Internet of Things: Vom Hype zum Businesstreiber

Das Buzzword existiert schon seit einigen Jahren bei den Themen rund um Vernetzung und Digitalisierung, und zählt weiterhin zu den großen Hoffnungsträgern in der Wirtschaft. Doch welche konkreten Vorteile bringt das Internet der Dinge (kurz IoT) tatsächlich? Zusammengefasst ermöglicht es das Internet of Things , mehr Wert aus den physikalischen Dingen zu heben als ohnehin bereits in ihnen steckt.

Die Wertschöpfung jedes Unternehmens hängt von physikalischen Dingen ab. Fertigende Unternehmen nutzen z.B. Produktionsmaschinen zum Herstellen von Gütern. Somit kann die Wertschöpfung eines Unternehmens enorm verbessert werden, wenn physikalische Dinge besser genutzt werden. Wie soll man aber etwas verbessern, wenn man gar nicht weiß, was verbessert werden kann?

IoT ermöglicht eine bislang unerreichte Sichtbarkeit in die physikalische Welt. Und diese Sichtbarkeit führt dazu, dass Dinge, ihre Eigenschaften und die mit ihnen verbunden Unternehmensprozesse kontinuierlich erfasst und damit verbessert werden können. Zusammengefasst ermöglicht IoT mehr Wert aus den physikalischen Dingen und den damit verbundenen Prozessen zu heben als ohnehin bereits in ihnen steckt.

Was ist IoT?

Das Internet vernetzt Menschen mit Diensten und miteinander. Wir konsumieren Dienste (z.B. einfache Websites), und wir interagieren mit Diensten (z.B. Social Media). Informationen sind in großer Fülle und in Echtzeit verfügbar und das weltweit. Dieser freie Fluss der Informationen ist der Kern des Internets und hat eine Vielzahl an Einsichten und Interaktionen von Unternehmen und Kunden ermöglicht.

Das Internet der Dinge weitet nun diesen freien Informationsfluss auf physikalische Dinge aus. IoT wird meist genutzt als Sammelbegriff für Technologien, die es ermöglichen, dass physikalische Dinge, wie Maschinen, Sensoren, Haushaltsgeräte etc. mit dem Internet oder einem anderen IT-Netzwerk interagieren, ohne dass es dabei eines menschlichen Nutzers bedarf.

Dinge/Things können als Teil des Internets mit Diensten und Menschen interagieren. Somit liefern sie online Daten aus der physikalischen Welt, wie das Auslesen von Temperatursensorwerten, oder ermöglichen Aktionen, wie das Öffnen oder Schließen eines Ventils. Dies führt dazu, dass ungeahnte Einsichten ermöglicht und neue Dienste angeboten werden können. Insgesamt lässt sich sagen, dass IoT die Möglichkeiten des Internets in die physikalische Welt bringt. Doch was heißt das konkret für Unternehmen und welche Vorteile ergeben sich aus dem Einsatz dieser Technologie?

Welche Vorteile ermöglicht IoT?

Um zu verstehen, was IoT einem Unternehmen ermöglicht, kann man sich einen Menschen mit veränderter bzw. eingeschränkter Sehkraft vorstellen. Die meiste Zeit fehlen ihm sehr viele Informationen, und er muss anhand des Wenigen, was er erkennen kann, durchs Leben gehen. Dadurch benötigt er unter Umständen für viele Tätigkeiten mehr Zeit oder kann bestimmte Dinge einfach nicht tun. Gibt man diesem Menschen eine Brille, ist es wie ein Erwachen. Er erkennt auf einmal mit einem Blick den gesamten Inhalt seines Kühlschranks. Er sieht beim Einkaufen verdorbenes Obst ohne es anfassen zu müssen. Und er grüßt seine Bekannten proaktiv, da er sie bereits aus der Ferne erkennen kann.

Analog dazu besteht der zentrale Mehrwert von IoT darin, die Sichtbarkeit von Dingen, Systemen und infolge dessen Prozessen zu erhöhen. Informationen werden von Dingen kontinuierlich eigenständig erfasst und stehen somit stets zur Verfügung. Die Verfügbarkeit dieser neuen Informationen trägt enorm zur Verbesserung der Entscheidungskompetenz eines Unternehmens bei.

