Industrial IoT & der Maschinenbau

Dumme Produkte, also rein mechanische Lösungen, verschwinden zunehmend vom Markt oder unterliegen einem brutalen Preiswettbewerb, dem die Maschinenbauer mittelfristig kaum standhalten können. Kunden wollen zunehmend Mehrwerte, die sie aus ihrem privaten Umfeld kennen, auch im beruflichen Umfeld nutzen. Das heißt: Maschinenbauer müssen sich fragen, wie aus einem dummen Produkt ein intelligentes (also vernetztes...) Produkt wird. Zusätzliche Wertschöpfung & Werterschließung wird dadurch erst möglich!

IoT oder "Internet der Dinge" bezeichnet das Netzwerk von Geräten oder physischen Objekten, die mit Sensoren und Aktoren über das Internet verbunden sind, um zu Steuerungs- und Informationszwecken zu kommunizieren und Daten auszutauschen. Was den Begriff "Dinge" auszeichnet, ist die einzigartige Eigenschaft, über das Internet verbunden zu sein, ohne dass sie anderweitig mit dem Netz verbunden wären. Eine breite Palette so genannter "traditioneller Dinge" kann in den Anwendungsbereich des Internet der Dinge fallen, wie z. B. Pumpen, Verbrauchszähler, Automotoren, Haushaltsgeräte, Armbanduhren usw., die das enorme Potenzial des Internet der Dinge erschließen und die Bedürfnisse verschiedener Branchen wie Medizin, Umwelt, Einzelhandel, Verbraucher, Automobil, Militär usw. erfüllen können.

Im Folgenden werden einige auffällige Merkmale des Internet der Dinge erläutert, die meines Erachtens für das Verständnis des Internet der Dinge wesentlich sind:

1. Geräte kommunizieren über IP-Netzwerke mit unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen.
2. Die Datenübermittlung erfolgt über eine in der Cloud gehostete Mittelschicht.
3. In den meisten Fällen benötigen Geräte eine aktive Internetverbindung.
4. Unbegrenzte Integrationsmöglichkeiten, erfordert jedoch eine Lösung, die die gesamte Kommunikation verwalten kann.

Wenn wir auf die Entwicklung des Internet der Dinge zurückblicken, können wir erkennen, wie die Technologie unsere Gesellschaft in den letzten zwei Jahrzehnten geprägt und nachhaltig beeinflusst hat. Die Abfolge der Entwicklung geht zurück auf die Zeit vor dem Internet, als die Kommunikation zwischen den Menschen über Festnetz- und Mobiltelefone durch das Versenden von SMS erfolgte. Die zweite Stufe ist das Internet der Inhalte, das sich mit der Einführung des www (World Wide Web) entwickelt hat. Die E-Mail-basierte Kommunikation kann als Beispiel für diese Ära angeführt werden. Bald darauf folgte das Internet der Dienste. E-Productivity und E-Commerce sind nur einige Beispiele. Die vierte Evolutionsstufe war das "Internet der Menschen", umgangssprachlich "Social Media" genannt. Die bekanntesten Beispiele hierfür sind Skype und Facebook. Schließlich entwickelt sich der innovativste Dienst des Loses, das "Internet der Dinge", das zur Identifizierung, Verfolgung, Überwachung, Automatisierung und Zahlungsabwicklung über ein Netzwerk von Smartphones, Smart Devices und Smart Data genutzt werden kann.

Wenn wir einen Blick auf die Architektur des IoT werfen, werden wir feststellen, dass es in zwei Schichten eingeteilt ist:

1. 3-Schichten-Architektur
2. 5-Schichten-Architektur

Die 3-Schichten-Architektur:

Die 3-Schichten-Architektur, wie sie von der obersten bis zur untersten Schicht hierarchisch gegliedert ist, wird im Folgenden aufgeschlüsselt:

• Anwendungsschicht: Diese Schicht dient der Bereitstellung anwendungsspezifischer Dienste für den Nutzer. Beispiel: Smart Home.
• Netzwerkschicht: Diese Schicht dient dazu, ein Gerät mit anderen intelligenten Geräten und Sensoren zu verbinden.
• Wahrnehmungsschicht: Diese Schicht besteht aus eingebetteten Sensoren und Aktoren zum Erfassen und Sammeln von Informationen über die Umgebung.

Die 5-Schichten-Architektur:

Die meisten Anwendungsfälle verwenden diese Architektur aufgrund der zusätzlichen Vorteile, die sich aus der Einführung der Verarbeitungsschicht und der Geschäftsschicht ergeben. Die 5-Schichten-Architektur, wie sie hierarchisch von der obersten bis zur untersten Schicht angeordnet ist, wird im Folgenden aufgeschlüsselt:

• Business Layer (Geschäftsschicht): Dies ist die oberste Schicht, die das gesamte IoT-System verwaltet, einschließlich Anwendungen, Geschäft, Ertragsmodelle und Schutz der Benutzerdaten.
• Anwendungsebene: Diese Ebene dient der Bereitstellung anwendungsspezifischer Dienste für den Nutzer. Beispiel: Smart Home.
• Processing Layer (Verarbeitungsschicht): Wird auch als Middleware bezeichnet und dient der Speicherung, Analyse und Verarbeitung großer Datenmengen aus der Transportschicht.
• Transportschicht: Diese Schicht überträgt die Sensordaten von der Wahrnehmungsschicht zur Verarbeitungsschicht und umgekehrt über Netzwerke wie Wireless, 3G, LAN, Bluetooth etc.
• Perception Layer (Wahrnehmungsschicht): Diese Schicht besteht aus eingebetteten Sensoren und Aktoren zur Erfassung und Sammlung von Informationen über die Umgebung.

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) hat bereits in der Industrie Einzug gehalten, ist weit verbreitet und verfügt in den kommenden Jahren über ein enormes Wachstumspotenzial, um die Leistungsfähigkeit von Maschinen durch Kostensenkungen und die Schaffung innovativer Dienste weiter zu verbessern.