Unser Portfolio als IoT-Dienstleister

Unser Leistungsportfolio für IoT, Industrie 4.0 und IIoT umfasst:

  • Grundlegende Analyse und kritische Hinterfragung Ihrer Geschäftsfelder und Geschäftsmodelle
  • Ausschöpfen Ihrer Möglichkeiten mit neuen Technologien
  • Umsetzung von IoT-Projekten
  • Plattformauswahl, Schulung und Beratung in verschiedenen Bereichen (IoT, Geschäftsprozessmanagement, Cloud, weitere) für Ihre zukünftigen Anwendungen

Wir nehmen Sie mit auf einen Streifzug durch die IoT-Landschaft – von den IoT-Grundlagen, über Use Cases und Design Thinking Ansätze bis hin zu Internet of Things Anwendungsbeispielen und einem finalen Fazit.

Lernen Sie die Unterschiede zwischen IoT, IIoT und Industrie 4.0 kennen. Profitieren Sie von den unterschiedlichen Sichtweisen, die wir als IoT-Dienstleister mitbringen. 

Und kommen Sie jederzeit auf uns zu. Denn wir sind individuell, genau wie Ihre Anforderungen.

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Lernen Sie in unserem IoT Whitepaper, wie Sie aus sicheren IoT-Anwendungen und mit geringen Kosten, Vorteile für sich und Ihre Kunden generieren können.

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Internet of Things (IoT) Grundlagen

Es gibt viele Gründe für die Digitalisierung Ihrer Produkte, Ihrer Dienstleistung, Ihrer Maschinen, Ihres Geschäftsmodells. Welche sind Ihre? Lassen Sie es uns so formulieren: Ihre Gründe sind unsere Gründe, denn wir sind Ihr Kunde. Wir kaufen Ihre Produkte, Ihre Maschinen, Ihre Dienstleistung. Als Ihr Kunde wollen wir:

  • Produkte kaufen, die sich weiterentwickeln.
  • Produkte kaufen, die sich nahtlos in unser Haus, unsere Fabrik, unsere Umgebung einfügen.
  • Maschinen ausleihen, denn unser Ziel ist es, den Baum zu fällen, und nicht Besitzer einer Axt zu sein.
  • Maschinen einsetzen, vernetzen und steuern – ohne ständig vor Ort zu sein.
  • Über den Fortschritt der eingekauften Dienstleistung informiert werden.
  • Das Gefühl haben, dass die digitale Welt unserer realen Welt entspricht.

Geht es Ihnen genauso, als Kunde? Falls ja, liegen die Gründe für die Digitalisierung Ihres Unternehmens auf der Hand. Falls nein, helfen wir Ihnen, die Sicht Ihrer Kunden einzunehmen. Dabei geht es uns genauso wie Ihnen: Nur wenn wir anbieten, was unsere Kunden brauchen und wollen, sind wir erfolgreich.

Digitalisierung bedeutet, Kunden ins Zentrum des Geschäftsmodells zu stellen. Wertschöpfung entsteht, wenn seine Bedürfnisse ernst genommen werden. Und das nicht nur bei seiner Bestellung – online über Ihre Website. Sondern auch bei der Nutzung Ihrer Dienstleistung, Ihres Produktes oder Ihrer Maschine, nachdem die Ware gekauft wurde. IoT ist der nächste Schritt zur Digitalisierung, der genau dies erlaubt.

Begleiten Sie uns bei der Erforschung mit Erkenntnisgewinn: Was ist IoT? Wo ist IoT? Wie kann ich mit IoT mein Unternehmen digitalisieren?

Internet of Things Erklärung und Abgrenzung

Internet of Things (IoT), oder eigentlich besser Internet for Things? Letztlich geht es darum, die reale Welt digital abzubilden.

Dabei umfasst der Begriff IoT alles, was mit der Kommunikation von „Dingen“ untereinander zu tun hat. Denn in der digitalen Welt haben wir ganz neue Möglichkeiten:

  • Wir erhalten Zugriff auf Informationen, ohne vor Ort zu sein.
  • Wir können individuelle Geschäfte machen, ohne vor Ort zu sein.
  • Maschinen können durch das Monitoring der Prozesse optimiert werden.
  • Die Qualität der Produktion erhöht sich durch verbesserten Informationsaustausch.
  • Fehlerhafte Bauteile machen auf sich aufmerksam, bevor sie Schaden anrichten. Predictive Maintenance ist das Schlagwort, auf das Sie sicher seit Jahren hingewiesen werden.
  • Software-Updates erlauben Ihren Kunden auch für ausgelieferte Produkte, an den letzten Entwicklungen teilzuhaben.