Oft erkennen Unternehmen erst nachdem eine IoT Lösung implementiert ist, welche Potenziale sie durch diese neuen Informationen heben können. Sie erhalten zum Beispiel einen Echtzeit-Überblick über ihre Assets (wie der Brillenträger über den Kühlschrankinhalt), sie erkennen den Zustand ihrer Anlagen, ohne Wartungen durchführen zu müssen (wie der Brillenträger beim Blick auf das Obstregal), und sie haben tiefere Einsichten über die Prozesse ihrer Lieferanten und Kunden (wie der Brillenträger bei Begegnungen mit seinen Bekannten).

In unseren vergangenen Projekten konnten wir gemeinsam mit unseren Kunden konkrete Mehrwerte identifizieren, die durch IoT und die damit erzeugte Sichtbarkeit realisiert werden konnten. Dabei lassen sich die Projekte in drei Kategorien einteilen, abhängig davon an welcher Stelle der Wertschöpfungskette eines Unternehmens IoT zur Prozessverbesserung beigetragen hat:

  • Unternehmensprozesse
  • Kundenprozesse
  • Lieferantenprozesse

Im Nachfolgenden werden die Herausforderungen dargestellt, vor denen unsere Kunden und viele andere Unternehmen stehen, die IoT Lösungen, welche hier Verwendung finden, und die Mehrwerte, die so erzielt werden können.

Unternehmensprozesse verbessern // Mehr Sichtbarkeit für die Fertigung

Herausforderung

Die fertigende Industrie gehört zu den Branchen, die am stärksten von IoT profitieren. Einer der Gründe dafür besteht darin, dass ihnen oft die Sichtbarkeit in der eigenen Produktion fehlt. In der Presse ist zu lesen, das Unternehmen aktiv nach Einsichten und Prognosen zu potenziell anstehenden Ausfällen ihrer Maschinen streben. Diese Vorausschau ist sicherlich interessant, viel häufiger sehen wir aber, dass Unternehmen sich bereits mit der Erfassung des Ist-Zustandes ihrer Anlagen schwertun. Wie viel wurde heute produziert? Wie hoch ist die Auslastung der einzelnen Anlagen? Welche Fehler traten auf? Antworten auf solche Fragen verbergen sich oft in handgeführten Dokumenten, welche aufwändig ausgewertet werden müssten. Dies führt dazu, dass eben genannte Fragen entweder gar nicht, oder nur mit starkem Zeitversatz beantwortet werden.

IoT Lösung

Mit IoT Technologien sind solche Maschineninformationen digitalisierbar. Sensoren können unter anderem den Status einer Maschine erfassen. Man stelle sich zum Beispiel eine Waschmaschine vor. Vibriert diese, ist sie eingeschaltet. Vibriert sie stärker, steht sie unter Last, weil die Waschtrommel befüllt ist. Vibriert sie nicht, ist sie aus. Und klingt die Vibration im Betrieb ungewohnt, so deutet dies auf einen sich ankündigenden Defekt der Maschine hin.

Professionelle IoT Gateways ermöglichen es zudem, Informationen aus dem Steuerungsnetzwerk zu erfassen. Welche Befehle werden übermittelt? Was ist der Status der Maschinen? Welche Events wurden festgestellt? So können z.B. Daten, die über ein Profinet Netzwerk fließen, ohne jeglichen Einfluss auf das Fertigungsnetz ausgelesen und an eine IoT Plattform geschickt werden. In dieser werden die Daten dann gesammelt, vereinheitlicht, ausgewertet und im Anschluss bedarfsgerecht verschiedenen Konsumenten zur Verfügung gestellt.

Mehrwerte

All diese IoT Daten sind in Echtzeit verfügbar und bieten Anlagenbetreibern durch Realtime-Auswertungen sofortige Einsichten in die gesamte Fertigungslandschaft. Durch Speicherung der Daten stehen diese für nachträgliche Big Data Auswertungen zur Verfügung.

