Internet der Dinge - Industrie 4.0

Internet der Dinge – Industrie 4.0

Bis 2025 global bis zu 11 Billionen US-Dollar Mehrwert durch das Internet der Dinge

Die intelligente Vernetzung von unterschiedlichen Geräten und Maschinen, das ist das Internet der Dinge und dieses kann nun global einen Mehrwert von bis zu 11 Billionen US-Dollar schaffen. 11 Billionen US-Dollar – das entspräche ca. 11 Prozent der weltweiten Wirtschaftsleistungen. Potentiell den größten Einfluss hat das Internet der Dinge in den Fabriken (bis zu 3,7 Billionen), auf Städte (1,7 Billionen) und das Gesundheitswesen (1,6 Billionen).  

Dennoch ist das Internet der Dinge für viele noch immer ein Mysterium und das, obwohl es mittlerweile die Messen beherrscht, dabei erscheint es häufig in Form von Smart Homes und/oder Wearables. 88 Prozent der Deutschen können laut einer Telekom-Studie noch immer nichts mit dem Begriff anfangen.  Die Anwendungsbeispiele sind dabei weitaus bekannter, wie beispielsweise Sportarmbänder. Die Anwender wissen dabei allerdings oftmals nicht, dass es sich hierbei um das Internet der Dinge handelt. Aufklärungsarbeit seitens der Hersteller und Anbieter bleibt daher bestehen.

Das Internet der Dinge – ein Buzzword macht Karriere 

Im Internet der Dinge kommuniziert alles mit allem, allerdings ohne den Menschen. Das Ziel des Internet der Dinge ist es, allen Dingen, die bisher auf menschliche Steuerung angewiesen waren, eine Art Eigenleben einzuhauchen, mit Hilfe des Internets versteht sich. Durch diese dauerhafte Vernetzung mit dem Internet soll der Gebrauchswert der benutzten Gegenstände ansteigen. Zu Beginn möchten wir einmal die wohl wichtigsten, bzw. meist genutzten Buzzwords (Schlagwörter) mit Verbindung zum Internet der Dinge definieren.

Das Internet der Dinge IoT


IoT steht für Internet of Things, also Internet der Dinge. Dieses steht dafür, dass der bekannte Computer immer weiter verschwindet und durch die sogenannten smarten Geräte ersetzt wird. Smarte Geräte sind dabei nicht nur Tablets oder Smartphones, sondern Geräte des Alltages. Diese werden mit Prozessoren, Netzwerktechnik und Sensoren ausgerüstet. Die Möglichkeiten für diese smarten Geräte sind (fast) unendlich. So reichen sie von einer ferngesteuerten Kaffeemaschine bis zur ferngesteuerten smarten Fabrik. Eines verändert sich dabei allerdings nie: Die smarten Geräten sollen den Alltag so angenehm wie möglich machen und diesen erleichtern.

Application Programming Interface API


APIs machen den Austausch zwischen den smarten Geräten und dem Internet möglich. Offene APIs können so beispielsweise Daten von der Überwachungskamera eines Herstellers zum Smartphone eines anderen Herstellers übertragen. So erhalten Sie die Bilder Ihrer Überwachungskamera auf Ihr Smartphone, auch wenn Sie sich gerade im Büro, bei den Schwiegereltern, dem Nachbarn oder im wohlverdienten Urlaub befinden.

Bluetooth Low Energie BLE


BLE wird auch Bluetooth 4.0 genannt. Hierbei handelt es sich um eine Variante des bekannten Bluetooth. Smarte Geräte können sich dank BLE permanente drahtlos mit anderen smarten Devices aus der Umgebung unterhalten. Dies schont den (ohnehin oft strapazierten) Akku. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Geräte nicht bei jedem Aufeinandertreffen neu verbunden werden müssen, denn sie erkennen sich bereits vollautomatisch.

Cloud-based Application

Dienst und Apps werden im Internet der Dinge oftmals im Internet gehostet. Neue Infrastrukturen, teure Software und Personal werden somit nicht benötigt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die angehäuften Daten bereits in einer Cloud gesammelt werden und so problemlos zwischen den einzelnen Apps und Diensten weitergesendet werden können.