Woran das liegt? In der digitalen Welt fällt vieles leichter, was in der physischen Welt sehr schwierig (ineffizient) ist oder schlicht nicht möglich:

  • schnelle und effiziente Kommunikation zwischen Kleinteilen (Sensoren & Aktoren)
  • günstiger und energieeffizienter werdendes Computing, Netzwerk, Datenspeicher
  • steigender Vernetzungsgrad der Gesellschaft und Industrie

Wenn wir mit diesem Wissen nach einer Definition von IoT gefragt werden, antworten wir ähnlich wie das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: “Mit dem Internet der Dinge werden Objekte […] durch Programmierbarkeit, Speichervermögen, Sensoren und Kommunikationsfähigkeiten intelligent. So werden beispielsweise […] Werkzeugmaschinen per Software gesteuert und […] vernetzt […].”.

Zu schwammig? Keineswegs. Denn jedes Unternehmen muss für sich entdecken (und das ist Arbeit!), was IoT bedeutet. IoT ist ein Enabler. Wofür Sie es nutzen, unterscheidet Sie von ihren Wettbewerbern. Dabei stellt sich im Wesentlichen die Frage: Welchen Mehrwert können meine Kunden durch IoT bekommen? Bitte bei der Antwort beachten:

  • Der Kunde ist digital und vernetzt.
  • Der Kontext sind die heutigen Möglichkeiten auf allen Ebenen (Sensoren, Netzwerk, Computing, Künstliche Intelligenz, …)

Bevor wir konkret werden, werfen wir noch einen Blick auf die Tatsache, warum für IoT genau jetzt der richtige Zeitpunkt ist.

Warum IoT am Wachsen ist

Egal, welche Kurve Sie zu Rate ziehen: Die Kosten für die Infrastruktur der Digitalisierung – Prozessoren, Speicher, Bandbreite – halbieren sich regelmäßig und/oder Sie bekommen immer mehr für Ihre Investition, wenn Sie die rein technischen Daten betrachten würden. Ähnlich gilt das auch für:

  • die Preise von Sensoren und Aktoren
  • die Maße (Größe) von Sensoren
  • den Energieverbrauch der Sensoren und der weiteren digitalen Komponenten
  • die Kosten der Energiespeicher

Quelle: The Atlas, charts, average cost of IoT sensors

Die Folgen dieser Entwicklungen sind vielfältig:

  • Anwendungen, die bisher zu klobig waren, lassen sich nun elegant umsetzen. Bekanntestes Beispiel ist das Smartphone.
  • Immer effizientere Sensoren (und Batterien mit höherer Kapazität) arbeiten immer wirtschaftlicher und erlauben Einsätze, die zuvor nicht möglich waren.

Was heute noch unmöglich erscheint, ist morgen Realität. Kleine Annehmlichkeiten machen uns nach und nach das Leben, das Produzieren, das Arbeiten, das Bestellen leichter:

Die exponentielle Entwicklung zwingt uns laufend zum Umdenken. Aber warum genau jetzt? Weil wir einiges aufzuholen haben – und gemeinsam unsere Kunden noch besser in die Produktion, in die Lieferkette und in die Wertschöpfung mit einbinden können.

Der starke Mittelstand – Strategien, Lösungen, Wachstum

Lesen Sie hier unseren Beitrag „Erfolgsfaktoren für uns im Mittelstand: Die Zukunft liegt in effizienten Lösungen, die sofort begeistern und den entscheidenden Wettbewerbsvorteil bringen können.“ (Urheber: in|pact media GmbH).

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Die Bedeutung von Industrie 4.0

Die Definition von Industrie 4.0 ist durch staatlich geförderte Projekte und Arbeitsgruppen vorangetrieben worden. Entsprechend finden sich Beschreibungen und Beispiele auf Webseiten des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Quelle: © Plattform Industrie 4.0, Grafik des Leitbildes

Insbesondere in Deutschland hat der Begriff Industrie 4.0 (siehe Plattform Industrie 4.0) eine große Bedeutung erlangt. Es geht um die Vernetzung der Industrie, um die Vernetzung in der Fabrik und dort im Wesentlichen um die Automatisierung in der Produktion.

Besonders relevant ist hierzulande der Mittelstand: Typisch sind eine maßgeschneiderte und eine bis ins Kleinste optimierte Produktion, eine perfekte Logistik und eine nahtlose Kommunikation. Wir sind perfekt abgestimmt – und perfekt sind unsere Produkte. Dabei sind wir ebenso innovativ wie kosteneffizient.

