Leitfaden zu den Grundlagen des IIoT

Was ist das IIoT (Industrial Internet of Things)?

Das IIoT (Industrial Internet of Things) bezeichnet alle in der Produktion eingesetzten industriellen Geräte, die mit drahtlosen Netzwerken verbunden sind und Daten erfassen sowie austauschen. Dazu zählen Maschinen in Fabriken, Triebwerke in Flugzeugen und Robotik. Das IIoT ermöglicht es Unternehmen, die von diesen Geräten erfassten und geteilten Daten zu nutzen, um ihre Betriebsabläufe effizienter und zuverlässiger zu gestalten. Um das IIoT in Ihrem Unternehmen einzusetzen und Ihre Prozesse zu optimieren, müssen Sie die Rolle verstehen, die es in der Fertigung spielt. Dieser Leitfaden zu den Grundlagen erläutert, was das IIoT ist, warum es wichtig ist und welche Aspekte Sie bei der Investition in eine IIoT-Plattform berücksichtigen sollten. In diesem Artikel verweisen wir außerdem auf eine Anwenderstudie, die 49 einstündige, ausführliche Telefoninterviews mit Mitgliedern der Geschäftsleitung, Führungskräften aus dem Betrieb und Fertigungsingenieuren umfasste. Ziel dieser Studie war es, den aktuellen Stand des IIoT in der Fertigung, Herausforderungen, Lösungen und Empfehlungen zu identifizieren.

Was bedeutet IIoT?

Das IIoT (Industrial Internet of Things) beschreibt die Nutzung des Internet der Dinge (IoT) in industriellen Branchen und Anwendungen. Das Internet der Dinge umfasst Milliarden von Geräten weltweit, die mit dem Internet verbunden sind und Daten erfassen sowie austauschen. Das IIoT geht über die physischen Geräte hinaus, die üblicherweise mit dem IoT assoziiert werden. Charakteristisch ist die Zusammenlegung von Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnologie (OT). OT umfasst Industrieschaltgeräte wie Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs), Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)-Systeme und dezentrale Steuerungssysteme (DCSs). IIoT-Plattformen nutzen Big Data und Analysen, um Produktionsprozesse zu transformieren. Ein Dashboard, das einen strategischen Überblick über die im Fertigungsbereich eingesetzten Geräte, Maschinen und Robotik bietet, trägt dazu bei, Ausfallzeiten zu verringern, die Effizienz zu steigern und fundierte Entscheidungen zu treffen.

Das IIoT unterstützt Unternehmen auf dem Weg zur Smart Factory. Smart Factory ist ein Begriff, der das Endziel der Digitalisierung in der Fertigung beschreibt. Laut unserer Anwenderstudie war „Smart Factory“ der bevorzugte Oberbegriff für die von PLEX bereitgestellte IIoT-Plattform. Ein Fertigungsprozess, der hochdigitalisierte IT und OT zur Datenerfassung und zum Datenaustausch nutzt, wird als Smart Factory bezeichnet. Ein Beispiel für IT, die Unternehmen bei der Realisierung einer Smart Factory unterstützt, ist die Maschinenautomatisierung. Maschinenautomatisierung dient der Steuerung von Maschinen und nutzt integrierte Computer, um die Qualität von Produkten und Dienstleistungen zu verbessern, die Produktivität zu erhöhen und Mitarbeitenden im Fertigungsbereich zu ermöglichen, sich auf weniger monotone Aufgaben zu konzentrieren.

Warum ist das IIoT wichtig?

