Vom Internet of Things zur Industrie 4.0

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KMU-Magazin Nr. 6, Juni 2016

Industrie 4.0, M2M und das Internet der Dinge (IoT) sind unterschiedliche The-men mit gleichem Hintergrund: Bessere Vernetzung, zunehmende Miniaturisie-rung und fallende Hardwarekosten berei-ten den Boden für sich selbst verwalten- de Systeme. Oft spricht man heutzutage von Disruption, im gleichen Atemzug wie man Industrie 4.0 oder IoT erwähnt. Eine disruptive Technologie (engl. disrupt – unterbrechen, zerreissen) ist eine Inno-vation, die eine bestehende Technologie, ein bestehendes Produkt oder eine beste-hende Dienstleistung moglicherweise vollständig verdrängt.

Neue Geschäftsmodelle

Also gemäss dem Wirtschaftstheoretiker Schumpeter: Zerstorung des Bekannten und Aufbau des Neuen. Für die Schwei-zer Wirtschaft und ihre Spieler kann das zu folgenden, strategischen Fragen füh-ren: Bleiben Produkte in der «Betreu-ungshoheit» des Produzenten (wie bei Open-Source-Software und Bitcoin)? Er-werben die Kunden nicht mehr das Pro-dukt, sondern ein Nutzungsrecht (wie bei Spotify und Netflix)? Werden Hersteller zu Dienstleistern (wie Mercedes mit Car2Go)? Welche Bedeutung wird die «Share Economy» bekommen (die Uberi-

sierung des Alltags)? Wer an Disruption denkt, wird vermutlich keinen Stein auf dem anderen lassen wollen. Aber was be-deutet das nun für Firmen, vornehmlich KMU, in der Schweiz? Müssen sie anfan-gen, alles zu roboterisieren? Nein, auch wenn viele denken, dass eine einfache Roboterisierung genügt und dass ein paar Sensoren der Sache Leben einhauchen. Wie allerdings einführend erwähnt, geht es um Abläufe und Prozesse. Denn die Moglichkeit, Daten, Dienste und entspre-chendes Wissen miteinander zu kombi-

nieren, kann zu neuen, innovativen Ge-schäftsmodellen führen, die die neuen Kundenbedürfnisse bedienen konnen. Die Integration von Kunden und Ge-schäftspartnern in Geschäfts- und Wert-schopfungsprozessen gewinnt durch Au-tomatisierung sowie Optimierung eine hohere Bedeutung in Industrieunterneh-men, ähnlich einer vertikalen Integration in der Wertschopfung.

Die Wertschopfungskette einer IoT-Lo-sung besteht aus fünf Elementen: dem physischen Produkt, Sensoren, Connec-tivity-Technologien, einem Cloud-Back-end für Analytics und dem digitalen Ser-vice. Der Mehrwert für den Kunden wird durch die intelligente Aggregation der Daten erzeugt. Zum Beispiel kann durch die Analyse von Beleuchtungsdaten im Haushalt eine Glühbirne über eine App als Alarmanlage dienen. Um eine wert-haltige IoT-Losung zu entwickeln, müs-sen alle Ebenen betrachtet werden.

Die Chancen

Daneben bieten sich auch zahlreiche Chancen dank Optimierung und Indivi-dualisierung. Durch eine Reduktion der Komplexität kann ein kundenspezifi-sches, individuelles Produkt geschaffen

› Roger Basler

Industrie 4.0, Teil 3 / 3

Vom Internet of Things zur Industrie 4.0 Digitalisierung und zunehmende Vernetzung sind die Bauteile von Industrie 4.0, Machine-

to-Machine (M2M) und dem Internet der Dinge (IoT). Was sich hinter diesen Schlagwörtern

verbirgt und welche Chancen sich daraus für Unternehmen ergeben, zeigt dieser Beitrag.

kurz & bündig

› Die Wertschöpfung einer IoT-Lö-sung besteht aus fünf Elementen: dem physischen Produkt, Senso-ren, dem Cloud-Backend für Ana-lytics, den Connectivity-Technolo-gien und dem digitalen Service.

