Internet der Dinge

Automatisierungs- & Prozesstechnik

„Internet der Dinge“: Wie Schnittstellen durch Automatisierung verschwinden

Geräte, die vernetzt kommunizieren, intelligent auf die Umgebung reagieren und sich über mobile Endgeräte flexibel steuern lassen, spielen in der Industrie 4.0 mittlerweile eine mindestens genauso große Rolle wie im sogenannten „Smart Home“. Wie das Internet der Dinge Werkshallen und Logistikzentren erobert und kluge und empfindsame Roboter zur vierten industriellen Revolution beitragen, lesen Sie hier. 

Wie ein Smartphone Felder bewässert

Santosh Ostwal, findiger Ingenieur aus Pune in Indien, nahm als Finalist am „Nokia Calling All Innovators Award“ teil, einem Wettbewerb, der die innovative Integration von Smartphones in technische Plattformen fördert. Der Enkel eines Kleinbauern stellte sich der Jury mit einer Idee zur effizienten Bewässerung von Ackerflächen in seinem Land. Um seine Entwicklung vorzuführen, nahm er sein Smartphone zur Hand, gab einen Code auf der Tastatur ein und schaltete damit im fernen Indien auf dem Feld seines Großvaters eine Wasserpumpe an. Seine in langer Forschungsarbeit ausgeklügelte Erfindung machte Ostwal nicht nur zum Preisträger eines prestigeträchtigen Innovationswettbewerbs. Vielmehr konnte er auch in den folgenden Jahren sein ferngesteuertes Bewässerungssystem erfolgreich vermarkten. Ostwal gilt mit seiner Geschäftsidee als Pionier der wirtschaftlichen Nutzung von vernetzten Geräten, die miteinander kommunizieren. 

Smart Home: beispielhaftes Einsatzgebiet für das „Internet der Dinge“

Nach wie vor gilt das Smart Home als typisches Einsatzgebiet für Geräte, die lokal in einem Verbund zusammenarbeiten und mithilfe angepasster Software über das Internet steuerbar sind:

  • Kühlschränke, die ihren Inhalt dem Smartphone offenbaren und Tipps für die Lagerung von Lebensmitteln geben
  • Heizungs- und Kühlungsanlagen, die ihre Funktion dem Nutzerverhalten anpassen und mit dem Beschattungssystem zusammenarbeiten
  • Bewegungsmelder, Tür- und Fenstersensoren oder Kameras einer Sicherheitsanlage, die sich mit der Rollladensteuerung abstimmen
  • Bürogeräte, die Arbeitsbefehle vom Handy erhalten, z. B. WLAN-Drucker
  • die Gartenbewässerung, die sich bequem per App steuern lässt  

Dies sind nur einige Beispiele für Geräte, die im Smart Home vernetzt interagieren, Befehle ferngesteuert über das Internet annehmen und darüber hinaus mit Daten arbeiten, die sie von Ablageorten in der Cloud beziehen. Das Konzept des intelligenten und selbststeuernden Verhaltens von Geräten und ihres internetgestützten Zusammenspiels greift jedoch weit über Anwendungen im privaten Umfeld hinaus und erreicht zunehmend die Wertschöpfungs- und Geschäftsprozesse der Wirtschaft. 