Das IIoT ist wichtig, weil es Herstellern hilft, gängige Herausforderungen bei der Produktion und beim Durchsatz im Fertigungsbereich zu überwinden. In unserer Studie haben wir die Befragten nach ihren größten Herausforderungen gefragt; die häufigsten Antworten waren Fachkräftemangel, COVID-19, Ausfallzeiten von Anlagen, Schulung neuer Mitarbeitender und unzureichende Prognosen. Durch den Einsatz von IIoT-Plattformen, die äußerst detaillierte Daten in Echtzeit liefern, erhalten Unternehmen ein besseres Verständnis ihrer aktuellen Fertigungsprozesse und können gezielte Verbesserungen auf Basis dieser Informationen umsetzen. Ein produktiverer und effizienterer Fertigungsbereich erschließt neue Einnahmequellen. Das IIoT ermöglicht zudem Einblicke in die gesamte Lieferkette, sodass Unternehmen weitere Effizienzpotenziale realisieren können. IIoT-Plattformen steigern die Betriebszeit, Effizienz und den Ertrag und reduzieren gleichzeitig die Abhängigkeit von Arbeitskräften.

In unserer Anwenderstudie haben wir den Teilnehmenden eine PLEX IIoT-Lösung bereitgestellt. Unsere Lösung umfasst ein Dashboard, auf dem Sie den Zustand der Maschinen in Echtzeit überwachen können, einschließlich Maschinenlaufzeit, Status, Teil und Auftrag. Das Dashboard stellt zudem kontextualisierte Maschinendaten bereit, darunter aktuelle und historische Werte wie Auftragsnummer, Teilenummer und Status des Arbeitsbereichs. Die umfassende Lösung von PLEX bietet Warnmeldungen und historische Analysen, sodass Sie Einblick in Live-Historien von Sensordaten zur Maschinenzustandserfassung erhalten und Wartungswarnungen für eine breite Palette von Geräten bekommen. Nutzen Sie diese Informationen, um die Gesamtanlageneffektivität zu verfolgen und kostspielige Ausfallzeiten zu verringern.

Nachdem wir den Befragten unsere IIoT-Lösung präsentiert hatten, zeigten die Umfrageergebnisse einen klaren Bedarf an dieser Technologie. Wir baten sie, ihr Interesse und die Bedeutung unserer Lösung für ihr Unternehmen auf einer Skala von 1–7 zu bewerten (1 = gering – 7 = hoch). Im Durchschnitt bewerteten Befragte aus großen Unternehmen unsere Lösung mit 6 für Interesse und 6 für Bedeutung. Befragte aus kleineren Unternehmen vergaben 6 für Interesse und 5 für Bedeutung.

Dies verdeutlicht den tatsächlichen Bedarf an dieser Technologie bei Ingenieurinnen und Ingenieuren sowie Führungskräften, sobald sie den Mehrwert erkennen, den das IIoT für ihr Unternehmen bietet. Eine der größten Herausforderungen für diese Art von Plattform ist, dass zu wenige Hersteller über IIoT-Plattformen und deren Bedeutung informiert sind. Nach Branchen aufgeschlüsselt, gaben 92 % der Fertigungsingenieurinnen und -ingenieure an, dass sie PLEX-Lösungen benötigen, 81 % der Führungskräfte im Betrieb äußerten dasselbe, und 83 % aus der IT sahen ebenfalls einen Bedarf für diese Technologie.

Überlegungen und Herausforderungen beim IIoT

Während IIoT-Plattformen den Betrieb revolutionieren können, stellt die Aufrechterhaltung der Sicherheit für eine digitalisierte Smart Factory eine Herausforderung dar. Die Integration von Betriebstechnologie in das Internet führt zur Einführung intelligenterer und automatisierter Maschinen. Dies wiederum bringt eine Reihe neuer Herausforderungen mit sich, die ein tieferes Verständnis des IIoT erfordern. Bei der Einführung einer neuen Lösung müssen drei Bereiche im Fokus stehen: Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und Sicherheit. Viele Unternehmen sind bereits mit Verfügbarkeit und Skalierbarkeit im Zusammenhang mit Industriebetrieben vertraut, aber Sicherheit ist ein potenzielles Hindernis bei der Integration des IIoT. Beispielsweise setzen viele Unternehmen weiterhin Altsysteme und -prozesse ein, die seit Jahrzehnten in Betrieb sind, was die Einführung neuer Technologien erschwert.

