IIoT für effizientere Systeme – Eine neue Technologie

Das Industrial Internet of Things (IIoT) ist ein wichtiger Teil der Digitalisierung und richtet sich speziell an industrielle Anwendungen. Es nutzt IoT-Technologien, erfüllt dabei aber höhere Sicherheitsanforderungen, da es in sensiblen Bereichen wie der Energieversorgung oder dem Maschinenbau zum Einsatz kommt, wo Ausfälle große Folgen haben können.

Definition: IIoT

Das Industrial Internet of Things (IIoT) bezeichnet die Vernetzung von industriellen Maschinen, Anlagen und Systemen über das Internet, um Informationen in Echtzeit erhoben, zu analysieren und für effizientere Produktions- und Steuerungsprozesse zu nutzen. Es handelt sich dabei um eine spezialisierte Ausprägung des allgemeinen Internet of Things (IoT), dt. Internet der Dinge, das sich hauptsächlich auf Verbrauchergeräte konzentriert, während IIoT gezielt auf industrielle Umgebungen und kritische Infrastruktur ausgerichtet ist.

Wesentliche Komponenten umfassen:

• Sensoren und Aktoren
• Netzwerktechnologien
• Sicherheitsmechanismen
• Datenplattformen und Cloud-Systeme

Im IIoT spielen angeschlossene Sensoren eine zentrale Rolle, um Bedingungen in Echtzeit zu messen und zu übertragen. Diese Daten werden genutzt, um bestehende Prozesse zu optimieren und digitale Zwillinge zu erstellen, die eine virtuelle Abbildung von Maschinen und Anlagen darstellen, um deren Zustand zu überwachen und zu simulieren.

Geschichte

Historisch entstand das IIoT als Teil der vierten industriellen Revolution, auch bekannt als Industrie 4.0. Erste Vorläufer finden sich bereits in den 1990er Jahren, als man mit Maschinen-zu-Maschinen-Kommunikation (M2M) begann, Produktionsdaten zentral zu erfassen. In den frühen 2010er Jahren sorgten leistungsfähige Sensoren, kostengünstige Netzwerktechnik und Initiativen wie die „Plattform Industrie 4.0“ für einen entscheidenden Schub.

Große Anbieter wie Siemens führten IIoT-Plattformen ein, die neben Echtzeit-Datenanalyse erstmals auch Predictive Maintenance und digitale Zwillinge ermöglichten. Ziel dieser Entwicklung ist es, Fertigungsprozesse noch flexibler, effizienter und smarter zu machen, indem alle Systeme nahtlos vernetzt werden.

Zusammenarbeit von IoT und IIoT

Das IoT und das IIoT basieren auf ähnlichen Technologien, unterscheiden sich jedoch vor allem im Anwendungsbereich und den Anforderungen. IoT konzentriert sich auf private Anwendungen, während IIoT speziell auf industrielle Umgebungen ausgerichtet ist. Beide ergänzen sich jedoch, indem IoT-Technologien in industriellen Systemen eingesetzt werden, um angeschlossene Sensoren und digitale Zwillinge zu integrieren, die echtzeitsrelevante Prozesse in der unmittelbaren Umgebung steuern.

In industriellen Umgebungen spielen diese Technologien eine zentrale Rolle, um Bedingungen in Echtzeit zu überwachen und Informationen in Echtzeit erhoben zu nutzen, um sowohl private als auch industrielle Anwendungen effizienter zu machen.

IoT-Technologien liefern innovative Bausteine, die im IIoT eingesetzt werden können. IIoT erweitert diese mit speziellen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards für kritische industrielle Anwendungen.

Zwischen dem privaten IoT und dem industriellen IIoT entstehen zunehmend Schnittstellen, die beide Welten miteinander verbinden. Solche Hybrid-Anwendungen ermöglichen neue Funktionen und erhöhen die Effizienz in verschiedensten Bereichen.

Vorteile & Herausforderungen

Das IIoT bietet viele Chancen, um industrielle Umgebungen effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Die Vernetzung von Maschinen und Geräten durch angeschlossene Sensoren und digitale Zwillinge führt zu einer verbesserten Datenerfassung, die es ermöglicht, Bedingungen in Echtzeit zu überwachen und Informationen in Echtzeit erhoben zu nutzen. Dadurch können Unternehmen ihre bestehenden Prozesse optimieren und die wichtigsten Vorteile wie eine höhere Effizienz und Kostensenkung realisieren.

