Die geeignete IoT-Plattform: Nur so funktioniert die Smart Factory

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Das Internet of Things schafft die Voraussetzung für die Smart Factory. Eine wichtige Rolle nehmen Plattformen als Steuerungszentralen dabei ein, die verschiedene Geräte, Maschinen und Anwendungen miteinander vernetzen. Doch welche Konzepte gibt es? Und was sollten Anwender bei der Angebotsauswahl beachten, damit der Schritt ins vernetzte Produzieren gelingt? Von Mark Albrecht und Wolfgang Möller

Eine Plattform für das Internet of Things (IoT) ist die zentrale IT-Einheit einer Produktion, die auf Vernetzung und damit eine Optimierung der Effizienz setzt. Sie regelt den Datenfluss und ermöglichen es erst, dass verschiedene IoT-Geräte und -Anwendungen miteinander kommunizieren und ­zusammenarbeiten können. Erst durch eine IoT-Plattform wird aus dem industriellen IoT (kurz IIoT) ein Ökosystem, das Mehrwerte schafft und die Vision der vernetzten Smart Factory verwirklicht.

Auswahl der geeigneten IoT-Plattform

Wenn es darum geht, eine passende Plattform für das eigene Szenario zu finden, stehen Anwender vor der Herausforderung, sich im riesigen Angebot zurechtzufinden. Der Markt für IoT-Anwendungen ist in den vergangenen Jahren enorm gewachsen – und mit ihnen das Angebot an dafür ausgelegten Plattformen. Schätzungen ­gehen davon aus, dass mittlerweile mehr als 500 verschiedene Plattformen für das IIoT existieren. Neben den Angeboten der großen Tech-Giganten Microsoft, Google oder Amazon – der sogenannten Hyperscaler – konkurrieren auch viele Lösungen kleinerer Anbieter um Kunden.

Allgemein unterscheiden sie sich in ­horizontal-orientierte Plattformen, die ­unabhängig vom Industriebereich einsetzbar sind, sowie vertikale Plattformen. Erstere sind als Universallösungen gedacht, die über Branchengrenzen hinweg allgemein benötigte Anwendungen zur Verfügung stellen. Letztere sind eher auf spezifische Wirtschaftszweige und Anwendungsbereiche oder sogar einzelne Maschinen ­zugeschnitten. Sie haben oft fertige Tools für klar definierte Szenarien. Das ist in der konkreten Anwendung zwar ein Vorteil, macht vertikale Plattformen aber auch schwerer skalier- und übertragbar. Um diesen Nachteil auszugleichen, sollten Interessierte darauf achten, dass vertikale Plattformen über ausreichend Schnittstellen verfügen, sodass sie sich ohne zu großen Aufwand miteinander verknüpfen lassen.

Anforderungen im Blick behalten

Ein wichtiges Stichwort für die Wahl der richtigen IoT-Plattform ist Interoperabilität: Die verschiedenen Plattformen sollten durchgängig miteinander funktionieren und kombinierbar sein. Aktuell lässt sich sowohl ein Trend hin zu vertikalen Plattformen beobachten als auch zu erhöhter Interoperabilität – und das auch bei den horizontalen Plattformangeboten. Mittel- und langfristig ist zwar damit zu rechnen, dass sich der Markt für IoT-Plattformen konsolidiert. Voraussichtlich bleibt aber eine dreistellige Anzahl verschiedener ­Anbieter bestehen – die immer häufiger auch zusammenarbeiten. Schließlich wachsen mit dem Siegeszug des Internets der Dinge im industriellen Kontext auch die potenziell denkbaren Anwendungsfälle und keine einzelne Plattform wäre in der Lage, alle diese Szenarien in einer Lösung anzubieten.

Wer jetzt auf eine hochindividualisierte IoT-Plattform eines kleinen Anbieters setzt, sollte sich darüber im Klaren sein, dass diese in ein paar Jahren eventuell vom Markt verschwinden könnte. In diesem Fall müsste der Nutzer die bereits implementierte Lösung notwendigerweise durch ein neues Angebot ersetzen, was eine meist ­arbeits- und kostenaufwendige Migration zur Folge hat. Anwender sollten sich ­zudem fragen, welche Businessziele sie mit der Entscheidung für eine IoT-Lösung verbinden und welche Mehrwerte sie erreichen wollen. Aus diesen Zielen leitet sich der individuelle Anforderungskatalog für den auszuwählenden Plattform-Anbieter.