Eine weitere potenzielle Herausforderung besteht darin, dass die Anschaffung neuer intelligenter Geräte Sicherheitslücken und Verantwortlichkeiten mit sich bringt. Unternehmen, die das IIoT einführen, sind für die Sicherheit bei der Einrichtung und Verbindung der neuen Geräte verantwortlich und müssen die Sicherheit der Nutzer gewährleisten sowie im Bedarfsfall die erforderlichen Maßnahmen ergreifen. Der Einsatz einer wachsenden Zahl intelligenter Geräte im Geschäftsbetrieb erhöht das Risiko von Datenpannen, etwa wenn Hacker Zugang zu diesen vernetzten Systemen erhalten. Eine solche schwerwiegende Sicherheitsverletzung kann zu einer Betriebsunterbrechung führen, und es müssen die notwendigen Cybersicherheitsmaßnahmen ergriffen werden, um sich vor solchen Vorfällen zu schützen.

Unternehmen sollten zudem auf die Risiken im Zusammenhang mit der Nutzung von Daten aufmerksam gemacht werden. Das IIoT nutzt eine große Menge an Daten, um Geschäftsentscheidungen zu unterstützen und bestimmte Prozesse zu optimieren. Es ist jedoch unerlässlich, dass personenbezogene Informationen von allgemeinen Protokolldaten getrennt werden. Benutzerdaten sind gemäß den Datenschutzbestimmungen, wie der Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) der Europäischen Union, zu verarbeiten. Alle personenbezogenen Daten sollten in einer geschützten, verschlüsselten Datenbank gespeichert werden. Unternehmen, die das IIoT als Lösung einführen möchten, sollten folgende Risiken berücksichtigen:

• Software-Schwachstellen, die von Hackern ausgenutzt werden können
• Öffentlich auffindbare, mit dem Internet verbundene Geräte
• Bedrohung durch Hacker, gezielte Angriffe und Datenpannen
• Systemmanipulation, die zu Betriebsunterbrechungen und Sabotage von Prozessen führen kann
• Systemausfälle, die zu Fehlern in Geräten, Schäden an Anlagen und Verletzungen von Arbeitskräften führen können

Je mehr vernetzte Geräte ein Unternehmen einsetzt, desto größer sind die Sicherheitsrisiken. Es ist unerlässlich, alle potenziellen Risiken während der Integration zu berücksichtigen.

Wie implementieren Sie IIoT?

Wir haben die potenziellen Risiken besprochen, aber was können Unternehmen tun, um das IIoT erfolgreich zu implementieren und die Sicherheitsrisiken zu mindern? Ein Security Operations Center (SOC) ist für die Überwachung und Abwehr der oben genannten Risiken unerlässlich. So können Industriebetriebe eine Vielzahl von Sicherheitswarnungen überwachen, darauf reagieren und entsprechende Maßnahmen ergreifen. Ein SOC-Team erkennt Sicherheitsprobleme oder anomale Aktivitäten und behebt diese unmittelbar, bevor Schäden entstehen. Unternehmen können noch einen Schritt weiter gehen und ein spezialisiertes Sicherheitsteam einstellen, das sich gezielt um Sicherheitsfragen im Bereich der Betriebstechnologie kümmert. Die Einstellung eines spezialisierten Teams, das die Bedrohungen bei der Einführung des IIoT versteht, bietet Unternehmen den bestmöglichen Schutz vor Sicherheitsrisiken. Ein umfassender Schutz, der in verschiedenen Schichten der IIoT-Implementierung – wie Gerät, Netzwerk und Cloud – integriert ist, sollte ein Sicherheitsziel sein. So können Industriebetriebe und Hersteller ihre Abläufe sicher gestalten.

Die Geräteebene umfasst die Geräte und Anwendungen, die Unternehmen zur Implementierung des IIoT einsetzen. Diese werden von Herstellern und Dienstleistern bereitgestellt, und Unternehmen sollten nachvollziehen, wie ihre Lieferanten Daten übertragen und speichern. So können Hersteller und Dienstleister IIoT-Anwender über Sicherheitsprobleme informieren und Anweisungen zum Umgang mit der Situation geben.