Cyber-physische Systeme: „Internet der Dinge“ in der Industrie

Grundlage selbststeuernder Arbeitsprozesse, in denen Geräte vernetzt zusammenarbeiten und sich dabei mit differenzierten Individualisierungstechniken der Anwendungssituation anpassen, sind sogenannte cyber-physische Systeme. In einem Verbund aus informationstechnologischen sowie mechanischen und elektronischen Komponenten übernehmen intelligente Steuerungsmodule beispielsweise die Koordination von Fertigungsabläufen in einer Fabrik oder Aufgaben von Versand und Lagerung in einem Logistikzentrum. In der Montagehalle sind effizient arbeitende Roboter für den exakten Zusammenbau von Werkstücken zuständig, die sie anhand von RFID-Chips oder Barcodes genau identifizieren. Im Logistikzentrum erledigen intelligente und energieautarke Behälter, autonome Lagerfahrzeuge und Softwaresysteme aus der Cloud das Tagesgeschäft. Die im System softwaregesteuert und vernetzt kommunizierenden Produkte, Geräte und Roboter verrichten ihren Dienst weitgehend ohne steuernden Eingriff, und die Zahl der Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine nehmen im Arbeitsprozess entscheidend ab. Der Rückzug des menschlichen Mitarbeiters aus der Rolle des ausführenden Mediums im Wertschöpfungs- oder Logistikprozess mindert die Zahl der mit einem Medienbruch einhergehenden Schnittstellen und steigert in der Folge die Effizienz der Abläufe. Der spezialisierte Facharbeiter nimmt überwachende Funktionen wahr und führt lediglich sporadisch Anpassungen durch. Roboter, die mit speziellen Sensoren ausgerüstet auf die Anwesenheit menschlicher Vorgesetzter empfindsam reagieren können, und sprachlich steuerbare Komponenten erleichtern heute den Eingriff in laufende Systeme. 

Die zentrale Rolle der IT im „Internet der Dinge“

Die wirtschaftlichen Vorteile einer Glättung von Geschäfts- und Wertschöpfungsprozessen im Sinne der Schnittstellenbereinigung und Selbststeuerung liegen auf der Hand und sind nicht nur für große Industrieunternehmen, sondern in gleicher Weise auch für den Mittelstand interessant. Im Zentrum der Öffnung eines Unternehmens für das Potenzial vernetzt interagierender Prozesskomponenten steht die Digitalisierung. Die Steuerung von Geräten im „Internet der Dinge“ setzt eine ausgereifte informationstechnologische Basis voraus und bedingt den Ausbau einer leistungsfähigen IT-Infrastruktur im Unternehmen. Mit der softwaregestützten Optimierung der Wertschöpfungskette geht eine Verschiebung der fachlichen Anforderungen an die Mitarbeiter unmittelbar einher. In ihrer Rolle als Überwacher und Koordinatoren komplex interagierender Systeme sind menschliche Akteure auf hoch spezialisiertes Fachwissen angewiesen. Sowohl der Ausbau der informationstechnologischen Kompetenz im Unternehmen als auch die daraus folgende Notwendigkeit einer zusätzlichen Qualifikation für die Mitarbeiter sind anspruchsvolle Aspekte einer Unternehmensentwicklung, die in der Regel erhebliche Investitionen erfordert. 

Industrie 4.0: Hightech-Strategie der Bundesregierung

Die Bundesregierung sieht in der Prozesssteuerung über das Internet der Dinge enormes Wachstumspotenzial und möchte dieses mit Anreizen so stark wie möglich ausschöpfen. Unter dem zur HANNOVER MESSE 2011 eingeführten Begriff „Industrie 4.0“ fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung eine Reihe von Projekten, die sich mit der Konzeption und Entwicklung von Komponenten befassen, die in automatisierten Wertschöpfungs- und Geschäftsprozessen intelligent zusammenarbeiten und internetgestützt kommunizieren. Insbesondere die Definition standardisierter Schnittstellen für den Datenaustausch und die Prozesssteuerung sowie die Festlegung einer Referenzplattform für die netzgestützte Interaktion stehen im Fokus der geförderten Programme. Gültige Standards, die derzeit größtenteils noch nicht erarbeitet sind, gelten als Voraussetzung für die tragfähige Implementierung von Produktions- und Logistikprozessen auf dem Boden einer Interaktion im Internet der Dinge. Weil verbindliche Schnittstellen- und Plattformkonzepte derzeit noch fehlen, zögern viele Unternehmen des Mittelstands aufwendige Investitionen in die informationstechnologische Infrastruktur hinaus. Dennoch gehört den intelligent und selbstgesteuert agierenden Geräten, Werkstücken und Produkten die Zukunft. Eine ausführliche Analyse der Unternehmensprozesse, der Entwurf von Konzepten zur Schnittstellenoptimierung und Automation sowie der Ausbau der IT sind Investitionen in die Zukunftsfähigkeit eines Unternehmens und eine solide Basis für die zunehmenden Plattformen der Industrie 4.0.

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