Verschmelzung von Internet und Produktinformation

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Durch Industrie 4.0 und das Internet der Dinge wächst die physische Welt mit der virtuellen – und dies nicht nur in der Fertigung – zusammen. Cyber Physical Systems (CPS), also Produkte oder  Maschinen, die mit Sensoren und Steuerungseinheiten versehen sind, können durch Verbindungen Informationen untereinander und mit prozessbeteiligten Systemen austauschen. Die erzeugten Daten liefern die Grundlage für Analysen.
Um die Zusammenarbeit aller am Produktlebenszyklus beteiligter Akteure zu gewährleisten und dabei eine vereinfachte und sichere Informationsrückkopplung zu ermöglichen, rücken Datenaustauschlösungen zunehmend in den Fokus. Diese stellen allen Beteiligten relevante Informationen zu einem Produkt, beispielsweise Zeichnungen und 3D-Modelle, zur Verfügung. Die Datenaustausch-Lösungen können als Basis für ein durchgängiges Engineering über den Lebenszyklus eines Produktes hinweg dienen und ermöglichen eine Verschmelzung von virtueller und realer Welt eines Produktes. Dies ist eine Grundvoraussetzung für Industrie 4.0 und das Internet der Dinge.
Die vierte industrielle Revolution erfordert von der Informations- und Kommunikationstechnologie einen Paradigmenwechsel. Die Zukunft der Produktion wird ohne Zweifel vernetzt sein. Dazu gehören auch Big Data, Cloud Computing und soziale Netzwerke [1]. Industrie 4.0 hat in diesem Themenkontext natürlich mit der Produktion zu tun, aber interessant wird es erst, wenn das Werkstück die Industrie steuert oder das intelligente Produkt. Auf das produzierende Unternehmen bezogen, sind Begriffe wie Internet of Things oder Internet of Everything Synonyme für Industrie 4.0.
Die Entwicklung des Internet der Dinge erfolgt parallel zu Industrie 4.0 und wird immer mehr zu einem wichtigen Standbein der Industrie. Wie zahlreiche Studien zeigen, dürfte sich die Anzahl der Anbieter von IoT-Geräten in den kommenden zwei Jahren mehr als verdoppeln. Cisco (siehe Abbildung 2) rechnet damit, dass im Jahr 2020 rund 50 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein werden (Gartner).
Dabei sind Unternehmen mit den Konzepten und Lösungen für die Industrie 4.0 und dem Internet of Things oftmals überfordert. Dies ist das Ergebnis einer Expertenumfrage [2] vom Verband der deutschen Internetwirtschaft (eco), die unter anderem das Thema Industrie 4.0 behandelte. Laut eco würden viele Unternehmen Kosten und Komplexität von Industrie 4.0 unterschätzen.
Die Möglichkeiten für die Unternehmen durch Industrie 4.0 und das Internet der Dinge scheinen unbegrenzt zu sein. Aber es öffnen sich damit auch bisher ungeahnte Wege der Industrie- und Wirtschaftsspionage. Die Unternehmen sind daher gut beraten, ihre Systeme mehrfach abzusichern.

Entwicklung neuer Produkte für Industrie 4.0 und IoT

Industrie 4.0 und das Internet der Dinge (IoT) bieten durch neue Geschäftsmodelle und Dienstleistungen zahlreiche Möglichkeiten für innovative Produkte. Unternehmen können dies als Chance nutzen, um daraus einen Wettbewerbsvorteil zu generieren. Um erfolgreich zu sein, müssen Unternehmen ihre Geschäftsmodelle und Infrastruktur überdenken sowie die Auswirkungen auf Produktentwicklung identifizieren. Folgende Hinweise können Unternehmen bei der Transformation ihrer Geschäftsmodelle behilflich sein [3]:
• Produkte nicht als physisch gelieferte Waren definieren, sondern um Dienstleistungen erweitern.  
• Funktionen und Anwendungen nutzen, die durch die Produkt-Cloud ermöglicht werden, um Produkte während ihrer Lebensdauer dynamisch zu aktualisieren.
• Möglichkeiten nutzen, bei denen Kunden mit den Produkten interagieren können.
• Vermeiden von potenziellen Sicherheitslücken durch die kontinuierliche Entwicklung neuer Maßnahmen für die Produktsicherheit in allen Phasen des Produkt-Lebenszyklus.
• Unterstützung von bewährten und etablierten Standards, um Kommunikation und Datenaustausch zu verbessern.
• Daten von allen Lebenszyklusphasen eines Produktes sammeln. Damit lässt sich das Potenzial von „Big Product Data“ besser ausschöpfen, um beispielsweise den Wartungsbedarf vorherzusagen.

Technologischer Basisansatz

Für die Entwicklung, Fertigung und den Betrieb von intelligenten Produkten müssen die Unternehmen eine völlig neue Technologie-Infrastruktur aufbauen. Diese „technologische Basis“ besteht aus mehreren Bausteinen wie neue Produkt-Hardware, Embedded Software, Konnektivitätsmodule, eine Produkt-Cloud, einer Reihe von Sicherheitstools, ein Gateway für externe Informationsquellen und eine ganzheitliche Kommunikations- und Datenaustauschlösung (siehe Abbildung 3).
Die technologische Basis ermöglicht nicht nur eine schnelle Produktanwendungsentwicklung und den sicheren Betrieb, sondern unterstützt die Erfassung und Analyse sowie den Austausch von produktbezogenen Daten mit allen prozessrelevanten Akteuren im Produktlebenszyklus. Die sind wichtige Voraussetzungen für eine ganzheitliche Realisierung von Industrie 4.0.rt |

Dr.-Ing. Seref Erkayhan ist leitender PLM-Berater und Produktmanager bei der Seeburger AG.

Quellenhinweise:
[1] IDC-Studie „Industrie 4.0 in Deutschland – Startschuss für die ITK-basierte vierte industrielle Revolution”, 2014
[2] Expertenumfrage zum Thema Industrie 4.0 vom Verband der deutschen Internetwirtschaft (eco), 2014
[3] A Ten Point Guide for Using the Internet of Things to Change the Game for Your Business, Tech-Clarity, 2015

 

  • Abbildung 1: Stufen der industriellen Revolution vom Ende des 18. Jahrhunderts bis heute.
  • Abbildung 2: Im Jahr 2020 werden rund 50 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein.
  • Abbildung 3: Beispiel für technologische Bausteine zur Realisierung von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge.
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