können verschiedene Szenarien simuliert und die Leistung der Anlage optimiert werden, ohne Eingriffe oder Veränderungen am physischen Gerät vornehmen zu müssen.

Die gesammelten Daten erlauben es außerdem, ein Muster zu erstellen, das den optimalen Anlagenbetrieb abbildet. Weichen die Echtzeitdaten von diesem Muster ab, weist das auf ein potentielles Problem hin, das sofort analysiert und entsprechend angegangen werden kann.

Welche Vorteile bringt IIoT?

Das IIoT bietet Industrie-Unternehmen eine ganze Bandbreite an Vorteilen: Von der Möglichkeit, Wartungsereignisse lange vorherzusagen, über die Verbesserung der Qualitätssicherung bis hin zur Effizienzsteigerung in der ganzheitlichen Produktion. Hier die wichtigsten Vorteile im Überblick.

  • Optimierte Betriebsabläufe: IIoT-System ermöglichen eine umfassende Überwachung und Steuerung deiner Betriebsprozesse. Durch den Einsatz von IoT-Sensoren und anderen intelligenten Geräten können Daten zur Maschinenleistungen, Produktionsraten und andere wichtige Parameter gesammelt und analysiert werden. Das optimiert den Einsatz von Ressourcen, spart Zeit und verringert die Kosten.
  • Prädiktive Wartung: Die kontinuierliche Überwachung von Anlagen und Maschinen ermöglicht es IIoT-Systemen, Anzeichen für bevorstehende Ausfälle frühzeitig zu erkennen. Damit werden prädiktive, also vorhersagende Wartungsstrategien möglich, die Ausfallzeiten drastisch minimieren, für mehr Sicherheit am Arbeitsplatz sorgen und die Lebensdauer von Anlage und Betriebsmittel deutlich verlängern.
  • Qualitätssicherung: Die genauere Überwachung von Herstellungsprozessen sorgt für eine bessere Produktqualität. IoT-Sensoren können Abweichungen im Produktionsprozess sofort erkennen und melden, wodurch schnelle Korrekturen möglich sind. Das senkt die Ausschussrate und stellt Produktkonformität sicher.
  • Neue Geschäftsmodelle: Der Einsatz von IIoT-Systemen ermöglicht es Unternehmen, innovative Geschäftsmodelle, wie z.B. „as-a-Service“-Modelle, zu implementieren. Hierbei werden Produkte nicht mehr verkauft, sondern als Dienstleistung angeboten. Digitale Zwillinge ermöglichen außerdem die Fernüberwachung von Anlagen, wodurch neue Asset-Management-Modelle möglich werden, die weitere Einnahmequellen bieten.
  • Bessere Kundenbeziehung: Die Nutzung von IIoT bietet Unternehmen bessere Einblicke hinsichtlich der Produktnutzung ihrer Kunden, wodurch besser angepasste und individuell zugeschnittene Angebote erstellt werden können. Personalisierte Dienstleistungen führen zu mehr Kundenzufriedenheit, was wiederum eine stärkere Kundenbindung bedingt.

Neue Geschäftsmodelle

Der Einsatz von IIoT-Systemen macht neue Geschäftsmodelle möglich, die in dieser Form bislang nicht umsetzbar waren. Insbesondere sind hier serviceorientierte Modelle (Asset-as-a-Service) zu nennen, bei denen nicht mehr das Produkt selbst, sondern dessen Leistung verkauft wird.

Diese unter dem Begriff Servitization zusammengefassten Modelle werden dadurch umsetzbar, dass Anlagen und Maschinen mit Hilfe von IIoT-Systemen in Echtzeit überwacht, Leistungsdaten dadurch präzise erfasst und die Funktionalität der einzelnen Assets mit größerer Wahrscheinlichkeit garantiert werden können.

Weitere Geschäftsmodelle wären prädiktive Wartungsdienste, die Fernüberwachung und -steuerung industrieller Anlagen und Maschinen oder das Anbieten von speziellen Beratungsdiensten, die spezifische Einblicke und Optimierungsvorschläge auf der Grundlage erhobener Daten anbieten.

Beispiele für die Anwendung von IIoT

Sei es in der Energiebranche, in der Wasserwirtschaft oder im Flottenmanagement: IIoT-Systeme finden bereits in verschiedensten Industriezweigen Anwendung. Hier einige Beispiele.