Tatsächlich könnten wir uns noch viel länger damit beschäftigen, warum Deutschland durch den Mittelstand so erfolgreich ist. Warum dies so ist, dürfen wir auf keinen Fall vergessen. Aber: Wir sollten uns auch an der Entwicklung in der neuen Welt orientieren. Wenn wir auf die US-Unternehmen Amazon, Facebook, Google, Microsoft, Uber, Lyft, Spotify und weitere schauen, werden wir feststellen: Dort sind Geschäftsmodelle im Einsatz, von denen wir bisher nicht profitieren. Warum eigentlich nicht? Wie wäre es mit einer Art Amazon für unsere Produkte und Dienstleistungen? Was, wenn Endbenutzer unsere Maschinen über Facebook inspizieren und konfigurieren könnten? Kann ich mir in einer Produktionshalle ortsspezifische Informationen auf meinem Tablet anzeigen lassen, oder bei der Suche nach Ersatzteilen in Betracht ziehen – und das unter Berücksichtigung der nötigen Security-Aspekte?

Es gibt viele erfolgreiche Beispiele für Industrie 4.0. Wichtig ist, dass wir uns von der digitalen Welle nicht überschwemmen lassen, sondern möglichst bald selbst anfangen zu schwimmen:

  • Lernen, was Industrie 4.0 für uns bedeutet – heute und morgen
  • Lernen, was unser Geschäftspartner von uns erwartet – heute und morgen
  • Umsetzen, anpassen und voranschreiten

Unterschied zwischen IoT und Industrie 4.0

Lassen Sie es sich auf der Zunge zergehen: Laut der Studie Internet of Things 2019 ist Qualitätssicherung eines der bisherigen Hauptanwendungsbereiche. German Engineering – das heißt höchste Qualität. Diesen Vorsprung noch weiter auszubauen: Mit modernster Technologie ist genau dies möglich. Und wenn dabei obendrein Produktionskosten gespart werden können, etwa aufgrund genauer Vorhersagen, wann welche Maschine gewartet werden muss, haben wir alles richtig gemacht.

Was unterscheidet IoT von Industrie 4.0: IoT bezieht sich meist auf die nicht näher spezifizierte Vernetzung von Dingen, die jeden von uns betreffen: Smartphones, Smart Home, das Tracken von Paketen und so weiter. Industrie 4.0 nutzt die gleichen Technologien, jedoch im industriellen Umfeld, meist innerhalb der Produktionshallen. Nachvollziehbar ist, dass industrielle Anforderungen in der Regel strenger sind als die Vorgaben für Endbenutzer im Smart Home Bereich. 

Der Kunde profitiert nun doppelt:

  • Die Digitalisierung und der Einsatz von IoT bringen ihn näher an die Produktion oder schaffen neue Dienstleistungen (etwa das Einkaufen von Dienstleistung anstelle von Maschinen).
  • Effizientere Produktionsprozesse erhöhen die Qualität und reduzieren die Kosten.

Industrial IoT (IIoT)

Die unterschiedlichen Begriffe für ähnliche Dinge deuten bereits auf die Komplexität des Themas hin. Neben IoT und Industrie 4.0 gibt es zusätzlich den Begriff des Industrial IoT – oder kurz IIoT:

Fest steht, dass die Begriffe IoT, IIoT und Industrie 4.0 auf einer breiten gemeinsamen Basis aufbauen. Bei allen sprechen wir prinzipiell von Vernetzung, Sensoren und Aktoren, Daten und den zentralen Security-Konzepten. Allerdings geben uns die verschiedenen Ausprägungen unterschiedliche Blickwinkel auf IoT-Technologien:

Hierunter werden meist Szenarien verstanden, bei denen der Endkunde aus dem Consumer-Bereich kommt, etwa bei Smart Home-Anwendungen.

Hier ist die Fabrik das, was für den Endkunden das Smart Home (IoT) ist. Es werden Produktionsmaschinen vernetzt mit Ziel, noch höheren Qualitätsansprüchen zu genügen, automatische Bestellungen zu tätigen und neue Dienstleistungen zu erfinden. Industrie 4.0 geht weiter als IoT, weil es das Potenzial hat, die gesamte Wertschöpfungskette zu digitalisieren und ganze Produktionsprozesse zu optimieren.

Hier hat die Industrie die Vernetzung von Produktionsprozessen für sich entdeckt. Protokolle müssen nun industriellen Standards entsprechen, das Gleiche gilt für Sensoren/Aktoren, (IIoT) Gateways und Netzwerkverbindungen.

