IIoT – Was ist Industrial Internet of Things?

IIoT Industrial Internet of Things

Was ist das industrielle Internet der Dinge IIoT? Das Internet der Dinge ist gemacht für die Welt der Konsumgüter und Produktionsumgebungen. Für IIoT-Systeme bedarf es weitergehender Anforderungen, damit die beiden Welten aus Cyber-physischen Systemen in der Fertigung und den IT-Systemen für das Management kombiniert werden können. Und genau darum geht es beim industriellen Internet der Dinge, dem IIoT.

IIoT ist Teil des Internet der Dinge

Industrielle Prozesse sind schon heute weltweit von neuen Technologien beeinflusst. Unternehmen müssen dafür ihre Prozesse und Systeme höchst flexibel und vor allem effizient gestalten. Nur mit einem dynamischen Leistungsportfolio kann es ihnen gelingen, sich an die wandelnden und wachsenden Marktanforderungen anzupassen.

Smart Factories und das Industrial IoT bereiten den Weg für die nächste industrielle Revolution, die Industrie 4.0. Mit ihr entstehen zahlreiche sogenannten vertikale Branchen, wie beispielsweise das Autonome Fahren, Cloud Robotic oder eHealth-Anwendungen.

Gebraucht werden hier vor allem hochzuverlässige Kommunikationssysteme mit niedriger Latenzzeit und sogenannte Wireless-Technologien, mit denen sich die Abläufe einer intelligenten, flexiblen und dynamischen Fertigung abbilden lassen. Als wichtigster Aspekt in einem IIoT gilt die Verbesserung der betrieblichen Effektivität mithilfe von intelligenten Systemen und wandelbaren Produktionstechniken.

An die IIoT-Systeme stellt die Produktion die folgenden Anforderungen:

  • Daten müssen in der erforderlichen Menge und Geschwindigkeit durch hohe Bandbreiten übertragen werden können.
  • Echtzeitrelevante Prozesse benötigen niedrige Latenzzeiten, damit sie effizient ablaufen können.
  • Mit einer zuverlässigen IT-Sicherheit werden die relevanten Daten vor Zugriff durch Dritte und durch unbefugte Geräte geschützt.
  • Datenanalysen müssen permanent zur Verfügung stehen, damit Anwender beispielsweise Taktzeiten oder KPIs berechnen können.

IIoT ersetzt Computer durch “Dinge”

Im Internet der Dinge fließen weitere Faktoren ein, die dabei helfen, dass die hohe Menge an heterogenen Datenquellen am Ende des Prozesses strukturierte Daten liefern. Langfristige Wettbewerbsvorteile können sich nur die Unternehmen sichern, die die Schlüsselfaktoren Mensch, Technologie und Adaption intelligent miteinander verknüpfen.

Der Computer wird zunehmend verschwinden und durch intelligente Geräte, auch als Dinge bezeichnet, ersetzt werden. Zur Identifizierung von physischen Dingen (Objekten) erhalten sie eine virtuelle Darstellung in einer Internet-ähnlichen Struktur.

Das IIoT ermöglicht die Erfassung und Kontrolle von grundsätzlichen Werten entlang der gesamten Supply-Chain. Dabei kann es sich um Maschinenwerte handeln oder eine Person in verantwortungsvoller Tätigkeit. Während in der realen Wert alle Dinge einen bestimmten Zustand haben, im Internet dieser jedoch nicht bekannt ist, entsteht eine Informationslücke.

Das IIoT schließt also diese Lücke zwischen der realen und der virtuellen Informationswelt. Gerade im Bereich der Mobilität haben sich zahlreiche neue Anwendungen erschlossen, die eines gut funktionierenden IIoT bedürfen. Beispielsweise die ultra zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz für das selbstständige Fahren von Fahrzeugen, das Autonome Fahren.

Datenbankbasierte Geschäftsmodelle boomen

Diese Ultra-Reliable Low Latency Communications ist beispielsweise immer dann im Einsatz, wenn die bereits oben beschriebenen vertikalen Branchen maßgeschneiderte Kommunikationsschnittstellen benötigen. Als Grundlage für vernetzte Mobilität müssen die Fahrzeuge miteinander und mit Geräten am Straßenrand kommunizieren.

Gängige Fahrzeugsensoren wie Radarsensoren, Tachometer und Kameras liefern bereits zuverlässige Informationen zu den einzelnen Messungen. Aber erst der Austausch der Informationen zwischen dem Fahrzeug und den anderen beteiligten Geräten an einem Prozess (beispielsweise beim Bremsen) ermöglicht das Einleiten von Gegenmaßnahmen.

Das IIoT nutzt diese Datenquellen und verarbeitet die Informationen daraus. Anhand dieser lassen sich dann Aussagen treffen über Maschinen, Fertigungsprozesse oder den Kontext von Geräten. Die Daten müssen dabei maschinenlesbar sein und einer vereinten Semantik folgen, auch die Interoperabilität von Systemen kommt hier ins Spiel. Es bedarf einer leistungsfähigen Software-Infrastruktur um die vielen Geräte und Standards für ein IIoT unter einen Hut zu bringen.

Sogenannte IIoT-Plattformen sollen diese Lücke schließen. Datenbankbasierte Geschäftsmodelle ermöglichen neue Wertschöpfungspotenziale und zusätzliche Betriebseffizienzen. Die Plattformen bilden dabei den jeweiligen technologischen Unterbau für die Entwicklung und Bereitstellung von intelligenten Anwendungen.

