Internet der Dinge in der Industrie 4.0

Wie wir bereits in früheren Artikeln erläutert haben, gibt es, sobald die Notwendigkeit erkannt wurde, einen Plan zur digitalen Transformation zu erstellen, damit sich unsere Organisation zu einer Industrie bzw. einem Unternehmen 4.0 weiterentwickelt, eine Reihe von Bereichen, in denen gehandelt werden muss, um ein Ökosystem von 4.0-Technologien zu schaffen. Eine dieser wichtigsten Schlüsseltechnologien ist das Internet der Dinge bzw. IoT nach seinen englischen Initialen.

Bei Baitech begeistern wir uns für Daten: sie zu erfassen, zu untersuchen, zu analysieren und in Kontext zu setzen, damit sie unseren Kunden wertvolle Informationen und Schlussfolgerungen liefern und bessere Entscheidungen ermöglichen. Um dies zu erreichen, müssen wir jedoch zunächst die Daten erfassen – und dank des Aufschwungs des IoT wird dies zunehmend einfacher und zugänglicher.

Internet of Things, IoT, IIoT, I2oT, Smart Home, Beacons, BLE … viele Begriffe, die einer genaueren Erklärung bedürfen, und wie diese unsere Organisation verbessern können, sodass sie zu einer vernetzten Industrie wird.

Struktur: Wie Informationen übertragen werden

Die Grundidee, auf der IoT basiert, ist die Fähigkeit zur Vernetzung aller Geräte innerhalb desselben Netzwerks – in vielen Fällen drahtlos. Um dieses Szenario zu schaffen, ist der Einsatz intelligenter Geräte erforderlich, in der Regel mit drahtlosen Verbindungen wie WLAN, Bluetooth oder zunehmend auch ZigBee.

An diesem Punkt beginnen sich die verfügbaren Optionen zu verzweigen, und wie bei jeder aufkommenden Technologie gibt es noch keinen klaren Standard, was dazu zwingt, je nach Bedarf die eine oder andere Technologie zu wählen.

Entwicklungen auf Basis der BLE-Technologie (Bluetooth Low Energy bzw. Bluetooth 4.0) sind in der Regel Kommunikationstechnologien für kurze Reichweiten. Einer der großen Vorteile ist die hohe Standardisierung dieses Kommunikationsprotokolls, das – zusammen mit dem geringen Energieverbrauch – die Integration in sensorbasierte Anwendungen ermöglicht, die ein beträchtliches Datenvolumen benötigen; ein klares Beispiel sind Audiosysteme, die auf dieser Technologie basieren. Diese Art der drahtlosen Kommunikation ermöglicht den Aufbau privater Netzwerke mit hohen Sicherheitsniveaus und ist damit ideal für den industriellen Einsatz.

Im Umfeld des Internet of Things hat sich das Bluetooth-Protokoll solide mit Beacons integriert. Beacons sind BLE-basierte Geräte und klein genug, um an einer Wand oder an Theken befestigt zu werden. Eine der Anwendungen mit den besten Ergebnissen ist die Positionsbestimmung in Innenräumen, in denen GPS-Technologie sehr kostspielig ist.

Derzeit ist die WLAN-Technologie die am stärksten standardisierte am Markt im Bereich der drahtlosen Kommunikation. Sie bietet eine hohe Kapazität zur Übertragung von Informationen und arbeitet zunehmend im 5-GHz-Band, was höhere Datenraten ermöglicht. Doch was ihre größte Stärke ist, ist zugleich ihre Schwäche: Dafür ist ein hoher Energieverbrauch erforderlich, was sie in vielen Fällen für drahtlose Geräte mit hoher Autonomie ungeeignet macht.

Zuletzt ZigBee: eine Technologie, die BLE sehr ähnlich ist, jedoch mit einer deutlich geringeren Bitrate, was sich direkt auf die Autonomie der Geräte auswirkt, und zudem mit einer größeren Reichweite von etwa 100 m. Was dieses Kommunikationsprotokoll jedoch wirklich interessant macht, ist die Fähigkeit, Mesh-, Stern- oder Baum-Netzwerke aufzubauen. Das ist ideal für IoT im Haushalt, jedoch weniger für die Industrie, wo es derzeit sehr empfindlich gegenüber einer Überlastung des Funkfrequenzspektrums ist.

Wie bereits erwähnt, benötigt man zum Aufbau des Netzwerks Geräte, die Informationen senden und empfangen können, aber auch Geräte, die als Vermittler fungieren und zudem entscheiden, wo diese Informationen gespeichert werden. Als Beispiel könnte in einem Haushalt das Temperaturregelsystem des Hauses sowie die Lichtsteuerung mit IoT verbunden sein.

Bei Baitech sind wir in der Lage, Predictive Analytics, neuronale Netze und Alarmsysteme in IoT-Systeme zu integrieren. Das ist eine revolutionäre Entwicklung in der Industrie.

Industrielles Internet der Dinge (IIoT): Intelligente Fertigung

Da die Industrie immer größere Schritte macht und einer dieser Schritte auf die Erzeugung und Verarbeitung von Daten ausgerichtet ist, ermöglicht das IoT in der Industrie deren Nutzung und Verwertung. Man muss bedenken, dass ein Roboterarm, wie er in jeder modernen Fabrik zu finden ist, im Laufe eines Arbeitstages dank der darin enthaltenen Sensorik eine enorme Menge an Informationen erzeugt. Aber wie können wir ihn in IoT einbinden?

Dank unserer Erfahrung in der Arbeit mit Daten können wir bei Baitech derzeit Big-Data-basierte Projekte umsetzen, wie Predictive Maintenance, Remote Monitoring, Cloud Computing und die Integration neuronaler Netze zur Entscheidungsfindung.

All dies bringt der Industrie große Vorteile durch verbessertes Instandhaltungsmanagement sowie höhere Effizienz und Verfügbarkeit.

Die Zukunft der Industrie ist eng mit der Nutzung der erzeugten Daten und der Nutzung des Internets verknüpft. Deshalb boomen derzeit Prozesse wie Business Intelligence, M2M-Prozesse (Machine-to-Machine) oder Big-Data-Analysen.

Derzeit stehen wir erst an der Schwelle dessen, was die 4. industrielle Revolution für uns bereithält – eine Revolution, in der erstmals nicht die Menschen die Hauptrolle spielen. Diese neue Revolution dreht sich um Maschinen und eine zunehmend größere virtuelle Welt.

Fazit:

Industrie 4.0 ist ein Schlüsselkonzept in der heutigen, sehr dynamischen Situation, in der Organisationen verschiedene 4.0-Technologien einführen müssen, um Verbesserungen in Prozessen, Effizienz und Produktivität zu ermöglichen. Die Einführung dieses neuen Modells wird bedeuten, dass Lieferanten, Rohstoffe, Maschinen, Prozesse, das Endprodukt und die Kunden entlang des gesamten Produktionsprozesses vollständig miteinander vernetzt sind.

Damit der Informationsfluss angemessen ist, muss jeder Teil der Kette in der Lage sein, relevante Daten beizusteuern, sodass in Echtzeit Informationen aus der physischen Welt erfasst werden (Maschinen, Anlagen oder vorhandene Geräte). Diese Datenerfassung, die eine vernetzte Industrie bzw. Industrie 4.0 ermöglicht, muss von Experten für die Implementierung von Lösungen des Internet der Dinge (IoT) analysiert werden, damit die erfassten Informationen einen Mehrwert für die Organisation liefern und zudem so erfasst und gespeichert werden, dass ihre Sicherheit und Integrität vollständig gewährleistet sind.