Sobald sich Ihr Unternehmen mit IoT auseinandersetzt, werden Sie feststellen: Ganz klar trennen lassen sich die unterschiedlichen Blickwinkel nicht. Denn Sie werden mit fortschreitender Digitalisierung immer alle einnehmen müssen:

  • Die Endkundensicht, die von Ihnen eine Einbettung in IoT oder Industrial IoT verlangt.
  • Die interne Sicht, die – sofern Sie ein produzierendes Unternehmen haben – immer die Industrie 4.0-Perspektive einfordert.

Überzeugt? Dann begleiten Sie uns weiter und lassen Sie sich von realen Lösungsszenarien inspirieren.

Use Cases oder Design Thinking?

Designen Sie noch Use Cases oder denken Sie bereits über neue Möglichkeiten nach? Was in Übersee längst Alltag ist, kommt in Deutschland oft etwas später an. Wenn es reif ist, mögen Sie denken. Aber wussten Sie, dass Hasso Plattner (Gründer von SAP) ein großer Fan und Verbreiter von Design Thinking ist – und dies bereits seit fast 15 Jahren in einem in den USA gegründeten Institut lehrt? Wir lernen nie aus. Aber von vorne …

Der Mehrwert von Use Cases

Kennen Sie die IoT Use Cases, die in Ihrer Branche umgesetzt werden? Diese lassen sich einfach herausfinden. Lesematerial hierzu gibt es genug. “Einfach herausfinden” – das ist aber sicher nicht, womit Sie sich von Ihrem Wettbewerber abgrenzen. Vielmehr besitzen Sie Informationen und verstehen Zusammenhänge, die Sie einzigartig machen. Deshalb sind Sie erfolgreich. Aber wie nutzen Sie ihr Wissen für Industrie 4.0-Technologien und IoT? Genau das ist Erfolgsfaktor Nr. 1: Die Verknüpfung Ihres Wissens und Ihrer Erfahrung mit neuen Technologien und Konzepten.

Die Methode Design Thinking

Wir nutzen dafür bewährte und neue Methoden. Design Thinking ist eine Methode, die uns besonders ans Herz gewachsen ist. Es kommt aber immer auf den Hintergrund der Herausforderung an, auf Sie und auf die Problemstellung. In gemeinsamen Workshops finden wir heraus, welchen Kundennutzen Sie aus IoT ziehen können. Wir finden heraus, wie Sie den modernen und digitalisierten Kunden abholen – in seiner physischen als auch in seiner digitalen Welt. Sie werden erstaunt sein, welche Möglichkeiten es gibt.

Auch wenn Sie sich mit Use Cases nicht von Ihrem Wettbewerber abheben können, heißt dies nicht, dass Sie diese nicht kennen dürfen und sollten. Im Gegenteil: Es ist Ihre Pflicht, übliche Use Cases (Anwendungsszenarien) zu kennen und zu wissen, wie die neuen Technologien eingesetzt werden und was dies erfordert. Im Folgenden listen wir einige der derzeit bekanntesten und meist umgesetzten Use Cases im deutschen Mittelstand auf:

IoT Use Case

So kann der Kunde beispielsweise sein Paket tracken, den Zustand seiner Maschine abgreifen oder bei niedrigen Füllständen die Bestellung der ausgehenden Ressource ordern.

Maschinen werden mithilfe von Sensoren überwacht, Prozesse können nachempfunden und optimiert werden. An Kunden ausgeliehene Geräte können auf ihre sachgemäße Verwendung hin überprüft werden.

Mithilfe von Sensoren an Verschleißteilen lässt sich deren Zustand überwachen, etwa um mittels Machine Learning zu erkennen, wann eine Maschine ausfällt. Ersatzteile können rechtzeitig bestellt werden, ohne dass es zu einem Ausfall kommt.

Aber was erwartet Sie bei der Umsetzung eines Projektes, welches durch IoT und oder Industrie 4.0 getrieben ist? Darauf gibt der nächste Absatz eine Antwort.

Anwendungsbeispiel von Internet of Things in der Praxis

Versetzen Sie sich in die Lage eines Unternehmers, der bisher sehr erfolgreich Maschinen hergestellt hat. Sie sind alleiniger Hersteller auf dem Markt. Dennoch bahnt sich Ungemach an, denn der “Nachbar” scheint mit dem Geschäftsmodell “Vermieten statt verkaufen” ein gutes Geschäft zu machen. Zwar vermieten Sie ebenfalls Ihre Maschinen, jedoch macht dieses Geschäft nur einen geringen Teil Ihres Umsatzes aus und einen noch geringeren Teil Ihres Gewinns. Woran liegt das?