So können Anomalien in der Fertigung erkannt werden: Kommt es zu ungewohnten Betriebszuständen? Liegen Lastspitzen vor oder werden bestimmte Anlagen deutlich seltener genutzt als andere? Wenn die entsprechende Sichtbarkeit gegeben ist, lassen sich Anomalien, die sich ansonsten negativ auf die Fertigung auswirken, zum Teil sofort beheben. Zudem kann anhand von historischen Daten der Prozessfluss optimiert werden: IoT liefert harte Zahlen für die Fertigungsgeschwindigkeit aufeinanderfolgender Anlagen in einer Prozesskette. So lassen sich z.B. systemische Bottlenecks erkennen und langfristig beheben. Generell führt die durch IoT ermöglichte Sichtbarkeit des Fertigungsprozesses zur Erhöhung der Fertigungseffizienz. Außerdem können Korrelationen erkannt werden, so dass auch komplexe Zusammenhänge, die sich auf den Anlagenzustand, oder noch viel wichtiger, die Fertigungsqualität auswirken, systematisch erkannt und beeinflusst werden können.

Unternehmensprozesse verbessern // Überblick über die gesamte Logistik

Herausforderung

Viele Unternehmen mit eigener Logistik halten häufig weit mehr Transportmittel vor als nötig, da sich der Stillstand von Logistikprozessen negativ auf Kern-Unternehmensprozesse auswirken kann. In bestimmten Unternehmen, die z.B. sehr schwere oder sperrige Produkte an Kunden ausliefern, werden dafür kostenintensive sondergefertigte Transportgestelle genutzt, ohne die eine Auslieferung der Waren nicht möglich ist. Geht dann noch eines der kostenintensiven sondergefertigten Transportmittel verloren, kostet dessen Auffindung viel Arbeitszeit und führt zu einem Übervorrat und damit unnötig gebundenem Kapital.

IoT Lösung

IoT Technologien schaffen auch hier eine enorme Erhöhung der Sichtbarkeit. Low Power Wide Area Network (LPWAN) Technologien ermöglichen heute eine für IoT optimierte Funkübertragung. Während Consumer Mobilfunknetzwerke mit ihren Technologien wie UMTS und LTE auf mehr Datendurchsatz und geringere Latenzen ausgelegt sind, werden IoT Funknetze auf Kosten und Energieeffizienz optimiert, da IoT Devices oft nur wenige Daten übermitteln müssen, jedoch eine lange Batterielebensdauer benötigen. LPWAN Technologien wie z.B. Sigfox sind in Deutschland und vielen anderen Ländern verfügbar und ermöglichen die Datenübertragung von autonomen IoT Trackern. Dabei bestimmen diese über Lokalisierungsmethoden wie GPS, Triangulation oder WiFi-Sniffing ihren Ort, übertragen diese Daten über LPWAN und realisieren so Batterielaufzeiten von mehr als 5 Jahren.

Mehrwert

Durch Nutzung solcher IoT Tracker ist das sofortige Auffinden von Transportmitteln möglich. Unnötige Aufwände für die Suche der Transportmittel entfallen und die Auslastung derselben steigt. Zudem erhöht sich die Sichtbarkeit des Lieferprozesses. Es kann digital festgestellt werden, wo sich die Lieferung befindet und wann sie beim Kunden eintrifft. Einerseits wird so die Lieferung belegt und andererseits gibt es dem Kunden Möglichkeit, den Live-Status seiner Lieferung nachzuverfolgen.

Kundenprozesse verbessern // Neue Einsichten in Produkte

Herausforderung

Viele Produkte lassen sich durch IoT so modifizieren, dass sie den Kunden Mehrwerte bringen und ihm helfen, seine Prozesse zu verbessern. Als Beispiel betrachten wir elektrische Transportlösungen, wie Flurfördergeräte. Bei diesen treffen häufig Service Einsätze durch Akku-Ausfälle auf. Diese Ausfälle treten vermutlich durch Falschnutzung der Geräte auf, weshalb ein Field Service Einsatz notwendig wird. Dies nachzuweisen fällt den Herstellern schwer, zur richtigen Zeit Gegenmaßnahmen einzuleiten stellt allerdings die viel größere Herausforderung dar. Generell ist der Field Service sehr aufwändig, da oft zur Feststellung des Problems am Gerät bereits eine Anfahrt benötigt wird.

IoT Lösung

Hier lassen sich IoT Gateways nutzen, um das Flurfördergerät mit dem Internet zu verbinden. Die Datenübertragung erfolgt über bidirektionale Funkverbindungen wie WLAN, LTE-M oder NB-IoT. IoT Plattformen erlauben die Verwaltung der Geräte und die Sammlung der Daten. Ebenso werden sie genutzt zur Ausrollung neuer Funktionalitäten oder Konfigurationsänderungen.

