Die optimale Industrielösung im Zeitalter des globalen IoT

Im Zeitalter des globalen industriellen IoT sind Maschinen mit zahlreichen Sensoren ausgestattet – und das aus gutem Grund. Ihre Hersteller und Besitzer profitieren eindeutig von den riesigen Datenmengen, die die Sensoren erfassen. Diese Daten sind für die industrielle Digitalisierung von unschätzbarem Wert. Sie ermöglichen die Transformation der Schwerindustrie in eher datengesteuerte Unternehmen. 

Es bringt jedoch nichts, all diese Sensordaten ungenutzt an ihrem Ursprungsort zu belassen. Sie müssen verschoben werden, um ihren geschäftlichen Mehrwert nutzen zu können. Die Anbindung von Betriebstechnologie (Operational Technology, OT) an IT-Systeme ist in der Regel deutlich komplexer als die Vernetzung von Büros. 

„Im Allgemeinen betonen IoT-Lösungen die Tatsache, dass es nicht nur eine IT/OT-Umgebung gibt. Kommunikationsgeräte und Computer müssen beispielsweise unterschiedlichen Wetterbedingungen, ätzenden Chemikalien und Vibrationen standhalten“, erklärt Risto-Matti Ratilainen, Cloud Solutions Architect und Leiter des Daten- und Cloud-Teams bei Etteplan. 

Er verfügt über umfangreiche Erfahrung mit industriellen Anwendungen und deren Konnektivitätsproblemen. 

„Der Standort der Anlage hat immer einen Einfluss auf die Konnektivität. In industriellen Umgebungen können viele elektromagnetische Störungen auftreten, die die Zuverlässigkeit von Drahtlosnetzwerken beeinträchtigen können. Ein weiterer Faktor ist, dass die Geräte in Räumen untergebracht sind, die einem Stahlbetonbunker ähneln. Das ist keinesfalls ungewöhnlich und erschwert die Einrichtung drahtloser Verbindungen.“ 

In manchen Fällen ist das Hauptproblem der abgelegene Standort mit schlechter Internetanbindung. 

„Ein gutes Beispiel dafür ist unser Kunde Tana, der eine Echtzeit-Fernüberwachung seiner Abfallzerkleinerer und -verdichter in aller Welt benötigte. Das Wichtigste war, die Edge-Daten zu erfassen, sie in ein Cloud-Backend zu überführen und Tana, seine Kunden und sein Partnernetzwerk über ein Webportal Zugriff auf die Daten zu gewähren.“ 

Es gibt heute viele verschiedene Konnektivitätslösungen am Markt, und es kommen laufend neue hinzu. Es kann durchaus verwirrend sein, sich in diesem Technologie-Dschungel zurechtzufinden. 

„Meiner Erfahrung nach sind sich die Kunden aller Möglichkeiten durchaus bewusst. Oft ist die Rede von 4G, 5G, LTE-M, NB-IoT, privaten Netzwerken verschiedener Anbieter usw. Aber die Kunden möchten auf Basis unserer Erfahrungen und fundierten Gesprächen mit uns die richtige Wahl treffen“, so Ratilainen weiter. 

Zunächst muss geklärt werden, was wirklich benötigt wird, da dies die Entscheidungen in Bezug auf die Konnektivität beeinflusst. 

„Die Auswahl ist groß. In der Regel geht es in erster Linie um die OT/IT-Integration. Manchmal reicht es schon aus, Zeitreihendaten mit relativ geringen Anforderungen an die Netzwerkkapazität zu erfassen. Vielleicht möchte der Kunde aber auch Produktionsdaten in Echtzeit für die Qualitätskontrolle, das Monitoring, die Neukonfiguration oder die Berichterstattung. Dazu sind u. U. hochauflösende Videos erforderlich, die wiederum eine hohe Bandbreite und Kapazität erfordern. 

Der Reifegrad einer Technologie ist ein entscheidender Faktor in der industriellen Fertigung. Er schränkt die Nutzungsmöglichkeiten der neuesten Konnektivitätslösungen am Markt ein. Außerdem wird bei IoT-Lösungen großer Wert auf die Datensicherheit gelegt, damit sich Eindringlinge keinen Zugang verschaffen können. Darüber hinaus sollte die Implementierung der Konnektivität möglichst kosteneffizient sein. 

Die Übertragung aller Rohdaten, die Sensoren erzeugen, ist selten sinnvoll. Netzwerke und Datenspeicher würden so mit unwichtigen Informationen überflutet werden. Aus diesem Grund ist ein gewisses Maß an Edge Computing wichtig, um Daten zu komprimieren, bevor sie an einen anderen Speicherort übermittelt werden. Darüber hinaus unterstützen die meisten IoT-Endpunkte das MQTT-Protokoll, das sich gut für die sequenzielle Übertragung von ereignisorientierten Daten eignet. 

„Besonders bei der Verwendung cloudnativer IoT-Endpunkte muss man sich überlegen, wie die Daten komprimiert und in die Cloud übertragen werden. Außerdem muss die Datenverwaltung in der Cloud geplant werden: Wie lange werden die Daten gespeichert, wie wird auf sie zugegriffen, und wer greift auf sie zu?“, so Risto-Matti Ratilainen. 

Was den Zweck der Daten betrifft, so ist es wichtig, ihren Mehrwert für das gesamte Netzwerk zu bedenken. Häufig möchten Gerätehersteller zur Klärung von Fehlern und zur Fernwartung auf interne Telemetriedaten zurückgreifen. Der Kundenzugriff kann als zusätzlicher Dienst angeboten werden, der für die Monetarisierung des IoT sorgt. 

„Industrieunternehmen brauchen in zunehmendem Maße ein besseres Flottenmanagement. Sie möchten, dass die Wartung einfacher, kostengünstiger und nachhaltiger wird. Die Entsendung von Mitarbeitern zur Reparatur einer Maschine ist nicht nur eine Kostenfrage, sondern auch ein Umweltproblem. 

Ein aktuelles Thema ist die Verwendung von Sensordaten zur Erstellung digitaler Zwillinge. 

„In der Kombination von digitalen Zwillingen mit IoT-Lösungen liegt großes Potenzial. Wir verwenden sie bereits in Simulationen, um beispielsweise einen Windpark in Echtzeit zu optimieren und die Winkel der Rotorblätter an die Windverhältnisse und die Luftfeuchtigkeit anzupassen. Cloud-Dienste bieten zudem tolle 3D-Grafiken, mit denen man den digitalen Zwilling für die Kunden visualisieren kann“, sagt Ratilainen begeistert.