Selbstverständlich haben Sie schon lange ein Auge auf IoT und Industrie 4.0., weil diese Technologien neue Geschäftsmodelle mit sich bringen. „Vermieten statt verkaufen“ ist möglicherweise ein solches Modell. Um mehr zu erfahren, beauftragen Sie einen Dienstleister, etwa Novatec, um in einem Design Thinking-Workshop genau dies herauszufinden. Und tatsächlich. Im Rahmen eines 4-Tages-Workshops werden alle Themen angesprochen und bisher Erreichtes hinterfragt. Es wurde diskutiert, und es wurden Szenarien entworfen. Herausgekommen ist: Ihr Zukunftsmarkt liegt in der Vermietung von wartungsarmen Maschinen. Die Hypothese: Ihr Kunde möchte Ihre Maschinen nicht besitzen, sondern optimal nutzen. Denn wenn Ihre Maschine stillsteht, steht auch die Produktion des Kunden still.

Das Konzept: Eine hohe Verfügbarkeit der Maschine soll dadurch erreicht werden, dass verschiedenste Sensoren (Vibrationssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, Abstandssensoren, Feuchtigkeitssensoren) Daten erfassen, aus denen später der Zustand der Maschine berechnet werden kann. Ihre Berater sind davon überzeugt, dass diese Daten – verarbeitet durch neuronale Netze (Machine Learning) – die erforderlichen Information liefern können. So können Wartungstermine rechtzeitig eingeplant und defekte Ersatzteile vorausschauend ausgetauscht werden, bevor die Maschine ausfällt.

Im nächsten Schritt wird ein Prototyp (MVP – Minimum Viable Product) erstellt. Das kann eine ausgemusterte, mit Sensoren bestückte Maschine sein, die über einen Kunbus RevPi Daten an einen leistungsfähigen Rechner weitergibt. Mit WLAN ist dies kein Problem. Experten im Bereich Data Science (genauer: Machine Learning) haben bereits Modelle erstellt, mit denen sich der Zustand der Maschine berechnen lässt. Die Modelle funktionieren aber nur dann, wenn sie zuvor mit echten Daten trainiert worden sind. Das heißt, Sie müssen sehr viele Szenarien durchspielen und aufnehmen. Und zwar Szenarien mit optimalem Maschinenzustand. Und Szenarien, bei denen die Maschine Ausfallerscheinungen zeigt oder sich ein Ausfall ankündigt. In einem solchen Fall senden die Sensoren deutlich andere Signale, etwa wenn ein Bauteil beginnt zu vibrieren, sich die Temperatur eines Gelenks erhöht oder wenn sich Abstände zwischen Maschinenteilen verändern.

Danach können die Machine Learning-Modelle erkennen, ob sich eine Maschine normal verhält, oder ob sich ein Ausfall ankündigt. Mit der Zeit lässt sich sogar vorhersagen, welche Art der Wartung durchzuführen ist. Bald werden Sie genügend Daten haben, dass sich die Maschine sogar selbst verbessern kann, was Service-Einsätze spart. Aber erstmal geht es darum, Ihre Maschine zu testen, um Vertrauen zu gewinnen und um Ihre Hypothese zu bestätigen.

Nachdem Sie nun nachgewiesen haben, dass Sie Maschinen – ausgestattet mit Sensoren – durch vorausschauende Wartung vor Ausfällen schützen können, konzipieren Sie:

  • Die für Ihre Kunden passenden Geschäftsmodelle. Etwa eine zugesicherte 100%-ige Verfügbarkeit, denn das Ausfallrisiko der Maschine ist bestmöglich minimiert. Kundenbefragungen geben Ihnen außerdem die Sicherheit, dass Sie in die richtige Richtung denken.
  • Den industrietauglichen Einsatz der Sensoren, eingebettet in neuronalen Netzen: Die Interpretation der Daten kann nun in der Maschine selbst geschehen, oder in einer von Ihnen kontrollierten Umgebung. Je nach Sensitivität der Daten ist das eine oder das andere einfacher umzusetzen. Auf jeden Fall muss die Maschine mit Ihnen kommunizieren können.
  • Ihre Referenzarchitektur. Diese kann im ersten Schritt ganz einfach sein, sollte aber bereits die wichtigsten Komponenten enthalten. Je nachdem, welche Plattformen, Anbieter und Produkte Sie einsetzen, können Sie auch schon auf bestehende Referenzarchitekturen aufsetzen.

Hinweis: Nutzen Sie die von der Maschine erzeugten Daten nicht nur, um einen Service-Techniker zu bestellen. Sondern nutzen Sie diese Daten auch, um die Maschinen selbst zu verbessern. Sie bekommen nun täglich Feedback, aus dem Sie Rückschlüsse ziehen können. Sie könnten auch Ihr Geschäftsmodell weiterdenken. IoT und Industrie 4.0 werden Sie in Ihren Möglichkeiten, Ihr Produkt zu vermarkten und zu verbessern, massiv nach vorne bringen.