Die Netzwerkschicht umfasst ein Gateway, das Daten von verschiedenen verbundenen Geräten sammelt. Unternehmen, die eine IIoT-Lösung implementieren möchten, sollten Intrusion Prevention Systeme (IPS) der nächsten Generation einsetzen, die potenzielle Cyberangriffe überwachen und erkennen. Steuerzentren befinden sich im Gateway und werden genutzt, um Befehle an verbundene Geräte zu senden. Hier sollten Unternehmen ihre Sicherheitssysteme implementieren.

In der Cloud-Schicht sollten Unternehmen Sicherheitsmaßnahmen implementieren, die serverbasierten Schutz bieten, um das Risiko zu verringern, dass Hacker auf Server und sensible Daten zugreifen. Die korrekte Implementierung von IIoT-Systemen und die Bewältigung von Sicherheitsrisiken erfordern eine vernetzte Bedrohungsabwehr vom Gateway bis zum Endpunkt, die Folgendes bieten kann:

• Regelmäßige Überwachung und Erkennung
• Transparenz von Bedrohungen und Anomalieerkennung
• Verhinderung von Bedrohungen und Angriffen zwischen IT und OT
• Sichere Datenübertragungen
• Intrusion Prevention Systeme der nächsten Generation
• Server- und Anwendungsschutz im gesamten Rechenzentrum und in der Cloud

Branchen und Hersteller, die sich der Risiken bewusst sind und bereit sind, in die Integration und Sicherheit neuer IIoT-Systeme zu investieren, werden diese Technologie mit größerer Wahrscheinlichkeit erfolgreich implementieren.

IIoT und MES

Es besteht kein Zweifel, dass das IIoT einen erheblichen Einfluss auf die Fertigung hat und weltweit Initiativen, Pilotprojekte und Studien anstößt. Dies hat zu Bedenken geführt, dass das IIoT bestehende Manufacturing Execution Systems (MES) ersetzen könnte. Es ist wichtig, dass Industriebetriebe verstehen, dass das IIoT das MES ergänzen kann, anstatt es zu ersetzen. In vielen Fällen kann das IIoT die Fähigkeiten des MES erweitern, indem intelligente Geräte und cloudbasierte Systeme genutzt werden, um Ausfallzeiten zu verringern, die Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu steigern und den Bedarf an Anlagenrendite zu erfüllen. Derzeit bestehen Lücken im MES, die durch das IIoT sinnvoll geschlossen werden können. Beispielsweise empfinden Hersteller die Daten ihrer Anlagen möglicherweise als veraltet oder unzuverlässig, und der Zugriff auf diese Daten ist sehr kostenintensiv. Das IIoT sollte als technologischer Fortschritt betrachtet werden, und die Einführung intelligenter Sensoren, Aktoren und einer zuverlässigeren Cloud-Infrastruktur wird die Leistung des MES weiter verbessern. Es ist wichtig, dass Unternehmen erkennen, dass sie diese Technologie zur Ergänzung ihrer aktuellen MES-Software nutzen können und sie nicht als Ersatz betrachten sollten. Hier einige Beispiele, wie Industriebetriebe das IIoT mit MES integrieren können:

• Das MES von einer eigenständigen Anwendung hin zu einer Integration vieler Technologien weiterentwickeln.
• IIoT-Technologien testen, die das MES verbessern könnten.
• IIoT-Anwendungen auf messbare Produktivitätssteigerungen testen.

Das IIoT könnte die Zukunft des MES sein, daher sollten Branchen offen für die Integration neuer Technologien in ihr Unternehmen sein.

Dieser Artikel bietet einen tieferen Einblick in das IIoT und erläutert, warum es für Unternehmen wichtig ist. Mit den Analysen und IIoT-Funktionen von PLEX können Sie Kosten senken, die Rentabilität steigern, den Umsatz erhöhen und vieles mehr. Erfahren Sie mehr über PLEX-Lösungen und nutzen Sie die vollen Vorteile von Analysen in Verbindung mit IIoT hier.