Embedded Intelligence


Embedded Intelligence wird auch Embedded Computing genannt und beschreibt Systeme, die nur ein Ziel verfolgen und einige wenige, spezifische Aufgaben ausführen. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass an Hard- und Software gespart werden kann, was zu schlankeren Systemen führt. Durch die Einsparung können diese smarten Geräte ihre Funktionalität im Zusammenspiel mit anderen smarten Geräten voll entwickeln.

iBeacon


Apple führte bereits 2013 diesen Standard für die Navigation in geschlossenen Räumen ein. Die Geräte sind klein und bewusst günstig in der Anschaffung. Sensoren senden ein BLE-Signal aus. Hat man genügend Signale, können diese sehr exakt den Standort erfassen und so beispielsweise genau passende Werbung zu einzelnen Produkten an das Smartphone des Einkäufers senden, wenn sich dieser just in diesem Moment vor dem entsprechenden Regal befindet.

Interoperability


Der Austausch zwischen den einzelnen Geräten wird Interoperability genannt. Im Idealfall können so sämtliche Geräte und Maschinen reibungslos und effektiv zusammenarbeiten.

Industrie 4.0


Hier handelt es sich um die smarte Vernetzung von Fabriken. Die 4.0 spielt dabei auf die vierte industrielle Revolution an.

Komplette Produktionsanalagen können sich Dank M2M-Kommunikation permanent unterhalten und ihre gesammelten Informationen über Sensoren austauschen. Dies verkürzt Prozesse ungemein, ist kostengünstig und effizient. Dank RFID-Chips können Rohstoffe den verarbeitenden Maschinen sagen wo sie hin müssen und aus ihnen hergestellt werden soll.
Quasi das smart Home der Wirtschaft.

Location Technologies

Hier wird die Lokation eines bestimmten Gerätes an Sensoren übermittelt. Die Möglichkeiten die sich hieraus ergeben sind enorm. So können beispielsweise selbstfahrende Autos realisiert werden und auf den Nutzer zugeschnittene Werbung direkt auf das Smartphone gesendet werden.

Machine-to-Machine-Communication/Technology (M2M)


Bei M2M wird das Zutun des Menschen nicht benötigt. Maschinen können sich untereinander unterhalten. Um diese Funktion zu gewährleisten, müssen permanent Daten über Sensoren ausgetauscht werden. Die Möglichkeiten sind auch hier enorm. So können beispielsweise Autos in einer Garage die einzige freie Parklücke finden, ohne dass der Fahrer diese erst suchen muss.

Radio Frequuency IDentification Tags (RFID Tags)

Im Internet der Dinge bieten RFID Tags wichtige Daten. Mit RFID Tags lassen sich so unter anderem Warenbestände verwalten. Die Tags sind klein und können somit problemlos an der Ware angebracht und später gescannt werden. Ein Sichtkontakt ist dabei nicht von Nöten. Ein entscheidender Vorteil ist, dass Geräte RFID Tags in großer Zahl zeitgleich lesen können, was bei Strichcodes nicht funktionieren würde. RFID Tags funktionieren zudem nicht nur aufgedruckt, sondern auch unter der Haut und in Metallteilen.

Sensoren


Sensoren könnten als Brücke zwischen der echten und der digitalen Welt bezeichnet werden. Sie messen unter anderem die Helligkeit oder die Temperatur.

Ubiquitous Computing


Kleine Computer werden in Gegenstände des Alltags eingebaut. Diese müssen, um zu funktionieren, immer angeschaltet sein. Ubiquitos Computing sind somit Computersysteme, die 24 Stunden 7 Tage die Woche laufen. Dauerbetrieb.

Wearables

Besonders beindruckend sind die Produktionen des Internet der Dinge. Einige davon kann man anziehen, die sogenannten Wearables. Dazu gehören unter anderem Sportarmbänder, Schrittzähler, Smart Watches und vieles mehr.

Zurzeit verhalten sich viele Unternehmen beim Thema Internet der Dinge und Industrie 4.0 noch vorsichtig. Welches Potenzial mit dem Internet der Dinge und somit Industrie 4.0, gerade für den Mittelstand, verbunden ist, zeigt eine aktuelle Studie des Frauenhofer-Institutes IML.

Industrie 4.0 – die Zukunftsfabrik

Industrie 4.0
Industrie 4.0, Foto: Fotolia

Was ist Industrie 4.0?

Produkte können ganz anders hergestellt werden, wenn IT- und Fertigungstechnik miteinander verschmelzen. Aber was ist eigentlich Industrie 4.0? Industrie 4.0 ist ein Ingenieursmodewort und drückt den historischen Anspruch aus. Diese vierte industrielle Revolution soll die Rückkehr zum Unikat bringen, nach Jahrzenten der Massenfertigung. Jede der vorgegangen industriellen Revolutionen haben das Entstehen unserer Alltagsprodukte entscheidend geprägt. Die erste industrielle Revolution wurde durch die Dampfmaschine eingeleitet. „Diese“ Dampfmaschinen übernahmen die Arbeit, die damals noch von Hand durchgeführt wurde und das im großen Stil.