IoT-Referenzarchitekturen

Einen Blick auf Referenzarchitekturen zu werfen, lohnt sich. Denn sie geben Leitlinien oder Leitplanken vor, die den Rahmen für eine Umsetzung vorgeben. Besonders wichtig ist dies, wenn es in Ihrem Unternehmen dafür noch gar keine Vorgaben gibt. Häufig stellt sich beispielsweise die Frage, wo eine Funktionalität untergebracht werden soll. Beispiel: Sie möchten mithilfe von Machine Learning anhand einer Kamera erkennen, ob ein Bauteil korrekt produziert worden ist oder nicht. Wo also soll das neuronale Netz (Technologie, mit der Machine Learning umgesetzt ist) diese Überprüfung vornehmen? Direkt in der Kamera? Oder an der Kamera? Auf einem ihrer lokalen Rechner? Oder in der Cloud? Alle Möglichkeiten sind valide – jedoch sollten Sie sich für eine entscheiden. Je klarer Ihre Vorgaben an dieser Stelle sind, desto einfacher können Sie später Ihre IT-Landschaft überblicken, Fehler beheben und Erweiterungen durchführen.

Vorteile von Referenzarchitekturen

Referenzarchitekturen sind aus folgenden Gründen sinnvoll:

  • Sie schaffen Standards für Ihre IT-Anwendungen. Dies erleichtert die Fehlerbehebung, die Pflege allgemein sowie die Einführung von Erweiterungen. Insgesamt sparen Sie dadurch Kosten und bleiben flexibel.
  • Sie werden vergleichbar – und können leicht überprüfen, ob eine Änderung, etwa ein Cloud Anbieterwechsel, sinnvoll wäre. Denn Ihre IT ist strukturiert und daher leicht zu überblicken.
  • Mit zunehmender Ordnung können Sie Ihre IT-Anwendungen und -Zusammenhänge schneller überschauen. Neue Mitarbeiter sind rasch eingearbeitet – Spezialwissen, das meist erfahrenen Mitarbeitern vorbehalten bleibt, wird auf ein Minimum reduziert.

Ob Ihr Unternehmen einer bekannten Referenzarchitektur folgt oder einer eigens entwickelten, ist nicht entscheidend. Bevor Sie aber eine eigene entwickeln, sollten Sie sich vorhandene Referenzarchitekturen ansehen und diese bewerten. Dabei sollten Sie beachten, dass Referenzarchitekturen meist bestimmte Funktionalitäten, Aufgaben und Dimensionen abdecken. Selten erfüllen sie exakt Ihre Zwecke. Oder sie sind überdimensioniert, und Sie benötigen nur einen Teil der Funktionalitäten. Dies zu beachten, schützt Sie vor unnötiger Komplexität, gerade wenn ein Thema neu eingeführt wird. Bedenken Sie zudem, dass Sie eine vorgegebene Referenzarchitektur gegebenenfalls für Ihre Belange erweitern müssen.

Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0)

Das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) wurde vom Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI) und der Plattform Industrie 4.0 erstellt. Es ermöglicht, eine Lösung oder ein Szenario anhand der wichtigsten Koordinaten einzuordnen. Dazu verwendet es eine 3-dimensionale Darstellung mit den folgenden Achsen:

  • Die Achse “Hierarchy Level” stellt die verschiedenen Funktionalitäten innerhalb einer Fabrik dar.
  • Die Achse “Life Cycle Value Stream” beschreibt den Lebenszyklus von Anlagen und Produkten.
  • Die Achse “Layers” ist die Abbildung der Software, etwa einer Maschine, mithilfe einer Schichtenarchitektur.

Quelle: © Plattform Industrie 4.0

Zu beachten sind mehrere Dinge:

  • Der Gedanke, diese 3 Achsen miteinander zu verbinden und Industrie 4.0-Anwendungen entsprechend einzuordnen, ist sehr attraktiv und macht bislang unerkanntes Potential sichtbar.
  • Die Komplexität des Modells und deren Verständnis erfordern eine gewisse Einarbeitung, bevor ein Nutzen entsteht. Unserer Erfahrung nach lohnt es, sich in das Modell und das Vorgehen einzuarbeiten. Allein die Auseinandersetzung mit den Gedanken der Ersteller des Modells ist sehr hilfreich.