› Die Integration von Kunden und Partnern gewinnt durch die Au-tomatisierung an Bedeutung in Industrieunternehmen.

› Das IIoT-Konzept ist ein Trend, der neben vielen anderen IT-Techni-ken der Verbesserung der betrieb-lichen Effektivität dient.

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werden, das identifizierbare Eigenschaf-ten besitzt und die eigene Fertigung un-terstützt. Des Weiteren kann eine Echt-zeitsteuerung der Produktionsprozesse gezielte Optimierungen der gesamten Wertschopfungskette ermoglichen, was zu fehler- und ausfallrobusten Systemen führt, die virtuell und ad hoc organisiert werden konnen. Auch für die Ressourcen-effizienz gibt es positive Auswirkungen. Die virtuelle Steuerung und Überwa-chung der Produktionsdaten ermoglicht, den Ressourcenverbrauch zu optimieren und schnell anzupassen. Die Chancen kann man so zusammenfassen:

1. Wirtschaftliche und flexible Produktion (Adaption)

2. Steigerung der Maschinenverfüg- barkeit (Produktionsmaximierung)

3. Steigerung der Ressourceneffizienz (Ressourcen sparen)

4. Effizientere Steuerung von Abläufen (Prozessoptimierung)

5. Adaptivere Inbetriebnahme von Ma-schinen und Anlagen (Flexibilität)

6. Integration von Partnern (Vertikalisierung)

7. Fehlerursachenanalysen und auto-matische Korrekturen (Optimierung)

8. Vernetzung und kontinuierliches Lernen und Verbessern (Intelligenz)

9. Das Schaffen von neuen Geschäfts- modellen

Branchenspezifische Lösungen

Durch die Vernetzung mit Hilfe von Kom-munikationstechnik (Fixed & Mobile), so-wie optionaler Integration von Sensorik, ergeben sich eine Vielzahl von branchen-spezifischen Lösungen, zum Beispiel:

› Connected Cars und Telematik-Cloud

› E-Health

› Mobile Payment und digitale Bank

› Connected Plant – Industrie 4.0

› Smart Home

› Smart Grid

› Wearables

Diese Anwendungs-Szenarien sind span-nend und können einen hohen Mehrwert für Anbieter und Nutzer, Privatpersonen wie auch Firmen bieten. Allerdings sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass di-verse Aspekte der Sicherheit, des Daten-schutzes und des Personenschutzes noch zu verbessern sind.

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Doch um das Internet of Things zu er-schliessen, ist keineswegs teures und spe-zielles Equipment notig. Friedemann Mattern, Professor an der Eidgenossi-schen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich, präsentierte auf der vom Münch-ner Kreis veranstalteten Fachkonferenz «M2M und das Internet der Dinge» ein einfaches, fiktives Projekt anhand von Schweizer Schokolade. Das eigentlich «dumme» Produkt (Schokolade) wird mit Hilfe eines Barcodes (auf der Verpa-ckung) und eines Smartphones zum Le-ben erweckt. Mit der Verknüpfung zum Internet ergeben sich nun für den Scho-koladenhersteller zahlreiche Optionen,

das Produkt zu präsentieren und zu be-werben. Zudem liefert der Käufer wert-volle Kundeninformationen, etwa wo er die Schokolade zu welchem Zeitpunkt gekauft hat und wo er sich im Moment befindet.

E-HealthProdukte wie Fitnessarmbänder oder Fit-ness-Tracker versprechen gesundheitli-che Überwachung für jedermann. Die smarten Begleiter am Unterarm nehmen über Sensoren Daten wie Pulsfrequenz, Blutdruck oder Schrittanzahl auf und lei-ten die erfassten Informationen in der Regel an eine Smartphone-App weiter.