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IIoT braucht Blockchain-Technologie für Big Data

Genau hier befindet sich ein Verknüpfungspunkt zur Blockchain-Technologie, denn die Kette aus Datenblöcken kann als solcher Unterbau bereits eingesetzt werden. Zwischen den Endgeräte im Internet der Dinge IoT und dem Backend, der Blockchain, gibt es zahlreiche Projekte, auf denen Unternehmen die Big Data Analysen wertschöpfend koordinieren können. Während häufig an dieser Stelle die klassische IT-Infrastruktur schlichtweg an ihre Grenzen stößt, erweisen sich Blockchain-Frameworks wie EVM oder Hyperledger als ideal. Auch der Tangle von IOTA zeigt sich überaus zuverlässig, speziell was die Aufbereitung von Datenströmen angeht.

Hierfür stellt die IOTA-Foundation einen industriellen Daten-Marktplatz zu Verfügung, auf den mit geeigneten Geräten beispielsweise von Bosch, Sensoren ihre Datenströme senden können. Die so gesammelten wertvollen Daten stehen dann anderen Anwendern für weitere Big Data Analysen zur Verfügung, natürlich gegen Bezahlung versteht sich.

Bei der Ethereum Virtual Machine geht es um Smart Contracts, die papierlose digitale Verträge initiieren und ein Netzwerk am Laufen halten, ohne das von außen Einfluss genommen werden muss. Die kleinen Programme werden von Blockchain-Entwicklern programmiert und können je nach Kontext auch Governance-Richtlinien oder Zugriffsberechtigungen enthalten. Der Austausch von relevanten Daten im B2B Bereich steht noch ganz am Anfang, ist aber ein wesentliches Merkmal für das industrielle Internet der Dinge geworden.

IIoT-Plattformen mit Blockchain-Frameworks kompatibel

Die folgenden Anbieter stellen derzeit IoT/IIoT Plattformen bereit:

  • SAP Hana definiert Datenanalysen aus dem Businesskontext für intelligente Geschäftsmodelle aufeinander. (IoT) Externe Blockchain-Netzwerke lassen sich mit der in-Memory-Datenplattform verbinden.
  • Bosch bietet mit der IoT Suite eine umfassende Sammlung aus der Cloud, mit der Unternehmen Softwareanwendungen für das Internet der Dinge entwickeln und bereitstellen können. Über den Amazon Web Service lässt sich auch die Blockchain-Technologie integrieren. über den Bosch IoT Remote Manager sind bereits mehr als 6,2 Millionen Edge-Gerate angeschlossen. Über die JSON REST API kann beispielsweise Hyperledger Fabric ins Gateway der Bosch IoT Software integriert werden.
  • Microsoft Azure IoT Hub bietet ebenfalls eine Sammlung von Big-Data und IoT-Diensten für die sogenannte diskrete Fertigung. Diese ist möglich in dem Transportwesen und der Logistik, der Energieversorgung, der Prozessfertigung und dem Handel sowie dem Gesundheitswesen. Nach Unternehmensangaben gehört Microsoft 2019 zum führenden Anbieter für IIoT-Plattformen in den Bereichen Produktion und Energie.
  • Weiter Anbieter sind beispielsweise ABB mit Ability, Cisco mit IoT System, Siemens mit MindSphere und Amazon mit AWS IoT.

Das Internet der Dinge ist der Überbegriff der zugrundeliegenden Technologie, bei der einzelne Geräte und Sensoren Informationen und Daten über das Internet weltweit zugänglich machen. Die Nutzergruppe kann dabei vordefiniert sein, ähnlich wie einer permissioned Business-Blockchain. Die Plattform für das Internet der Dinge ist eine Cloud, sie enthält alle digitalen Objekte/Dinge und Anweisungen.

Zwischen diesen Objekten/Dingen und der Cloud befindet sich die sogenannte „Edge“. Eben genau jene Hardware-Ebene, in der Daten und Messwerte gesendet und empfangen werden. Das IIoT gilt nun als ein Spezialgebot des IoT und stellt die vernetzten Maschinen und smarten Produkte dar. Auch die notwendige Edge-Infrastruktur ist enthalten, genau wie Big-Data-Lösungen für die Industrie 4.0. Die IIoT-Architektur besteht also immer aus Edge-Network-Cloud und bietet jede Menge Möglichkeiten im Produktions-Kontext.

5 G zwingend notwendig für IIoT

Durch die Kombination von Sensorik mit Analytics ist der Zugriff auf Daten in Echtzeit möglich. Diese Daten hat es vorher nicht gegeben und die Erkenntnisse aus diesen werden neue Anwendungen hervorrufen. Vor allem auf der Netzwerk-Ebene kann die Blockchain-Technologie hilfreiche Lösungen bieten, die dazu noch Governance-Richtlinien bieten und Daten dauerhaft sowie transparent auf der Blockchain abspeichern.

Ganz wichtig ist dabei allerdings der neue Mobilfunkstandard 5 G, denn minimale Latenzzeiten hängen von den erreichbaren Bandbreiten ab. Die Echtzeit-Anforderungen sind dazu noch von Zuverlässigkeit, höherem Datendurchsatz und wesentlich engeren Vernetzung abhängig. Unternehmen aller Größe können vom IIoT profitieren und müssen ihre Prozesse zeitnah verstärkt digitalisieren. Denn ohne Digitalisierung kein Big Data und ohne Internet der Dinge kein IIoT.

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