Grundsätzlich ist RAMI 4.0 ein Referenzarchitekturmodell mit dem Anspruch, Industrie 4.0-Lösungen in ihrer Allgemeinheit beschreiben zu können. Die Flexibilität, die das Modell erfordert, schlägt sich natürlich in einer gewissen Komplexität nieder. Suchen Sie sich beim Durcharbeiten die Themen heraus, die für Sie besonders relevant sind und setzen Sie Schwerpunkte. Alternativ ist auch die Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) eine gute Lektüre – jedoch ist der Fokus ein anderer (Industrial IoT).

Sehr viel konkreter ist die Azure IoT Referenzarchitektur, die wir als nächstes beschreiben.

Microsoft Azure IoT-Referenzarchitektur

Die Microsoft Azure IoT-Referenzarchitektur ist zunächst auf die Bedürfnisse von Microsoft zugeschnitten, kann aber selbstverständlich auch auf andere Anbieter von IoT-Plattformen übertragen werden (wobei diese ebenfalls Referenzarchitekturen beschreiben). Wir empfehlen, sich mit mindestens einer Referenzarchitektur im Detail auseinanderzusetzen.

Quelle: Microsoft Azure IoT-Referenzarchitektur

In der ersten Abstraktion ist die Referenzarchitektur unterteilt in:

  • Things – das sind die Sensoren (IoT devices), Edge devices und zum Teil auch Cloud Gateways. Beachten Sie, dass auf Sensoren und auf weiteren Komponenten Software installiert ist, die von Zeit zu Zeit aktualisiert werden muss (Bulk device provisioning).
  • Insights – Komponenten, die Daten entgegennehmen, transformieren, speichern und auf klassischem Wege analysieren.
  • Action – letztlich wollen wir mit IoT Aktionen ausführen (reale Aktionen oder bspw. Entscheidungen treffen).

Die wichtigsten Funktionen der Azure IoT Referenzarchitektur

Die Funktionen der einzelnen Komponenten auf der Azure IoT Referenzarchitektur sind auf Microsoft Azure IoT-Referenzarchitektur gut dargestellt. Als Übersicht seien die wichtigsten hier kurz beschrieben:

  • IoT (Edge) devices sind die Sensoren, die wahlweise (Edge) bereits Datenanalysen vornehmen können. Die Sensoren werden einzeln oder per DPS (Device Provisioning Service) einem (Azure) IoT Hub zugewiesen.
  • Das Cloud Gateway übernimmt die Verwaltung der Sensoren und stellt eine sichere Kommunikation zwischen den Sensoren und der Cloud her.
  • Die Datenverarbeitung wird in mehrere Stufen unterteilt. Dabei gibt es unterschiedliche Pfade: Der “warme Pfad” ist für die unmittelbare Interpretation der Daten vorgesehen, etwa wenn ad-hoc auf ein Ereignis reagiert werden soll. Der “kalte Pfad” wird für die nachgelagerte Interpretation der Daten verwendet, etwa um per Machine Learning neue Erkenntnisse aus den Daten zu generieren. Der “Stream” Pfad stellt weitere klassische Methoden zur Datenverarbeitung großer Datenmengen bereit.
  • Zu guter Letzt werden Services zur Darstellung und zur Umsetzung von Geschäftslogik angeboten (UI Reporting, Business Integration).

Im Vergleich zu RAMI 4.0 fällt auf, dass die Microsoft Azure IoT Referenzarchitektur deutlich konkreter hinsichtlich logischer Komponenten ist. Zudem wird ein Vorschlag abgebildet, um Daten ad-hoc (warm) und nachgelagert (kalt) verarbeiten zu können. Dabei konzentriert sie sich nicht auf Industrie 4.0-Anwendungen, sondern stellt entsprechend die Verarbeitung der Daten und den Einsatz von Azure IoT in den Vordergrund. Das Herunterbrechen auf die verschiedenen Schichten einer automatisierten Fabrik und/oder deren Produktlebenszyklen bleibt jedoch unbeschrieben und muss, falls nötig, individuell gelöst werden.

Java @ IoT – Anwendungen für das Internet der Dinge

Java im IoT nutzen, wo es die beste Alternative ist. Dieser Artikel bietet einen einfachen Einstieg ins Thema anhand einer Demo, die sich mit verschiedenen (IoT-)Fragestellungen auseinandersetzt. Im Sinne von „Write once, run on all IoT devices“ betrachten wir dabei, wo Java seinen Platz einnimmt.

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Vereinfachte Definition und Aufbau einer IoT-Referenzarchitektur

Der einfache Aufbau einer IoT-Referenzarchitektur kann folgendermaßen aussehen:

Sensoren & Aktoren – darunter verstehen wir die Sensoren, die Daten aufnehmen und an die nächste Ebene weitergeben: Temperaturdaten, Telemetriedaten, Feuchtigkeit, Druck, etc. Außerdem können Aktoren angesprochen werden.