Wenn es um Mehrwerte von IoT-Lösungen geht, sind drei grundsätzliche Zielbereiche von Bedeutung: eine höhere Effizienz in der Produktion, die Digitalisierung und Optimierung von Prozessen sowie ­damit verbunden niedrigere Produktionskosten. Zum anderen lassen sich mit dem IIoT neue Geschäftsmodelle entwickeln, was jedoch komplex ist und für IoT-unerfahrene Anwender nicht ­direkt im Vordergrund stehen sollte.

Als Einstieg ins Thema Internet of Things empfiehlt es sich, zuerst bestehende Prozesse in Logistik, Instandhaltung oder auch Produktion zu optimieren. Dabei sollten die folgenden Fragen gestellt werden: Wo gibt es gegebenenfalls Probleme oder ­Herausforderungen in Prozessen, wo werden bereits Daten erhoben, wo kann auf existierenden Prozessen und Informationen aufgesetzt werden?

Die Expertise externer Berater in ­Anspruch zu nehmen und zusammen ein erstes Proof-of-Concept-Projekt umzusetzen, führt dabei häufig zum Erfolg. Idealerweise erfolgt dies nicht nur im Testmodus, sondern direkt als reales, aber eingegrenztes Projekt. So lassen sich erreichte Mehrwerte realistisch einschätzen und Folgeprojekte direkt darauf aufbauen.

IoT-Plattform: Ein Beispiel aus der Praxis

Ein Hersteller von Pharmaprodukten verwendet in der Produktion große Mengen an chemischen Reinwasser, das in eigenen Wasseraufbereitungsanlagen hergestellt wird. Um die Qualität der Endprodukte – unter anderem Medikamente und Injektionsflüssigkeiten – sicherzustellen, haben Mitarbeiter manuell mehrmals am Tag in ­regelmäßigen Abständen Wasserproben entnommen und im Labor untersucht. Dieses Vorgehen war nicht nur kosten- und zeitintensiv – allein die Probenentnahme verursachte pro Jahr bis zu 6.800 Mitarbeiterstunden. Die Ergebnisse aus dem Labor lagen auch erst rund vier Stunden nach Entnahme der Wasserprobe vor – vier Stunden also, in denen unter Umständen mit mangelnder Wasserqualität produziert wurde.

Über smarte Sensorik lässt sich dieser Wasseranalyseprozess optimieren. ­Dabei werden im ersten Schritt bereits vorliegende Daten zur Wasserqualität von ­intelligenten Algorithmen ausgewertet. In diesen Daten identifiziert künstliche Intelligenz (KI) vier relevante Indikatoren für die Wasserqualität. IoT-Sensoren ­erfassen in den Aufbereitungsanlagen die dafür erforderlichen Daten, aus denen ­gezielt die Qualität des Wassers hinsichtlich dieser vier Parameter analysiert wird. Abweichungen von den festgelegten ­Indikatoren zeigt das System instantan an. So lässt sich die Qualität des produzierten Wassers nicht nur kontinuierlich überprüfen. Das System erlaubt es sogar, Voraussagen über die Wasserqualität mit einem Vorlauf von bis zu drei Stunden zu treffen, sodass das Unternehmen die Produktion entsprechend planen und gegebenenfalls ­umstellen kann.

Mit kleinen Schritten digitalisieren

Aus diesem Beispiel wird deutlich, wie ­effektiv IoT-Technologien zur Lösung von Alltagsproblemen in der Industrie eingesetzt werden können. Trotz aller Potenziale zögern vor allem kleine und mittelständische Unternehmen oft noch, den Schritt in Richtung Internet of Things zu gehen. Der Einstieg in die Welt der Industrie 4.0 scheint vielen immer noch recht risikoreich. Die Angst vor ausufernden Kosten und Aufwänden ist jedoch unbegründet. Der Einstieg ins Thema IoT und das Nutzen der damit verknüpften Digitalisierungspotenziale gelingt bereits sehr gut mit ersten kleineren Schritten und Projekten.

Mark Albrecht ist Vice President Global Head of Innovation Technologies der itelligence AG.
Wolfgang Möller ist Global Director Discrete Industries & Internet of Things der
itelligence AG.

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