Die App generiert daraus anschauliche Diagramme oder ähnliche Grafiken. Manche dieser Wearables funktionieren sogar als Tattoos. Noch wichtiger sind medizinische Geräte wie implantierte und vernetzte Herzschrittmacher, die ge-fährdete Menschen im Alltag überwa-chen. Lebensbedrohliche Situationen werden automatisch Ärzten oder Not-diensten gemeldet.

Smart HomeDas Internet der Dinge hält in immer mehr Wohnungen Einzug. Das beginnt mit schlichter Temperaturmessung und macht vor intelligenten Haushaltsgeräten nicht halt. So ordern leere Kühlschränke selbstständig Lebensmittelnachschub oder Rasierer neue Klingen. Auch beim Smart Home läuft die Steuerung und Da-tenerfassung nebst Auswertung vielfach über eine App. Darüber lassen sich bei-spielsweise Heizungen, Rollläden, Be-leuchtung, Rauchmelder, und Einbruchs-schutz bedienen. Solche Systeme sind auch für Unternehmen nützlich, unter anderem für die Kostenkontrolle und das Energiemanagement (Smart Metering).

Smarte AutosDas selbstfahrende Auto gehort auch zum Internet der Dinge, wird aber noch einige Zeit bis zum Marktstart brauchen. Doch schon heute lassen sich Wagen ohne Schlüssel per App offnen und starten, hel-fen mit Assistenzsystemen beim Einpar-ken, übernehmen in kritischen Situatio-nen das Kommando über die Bremsen, halten sicheren Abstand zum Vorder-mann und melden zwecks Verkehrssteu-erung Staus. Das Ziel sind mehr Komfort und Sicherheit. Ausserdem profitieren Unternehmen bei Geschäfts- und Dienst-wagen oder ganzen Flotten von einer zen-tralisierten Auswertung der Fahrdaten. Denn damit lassen sich Routen optimie-ren und Einsatzpläne koordinieren sowie steuerlich oder buchhalterisch wichtige Angaben unkompliziert dokumentieren.

Smarte ProduktionMit dem Internet der Dinge gewinnt auch die Industrie 4.0 an Fahrt. Werkelten frü-

Begriffserklärungen

Internet der Dinge – Vernetzen von Geräten und Prozessen im NetzInternet der Dinge (auch englisch Internet of Things, IoT) beschreibt, dass der Personal Computer zunehmend als Gerät verschwin-det und durch «intelligente Gegenstände» ersetzt wird. Statt selbst Gegenstand der menschlichen Aufmerksamkeit zu sein, soll das «Internet der Dinge» den Menschen bei seinen Tätigkeiten unmerklich unter-stützen. Die immer kleineren eingebetteten Computer sollen weder ablenken noch auf-fallen. Es werden miniaturisierte Compu-ter, sogenannte «Wearables», mit unter-schiedlichen Sensoren direkt in Kleidungs-stücke eingearbeitet.

M2M – die Technik hinter IoT und Industrie 4.0Der Begriff Machine-to-Machine (M2M) steht für den automatisierten Informations-austausch zwischen den Endgeräten wie Maschinen, Automaten, Fahrzeugen oder Containern, entweder untereinander oder durch eine zentrale Leitstelle. Dies erfolgt zunehmend unter der Nutzung des Inter-nets und der verschiedenen Zugangsnet-ze, wie des Mobilfunknetzes. Eine mö-gliche Anwendung ist die Fernüberwa-chung, -kontrolle und -wartung von Ma-schinen, Anlagen und Systemen, die tradi-tionell als Telemetrie bezeichnet wird. Die

M2M-Technologie verknüpft dabei Infor-mations- und Kommunikationstechnik.