  • Zustandsüberwachung in der Fertigungsindustrie: In Maschinenbauunternehmen werden IoT-Sensoren in Maschinen integriert, um kritische Parameter wie Vibration, Temperatur und Schmiermittelqualität zu überwachen. Bevorstehender Verschleiß und drohende Fehlfunktionen können so vermieden werden.
  • Fernüberwachung von Windkraftanlagen: In der Energiebranche werden IIoT-Technologien genutzt, um Windkraftanlagen aus der Ferne zu überwachen und zu warten. Die IoT-Sensoren messen dabei die Leistung, Windgeschwindigkeit und mechanische Belastungen der Turbinen. Techniker können dadurch gezielt Instandhaltungsarbeiten planen, ohne regelmäßig vor Ort sein zu müssen.
  • Smart Metering in der Wasserwirtschaft: Wasserversorgungsunternehmen setzen IIoT ein, um den Wasserverbrauch zu überwachen und die Zustände der Wasserleitungen zu prüfen (Smart Metering). Sensoren in den Leitungen erkennen dabei Leckagen, Druckabfall oder Korrosion und melden diese Informationen in Echtzeit. Das Ergebnis sind auch hier prädiktive Maßnahmen, die Ausfälle und Ähnliches verhindern.
  • Mobile Instandhaltung in der Schwerindustrie: In Stahlwerken und anderen schwerindustriellen Bereichen ermöglicht IIoT eine mobile Instandhaltung. Hierbei erhalten Techniker Echtzeitdaten und weitere Anlagen-Informationen - beispielsweise Wartungsanforderungen und Anlagenhistorie - direkt auf ihre Tablets oder Smartphones. Einsätze vor Ort können dadurch schneller, effektiver und sicherer ausgeführt werden.
  • Prädiktive Wartung im Flottenmanagement: Im Flottenmanagement sorgt das IIoT für eine kontinuierliche und umfassende Überwachung der Fahrzeugzustände. Standort, Geschwindigkeit, Kraftstoffverbrauch, Motorzustand und weitere Daten können erfasst werden. Dadurch können Routen optimiert und Fahrzeuge prädiktiv gewartet werden.

IIoT in die bestehende Infrastruktur implementieren

Unternehmen, die IIoT-Technologie in ihre bestehende Infrastruktur implementieren wollen, müssen eine Reihe spezifischer Anforderungen erfüllen. Diese Anforderungen umfassen technische, organisatorische sowie sicherheitstechnische Aspekte. Hier die wichtigsten Punkte dazu:

Technische Anforderungen

  • Die passende Technologie wählen: Die Wahl der richtigen IIoT-Technologie ist ein erster wichtiger Punkt. Hier sollte eine Lösung gewählt werden, die nicht nur den aktuellen Anforderungen des Unternehmens genügt, sondern auch zukünftige Expansion und technologische Entwicklungen unterstützt.
  • Kompatibilität mit bestehender Infrastruktur: Es ist wichtig zu verstehen, dass IIoT in vielen Fällen nicht ersetzt, sondern erweitert. Daher ist es wichtig, die bereits vorhandene technische Infrastruktur im Blick zu haben, und eine IIoT-Lösung zu wählen, die mit diesen in jeglicher Hinsicht kompatibel ist.
  • Skalierbarkeit: Die Technologien sollten skalierbar sein, um mit dem Wachstum des Unternehmens und steigenden Datenmengen umgehen zu können.

Organisatorische Anforderungen

  • An Geschäftsprozesse anpassen: Was für die technischen Infrastruktur gilt, gilt auch auf organisatorischer Ebene. Es ist also wichtig, bestehende Prozesse zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen, damit das entsprechende IIoT-System effektiv genutzt werden kann.
  • Mitarbeiterschulung und -unterstützung: Sorge dafür, dass deine Mitarbeiter nicht nur in der Anwendung der neuen Technologien geschult werden, sondern auch deren Potenziale für die Optimierung der Arbeitsprozesse genau verstehen.
  • Change Management: Die Einführung von IIoT-Technologien kann auf mehreren Ebenen interne Widerstände hervorrufen. Ein effektives Change Management ist daher entscheidend, um Akzeptanz und Engagement bei den Mitarbeitern zu fördern und betriebliche Strukturen entsprechend anzupassen.

Sicherheitsanforderungen

  • Robuste Sicherheitsmaßnahmen: Mit der komplexen Vernetzung und Übertragung von wertvollen Daten steigt auch das Risiko von Cyberangriffen. Betriebe müssen starke Sicherheitsprotokolle implementieren, um die Integrität und Vertraulichkeit ihrer oder fremder Daten zu schützen.
  • Datenschutz: Die Einhaltung von Datenschutzbestimmungen ist entscheidend, besonders wenn persönliche oder sensible Daten verarbeitet werden.
  • Regelmäßige Sicherheitsbewertungen: Auch die regelmäßige Überprüfung und Aktualisierung von Sicherheitsmaßnahmen ist zwingend notwendig, um Schutz gegen neue Sicherheitsbedrohungen zu gewährleisten.
  • Was ist das Industrial Internet of Things (IIoT)?

    Das Industrial Internet of Things (IIoT) bezieht sich auf den Einsatz vernetzter Geräte und Technologien in industriellen Umgebungen, um Prozesse zu automatisieren und die Effizienz zu steigern.

  • Was ist der Unterschied zwischen IoT und IIoT?

    Das IoT bezieht sich allgemein auf vernetzte Geräte in Verbraucher- und Geschäftsumgebungen, während das IIoT speziell die Nutzung solcher Technologien in der Industrie zur Prozessoptimierung und Effizienzsteigerung umfasst.

  • Wie funktioniert das IIoT?

    Das IIoT integriert Sensoren und Maschinen mit Softwarelösungen, um Daten in Echtzeit zu sammeln und zu analysieren, wodurch industrielle Abläufe optimiert und automatisiert werden.

  • In welchen Branchen wird das IIoT verwendet?

    IIoT wird in Branchen wie Fertigung, Energie, Transport und Landwirtschaft eingesetzt, um Betriebseffizienz zu verbessern und Kosten zu senken.

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