Datentransportbeschreibt die Verbindung der Sensoren und Aktoren mit der nächsthöheren Schicht. Dabei spielen verschiedene Protokolle eine Rolle, bspw. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport).

Datenauswertung hier wird das Gold geschürft, das in den Daten versteckt ist. Die Möglichkeiten sind mannigfaltig, Sie finden hier Stichworte wie Data Science, Data Analytics, Big Data, Stream Processing, Complex Event Processing, Machine Learning, Artificial Intelligence und so weiter.

Anwendung, Applikation, Visualisierung, Dashboards – auf dieser Ebene werden die Ergebnisse der Datenauswertung genutzt: Der Servicetechniker wird informiert, wenn eine Maschine einen Wartungszyklus benötigt – und es nicht zu einem Produktionsstillstand kommt. Ein Blick auf die Dashboards genügt, um den Status der Produktion zu erfassen.

Securityist auf allen Ebenen und in jeder Funktionalität wichtig. Das wirkt sich teilweise sogar auf das Design der Hardware aus (bspw. bei Einsatz von TPM 2.0 Chips), teilweise nur auf die Software oder deren Konfiguration.

Eine Referenzarchitektur kann also sehr einfach gestaltet sein. Allerdings ist sie erklärungsbedürftig:

  • Die einzelnen Blöcke können als Schichten/Ebenen aufgefasst werden, stellen aber einzelne Funktionalitäten dar.
  • (Cloud oder IoT) Gateways, die Daten sicher weiterleiten, aber auch Daten auswerten können, sind der Datenauswertung und dem Datentransport zuzuordnen.
  • Die Datenspeicherung kann auf allen Ebenen stattfinden.

Obige Aufzählung könnte weitergeführt werden. Lassen Sie sich aber deshalb von Ihrem IoT-Vorhaben nicht abbringen. Beginnen Sie einfach, vieles wird sich Ihnen im Laufe des Projekts erschließen.

Fazit: Die Bedeutung des Internet of Things für den Kunden

Sie können sich dem Thema IoT oder Industrie 4.0 aus verschiedenen Blickwinkeln nähern:

  • Betrachten Sie Use Cases und überlegen Sie, was Sie davon in Ihrem Unternehmen umsetzen können.
  • Nutzen Sie Ihr spezifisches Wissen und transformieren es mit Design Thinking in wertvolle (neue) Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle.
  • Referenzarchitekturen bieten einen natürlichen Einstieg in das Thema. Starten Sie mit dem Einlesen und Ausprobieren einer Referenzarchitektur, die zu Ihrem Wissensstand und zu Ihrem Unternehmen passt.
  • Behalten Sie im Hinterkopf, dass es immer schnellere Netzwerke gibt, immer kleinere Sensoren, immer mehr Rechenleistung, Batterien mit immer mehr Kapazität, immer leistungsfähigere Aktoren. Außerdem werden diese Dinge Jahr für Jahr günstiger.

Trauen Sie sich. Die Reise ins Zeitalter der verteilten Intelligenz und der vernetzten Geräte hat gerade erst begonnen. Reagieren Sie nicht nur – gestalten Sie aktiv mit! Dabei bildet das Internet of Things erst die Grundlage, auf der weitere Errungenschaften aufbauen. Werden Sie zum Visionär:

  • Lassen Sie Ihre Geräte selbstständig Waren bestellen. Distributed Ledger Technologie (DLT, bspw. Blockchain) sichert die Transaktionen ab.
  • Machine Learning, Data Science – es gibt viele Namen. Dahinter stecken die Werkzeuge, die Sie zum Goldgräber werden lassen. Es gibt unzählige Möglichkeiten, von maschinenerzeugten Daten zu profitieren – für den Kunden. Für Sie.
  • Cloud-Technologie lässt Sie flexibel werden, ohne hohe Investitionen tätigen zu müssen. In kleinen Schritten vorangehen, täglich testen und ausprobieren, täglich die Richtung anpassen. Das sit wichtig, denn nur so können Sie die täglich zu treffenden Entscheidungen weiter präzisieren.

Selbstverständlich unterstützen wir Sie dabei gerne als IoT-Dienstleister und Berater:

  • Unabhängig in Methoden und Software
  • Agil und zielorientiert in unserer Arbeitsweise
  • Professionell und täglich investierend in neue Technologien

Ihr Ansprechpartner

Novatec_Jonas-Grundler

Jonas Grundler

Head of IoT & Digital Innovation
Ihr Ansprechpartner Jonas Grundler Head of IoT & Digital Innovation
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