Industrie 4.0 – der industrielle Anwendungsfall von IoTIndustrie 4.0 ist ein Zukunftsprojekt in der Hightech-Strategie der Bundesregierung, mit dem die Informatisierung der klassi-schen Industrien, wie der Produktionstech-nik, vorangetrieben werden soll. Das Ziel ist die intelligente Fabrik (Smart Factory), die sich durch Wandlungsfähigkeit, Ressour-ceneffizienz und Ergonomie sowie die Inte-gration von Kunden und Partnern in Ge-schäfts- und Wertschöpfungsprozesse aus-zeichnet. Technologische Grundlage sind cyber-physische Systeme und das Internet der Dinge (IoT).

IIoT ist der industrielle Ansatz beim IoTIndustrial Internet of Things (IIoT) reprä-sentiert das industrielle Konzept eines Internet of Things (IoT), das andere IoT- Konzept ist verbraucherorientiert. Das IIoT-Konzept ist ein Trend, der neben vielen an-deren IT-Techniken der Verbesserung der betrieblichen Effektivität dient. Unterneh-men können über das IIoT weiteres Unter-nehmenswachstum generieren und ver-besserte Wettbewerbsbedingungen reali-sieren und damit die Zukunftsfähigkeit des Unternehmens sichern.

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her Maschinen stumpf vor sich hin, so sind heute ganze Werkshallen von vorne bis hinten miteinander vernetzt. Das er-leichtert nicht nur die Steuerung und Überwachung ganzer Fertigungsstras-sen. Moglich sind auch, dank flexibler Robotik und 3-D-Druck, schnelle Wech-sel zwischen verschiedenen Produkten, bis hin zu individualisierten Waren in Form von kleinen Serien oder Einzelstü-cken. Durch Just-in-time-Herstellung schrumpfen Lager. Die smarte Produk-tion, auch M2M-Kommunikation ge-nannt, unterstützt das komplette Supply-Chain-Management, und das inklusive der Lieferantenauswahl.

Auf dem Weg ins Internet der Dinge wähnt sich auch BMW mit seinem Car-sharing-Angebot «Drive Now». Zwar schopft der Service noch nicht die ge-samte Bandbreite der neuen technischen Moglichkeiten aus, doch schlägt er im-merhin schon eine Brücke von der realen Welt der Autovermietung in die virtuelle Welt, wo Nutzer die verfügbaren Fahr-zeuge orten, reservieren und buchen kon-nen. Der Fachkonferenz des Münchner Kreises galt «Drive Now» unter anderem als ein anschauliches Beispiel für einen IoT-Anwendungsfall.

Porträt

Roger BaslerBerater

Roger Basler ist Betriebsökonom FH und Unternehmens-architekt. Seine Fachspezialisierungen sind Business-De-velopment, New Media, Social Commerce und digitales Marketing. Er ist Inhaber der Digital-Marketing-Agentur Gustav & Paul, Geschäftsführer der Swiss E-Commerce

Academy und ist im Vorstand der MSM Investorenvereinigung, welche Start-ups berät und finanziert.

Kontakt

[email protected], www.unternehmens-architekt.ch

Die dargestellten Projekte zeigen, dass schon mit den heute verfügbaren Mitteln vieles umsetzbar ist. Die Technik für die Vernetzung von Produkten, von Liefer-ketten und Lieferanten ist vorhanden. Auf Schwierigkeiten stossen viele Unterneh-men aber bei der Neugestaltung der Pro-zesse, weil die neuen Abläufe häufig auch Abteilungs- und Unternehmensgrenzen überschreiten und unterschiedliche Da-tenquellen anzapfen. Noch schwieriger

wird es, wenn sich unterschiedliche Bran-chen auf gemeinsame Schnittstellen für den Informationsaustausch einigen müs-sen. Wie aufwendig ein solches Unterfan-gen werden kann, zeigen im Moment ge-rade die Energieversorgungs- und Auto- mobilindustrie. Bislang ist es ihnen noch nicht gelungen, die Elektromobilität und die erneuerbare und dezentrale Energie-gewinnung langfristig sowie effizient zu-sammenzuführen. «

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