Allerdings bringt die Umsetzung von IIoT auch Herausforderungen mit sich, besonders in industriellen Umgebungen, in denen Sicherheitsanforderungen und die Integration in bestehende Systeme oft komplex sind.

Effizienzsteigerung und Kostenreduktion:

• Durch vernetzte Sensoren in einer Produktionslinie können Engpässe sofort erkannt und behoben werden, was Stillstandszeiten reduziert und Kosten spart.

Echtzeit-Datenanalyse und bessere Entscheidungsfindung:

• Ein Energieversorger nutzt IIoT-Daten, um Verbrauchsmuster zu analysieren und seine Netze dynamisch zu steuern – so werden Ausfälle minimiert.

Automatisierung und Fernsteuerung:

• Industrieanlagen lassen sich aus der Ferne überwachen und steuern, was schnelle Reaktionen auf Störungen ermöglicht, ohne dass Techniker vor Ort sein müssen.

Verbesserte Wartung (Predictive Maintenance):

• Maschinen senden laufend Zustandsdaten, wodurch Wartungsarbeiten nur bei Bedarf erfolgen und teure Ausfälle vermieden werden.

Nachhaltigkeit durch optimierte Ressourcennutzung:

• Produktionsprozesse werden so gesteuert, dass Energie und Rohstoffe sparsamer eingesetzt werden, was Umwelt und Budget schont.

Sicherheitsrisiken und Datenschutz:

• Vernetzte Industrieanlagen sind potenzielle Ziele für Cyberangriffe, die zu Produktionsausfällen oder Datenverlust führen können.

Komplexität der Integration in bestehende Systeme:

• Alte Maschinen und IT-Systeme müssen oft erst kompatibel gemacht werden, was zeit- und kostenintensiv sein kann.

Hohe Anfangsinvestitionen:

• Die Anschaffung von Sensoren, Netzwerken und Datenplattformen erfordert eine große Anfangsinvestition, die sich erst langfristig rentiert.

Interoperabilität und Standardisierung:

• Unterschiedliche Hersteller verwenden oft inkompatible Systeme, was die nahtlose Vernetzung und den reibungslosen Datenaustausch zwischen Geräten deutlich erschwert.

Fachkräftemangel und Schulungsbedarf:

• Für Planung, Betrieb und Wartung von IIoT-Systemen werden Experten benötigt, die auf dem Markt häufig knapp sind.

Anwendungen & Beispiele

Das IIoT findet heute in vielen Bereichen praktische Anwendung und trägt dazu bei, Prozesse zu optimieren und neue Möglichkeiten zu schaffen, sowohl in industriellen Umgebungen als auch im privaten Umfeld.

In verschiedensten Industriezweigen kommen angeschlossene Sensoren, digitale Zwillinge und die Erfassung von Informationen in Echtzeit zum Einsatz, um unmittelbare Umgebungen zu optimieren. Bspw. erstellen digitale Zwillinge virtuelle Abbilder von Maschinen und überwachen ihren Zustand in Echtzeit, um schnelle Verbesserungen vorzunehmen.

Die folgenden Beispiele zeigen konkret, wie das IIoT bereits heute unsere Welt vernetzt und gleichzeitig die Grundlage für zukünftige Innovationen schafft.

Zukünftige Entwicklung

Das IIoT wird durch neue Technologien wie Künstliche Intelligenz, 5G und Edge Computing weiterwachsen. Diese Innovationen ermöglichen schnellere, sicherere und effizientere Prozesse, indem Informationen in Echtzeit erhoben und verarbeitet werden. Angeschlossene Sensoren werden in unmittelbaren Umgebungen noch präziser und zuverlässiger arbeiten. Digitale Zwillinge werden in Zukunft eine noch zentralere Rolle spielen, um Produktionsprozesse und Maschinen in Echtzeit zu überwachen und zu simulieren.

Zusätzlich gewinnt die Cybersecurity an Bedeutung, um die Sicherheit dieser vernetzten Systeme zu gewährleisten. Nachhaltigkeit wird ebenfalls eine immer größere Rolle spielen, da IIoT hilft, Ressourcen zu schonen und Emissionen zu reduzieren. So bleibt IIoT ein zentraler Treiber der industriellen Digitalisierung.