Mehrwert

So erhält der Hersteller eine Echtzeit-Sichtbarkeit über die Nutzung und den Zustand seiner Geräte die ihm bislang nicht möglich war. Eine Falschnutzung der Geräte kann sofort festgestellt werden und der Kunde kann vor einem Schadensfall proaktiv gewarnt werden. Fehler können zentral ohne Techniker vor Ort diagnostiziert werden, so dass der Service Techniker vor seiner Anfahrt bereits weiß, welcher Servicefall vorliegt. Proaktiver Service wird ebenfalls ermöglicht, d.h. Kunden können über bevorstehenden Verschleiß informiert werden und eine Wartung kann lange im Voraus eingeplant werden. Davon profitiert nicht nur der Hersteller, auch das Kundenerlebnis verbessert sich. Einen weiteren Vorteil bieten die Remote „Updates“. So kann z.B. die Lebensdauer des Motors durch IoT verlängert werden. Wenn der Elektromotor verschleißt, genügt die anliegende Spannung irgendwann nicht mehr, diesen zu betreiben. Wird dieser Servicefall gemeldet, hat der Hersteller die Möglichkeit, die maximale Motorenspannung, die die Steuerung zulässt, per Update zu erhöhen. Eine zu hohe Motorenspannung würde im Normalbetrieb den Motorverscheiß unnötig erhöhen, ist der Motor aber bereits verschlissen, so kann so noch eine gewisse Restlebensdauer ermöglicht werden. Der Kunde kann das Flurfördergerät weiter nutzen, während ein Motorenaustausch in Ruhe geplant werden kann.

Lieferantenprozesse verbessern // Licht ins Dunkel der Lieferung

Herausforderung

Bei der Verbesserung von Prozessen, die in Verbindung mit den eigenen Lieferanden bestehen, kann IoT ebenfalls helfen. So gibt es z.B. häufig Herausforderungen mit temperatursensitiven Gütern, bei deren Lieferung zwingend eine Kühlkette eingehalten werden muss. Ob solche Produkte nach der Auslieferung in Ordnung sind, kann oft erst viel später im Fertigungsprozess festgestellt werden. Der Nachweis, dass eine Nichteinhaltung der Kühlkette bei Lieferung der Ursprung für den Verderb eines Gutes ist, ist ohne Überwachung kaum möglich.

IoT Lösung

Heute lassen sich für diesen Anwendungsfall kleinste IoT Devices mir RFID Funktionalität einsetzen. Solche Devices identifizieren die Lieferung eineindeutig und zeichnen qualitätsrelevante Daten wie: Temperatur, Feuchtigkeit und Erschütterung auf und speichern diese. Mit Batterielaufzeiten von 2 Jahren und Datenübertragung über Bluetooth sind diese elegant und wartungsarm in bestehende Lieferprozesse integrierbar.

Mehrwert

Somit erhalten Lieferant und Kunde volle Sichtbarkeit und Nachverfolgbarkeit des gesamten Lieferprozesses, welches enorm zur Qualitätssicherung der transportierten Güter beiträgt.

Fazit  

Dies sind nur einige der Vorteile, die das Internet der Dinge inzwischen bieten kann. IoT Technologien haben sich etabliert und es findet sich eine Vielzahl an Erfolgsgeschichten die den Wert von IoT belegen. Diese neuen Technologien ermöglichen es, Prozesse neu zu denken. So werden frühere Limitierungen durch zu wenig Sichtbarkeit oder nicht vorhandene Eingriffsmöglichkeiten in die Welt der Dinge aufgehoben, was wiederum dazu führt, dass Unternehmen neue Dimensionen für Optimierungsmöglichkeiten erhalten. Insgesamt gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Anwendungsfällen, die sich über die gesamte Wertschöpfungskette von Unternehmen erstrecken.  Insbesondere Kernprozesse von Unternehmen, welche stark von physikalischen Dingen abhängen, bieten oft enormes Optimierungspotenzial durch IoT.

IoT gehört sowohl im privaten als auch im geschäftlichen Umfeld zur Realität und ermöglicht uns heute, dass sich die Vorteile des Internets auf die physikalische Welt ausweiten lassen.