Die Fließbandfertigung brachte, mit der zweiten industriellen Revolution, die Produktion einen weiteren Schritt nach vorne. Henry Ford konnte somit sein Modell T von 1914 in einer effektiven Stückzahl fertigen. Diese dadurch entstandene enorme Stückzahl ließ den Preis seinen Autos drastisch sinken (von damals 850 auf 370 US-Dollar). Die Massenproduktion war geboren und für (fast) jeden erschwinglich. In der dritten industriellen Revolution hielten Computer, Automatisierung und Robotik Einzug in die Fabriken. Heute werden Fabriken noch zentral gesteuert. Schon heute verfügen diese bereits über Sensoren und Funkmodule. Die Fabrik von morgen wird durch cyberphysische Systeme gesteuert werden. Automatisierungs-, Maschinen-, und Anlagenbauer sehen ihre Chance, den Vorsprung gegenüber der Konkurrenz zu sichern.

Das Internet: Verbindung zwischen virtueller und realer Welt

Angetrieben durch das Internet, wachsen die reale und die digitale Welt weiterhin zu einem Internet der Dinge zusammen. Durch intelligente Monitoring- und Entscheidungsprozesse sollen Unternehmen und deren komplette Wertschöpfungskette gesteuert und optimiert werden können – und das in Echtzeit. Aktuell haben deutsche Unternehmen die Chance, die digitale industrielle Revolution aktiv mitzugestalten. Einschließen lassen sich neuartige Geschäftsmodelle und wesentliche Optimierungspotenziale in Logistik und Produktion. Besonders interessant für den Mittelstand ist die Tatsache, dass sich zurzeit noch keine Standards etablieren konnten. Daher sind nur einige wenige Produkt und/oder Umsetzungsleitfäden vorhanden. Um nicht auf die Etablierung warten zu müssen, hat das BBF eine Fördermaßnahme aufgelegt, welche speziell auf den Mittelstand zugeschnitten ist. Sicher ist bereits heute, dass die vierte industrielle Revolution den Wirtschaftsstandort Deutschland verändern wird.

Und der Mehrwert durch das Internet der Dinge?

Durch günstigere Preise oder durch eine Zeitersparnis werden 90 Prozent des gesamten Mehrwerts den Anwendern des Internet der Dinge zu Gute kommen. Die teilweise harten Grenzen zwischen Technologieunternehmen und traditionellen Firmen werden nach und nach aufweichen, was neue datenbasierte Geschäftsmodelle ermöglichen wird.

Das geht aus einer Studie des McKinsey Global Institute hervor. Das MGI untersuchte im Rahmen ihrer Studie (The Internet of Things: Mapping the value beyond the hype) über 100 Anwendungsfelder in neun Bereichen.  Momentan stehen überwiegend konsumentenahme Produkte wie die Smartwatches oder die selbstfahrenden Autos im Vordergrund. Noch größeres Potential bieten hingegen die B2B-Anwendungen in der Industrie 4.0.  Aktuell wird nur ein kleiner Teil der Daten, welche bei der Produktion anfallen, überhaupt von den entsprechenden Unternehmen genutzt. Laut der McKinsey Studie haben Fabriken das größte Potential, durch mehr Energieeffizienz, sichere Arbeitsplätze und höhere Produktivität.  Um das Potential durch IoT-Anwendungen möglichst perfekt ausschöpfen zu können, sollten sich Anwender, Politiker, Hardwarehersteller und die Gesellschaft selbst diese Handlungsfelder explizit ansehen:

  • Technologie
  • Regulierung
  • Organisation und Fähigkeiten
  • Datensicherheit

Noch sind die Kosten für RFID-Chips und Datenspeicher hoch. Gemeinsame Standards sollten helfen, die unterschiedlichen IoT-Systeme untereinander zu verknüpfen. Ist dies nicht der Fall, könnten laut McKinsey bis 40 Prozent des potenziellen Mehrwerts verlorengehen. Folglich sollten Datenschutzbedenken der Nutzer unbedingt und zu jeder Zeit von den IoT-Anbietern ernst genommen werden. Kritische Infrastrukturen müssen zudem von Cyberangriffen geschützt werden.

Bedingt durch das Internet der Dinge haben Unternehmen die Möglichkeit, auf Grund von Big Data Entscheidungen zu treffen. Um diese in datenbasierte Geschäftsmodelle umsetzten zu können, müssen die eigenen Fach- und Führungskräfte geschult werden. Zudem werden sich die IT-Abteilungen künftig stärker mit den anderen Unternehmensbereichen abstimmen müssen.

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