IIoT in Deutschland: Von der Automatisierung zur autonomen Fertigung

Laut einer aktuellen Studie von IDC und Cisco zur Hannover Messe beschäftigen sich fast alle Industrie-Unternehmen in Deutschland mit dem IIoT (Industrial Internet of Things). Aber 70 Prozent befinden sich noch in der Recherche-, Evaluierungs- oder Planungsphase. Jeweils rund 10 Prozent führen immerhin Pilotprojekte durch und setzen Einzellösungen um. Doch nur jeder zehnte Fertiger integriert IIoT-Projekte bereits umfassend in die Unternehmensprozesse.

Seien wir also ehrlich: IIoT ist in Deutschland bislang vor allem ein Thema für technologische Innovationsführer – und nicht in der Breite angekommen. Das verwundert, denn die zahlreichen Vorteile sind evident: Akkurate Informationen und flexible Prozesse helfen, schneller auf Probleme und Veränderungen in Liefer- und Wertschöpfungsketten zu reagieren – und das im Idealfall selbstregulierend ohne minutiöse Überwachung durch Experten. Gerade in diesen geopolitisch bewegten Zeiten eigentlich unverzichtbar. Und dennoch stockt die IIoT-Adaption in der deutschen Industrie: Dauerkrisenmanagement, eine noch vorhandene Grundskepsis, fehlendes Know-how und veraltete Technologien bremsen den Fortschritt. Was müssen Unternehmen also tun, um die Potenziale von IIoT und autonomer Fertigung zu heben.

Wichtige Voraussetzungen

Eine zentrale Voraussetzung für das IIoT sind kompatible, erweiterbare und anpassungsfähige Systeme. Dabei ist vor allem die Integration von OT und IT entscheidend, um von der Automatisierung hin zu einer echten autonomen Fertigung zu kommen. Voraussetzung dafür sind Kontext-Sensitive-Maschinen, die über eine umfassende Sensorik und Vernetzung quasi ein „Selbstbewusstsein“ haben – also Wissen über ihren Status, ihre Bewegung und ihre Umgebung. Grundlage dafür sind IT-basierte Kommunikation und Software-definierte IT-Architekturen – für beides besitzen wir bei Cisco über 30 Jahre Erfahrung und befördern seit langer Zeit die globalen Trend zur IT/OT-Konvergenz.

Pünktlich zur Hannover Messe hat Cisco darum eine Reihe von Hardware und Software-Neuerungen für den Bereich der industriellen Vernetzung vorgestellt. Mit der Cisco Ultra-Reliable Wireless Backhaul Technologie für die Industrielle Fertigung können nun noch höhrere Datendurchsätze völlig ohne Unterbrechungen erreicht werden.

Warum braucht Fertigung eine konvergente IT / OT Infrastruktur?

Erfolgreiche IIoT-Lösungen basieren auf der sogenannten Hyperawarness, das bedeutet ultimative Transparenz vom Status der Produktion zu jedem Zeitpunkt. Dafür wird eine zuverlässige und umfassende Datenbasis benötigt. Diese wird sowohl an Maschinen als auch im Netzwerk gewonnen. In modernen Industrie-Switches können daher individuelle Software Sensoren als Docker-Container integriert werden, um Daten am Edge in Echtzeit zu analysieren, neue Erkenntnisse zu gewinnen und zeitnah auf Störungen oder Veränderungen zu reagieren. Heute dient das gesamte Netzwerk als Sensor, damit die Produktion effizient und reibungslos funktioniert. Das Netzwerk bildet so die Basis, um den Schritt von der automatisierten zur völlig autonomen und möglichst flexiblen Fertigung bis hin zur Production as a Service zu gehen.

Die Fertigungsprozesse werden dabei immer mobiler. Entsprechend sind geeignete Funknetze nötig. Hier kommt es auf den jeweiligen Anwendungsfall an, ob Wi-Fi 6, Private 5G, LoRaWAN oder ein Protokoll wie CURWB (Cisco Ultra-Reliable Wireless Backhaul) sich am besten eignet. Unternehmen sollten darauf achten, dass sie Gesamtlösungen einsetzen, die mit allen Standards kompatibel sind. Dadurch bleiben sie flexibel und können auch hier das Beste aus allen Welten nutzen.

Sicherheit bleibt Top-Priorität in der Industrie

Gerade bei offenen und mit der IT integrierten Systemen sorgen sich viele Industrieexperten um die Sicherheit. Aus gutem Grund, da IT-Angriffe auf Produktionsbetriebe zunehmen, ausgefeilter werden und Wirkung zeigen. So veröffentlichte der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer aktuell Zahlen einer Umfrage: Bereits 40 Prozent der VDMA-Mitglieder, die einen Cyberangriff erlebt haben, berichten auch von Produktionsausfällen. Doch im heutigen Wettbewerbsumfeld kann man nicht den Kopf in den Sand stecken und nur noch offline isolierte Systeme einsetzen. Dies führt zu statischen Prozessen, die sich nicht flexibel an neue Anforderungen anpassen lassen.

Eine umfassende Vernetzung lässt sich heute ausreichend absichern. Das beweisen zahlreiche IT-Systeme, die weltweit online erreichbar sind und trotzdem nicht gehackt wurden. Geeignete Schutzmaßnahmen wie Vulnerability Management oder Automatic Threat Detection sorgen für ein hohes Sicherheitsniveau.

Vier Cluster für IIoT Use Cases in Deutschlands Fertigung

In der Praxis haben sich bereits viele Cluster für IIoT-Anwendungsfälle in der Produktion herauskristallisiert. Vier sind aus der Sicht von Cisco zentral:

Manufacturing Supply Chain Operations: Dieser Cluster bezieht sich auf die Lieferketten in der Fertigung. Hier können funkbasierte Lösungen für eine deutliche höhere Agilität und Mobilität der Produktionsprozesse sorgen. Zudem dient das Netzwerk als Sensor, um schnell mögliche Probleme zu erkennen und zu beheben sowie Anpassungen durchzuführen.

Advanced Manufacturing Operations: Auf Basis der Vernetzung der Produktionsprozesse und Lieferketten lässt sich eine umfassende Automatisierung umsetzen. Für diesen notwendigen Schritt hin zu einer autonomen Fertigung ist eine ganzheitliche Industrial Automation Platform nötig. Damit lässt sich die Produktion steigern – zu noch geringeren Stückkosten.

Workforce Enablement: Durch die Vernetzung und Automatisierung der Produktion verändern sich auch die Arbeitsplätze, beispielsweise für Montagearbeiter. Diese sollten heute über digitale Anwendungen zusammenarbeiten und Prozesse steuern. Dazu stehen zahlreiche Apps für die Mitarbeitenden in der Fertigung auf mobilen Endgeräten zur Verfügung. Zudem können Experten über moderne Collaboration Tools den Frontline Workern vor Ort Remote Support bieten. „Expert on Demand“ ist beispielsweise ein Service, der über Cisco Webex und Google Glass oder RealWare Devices hinzugezogen werden kann.

Industrial Security and Safety: Industrie-Unternehmen müssen nicht nur für die Absicherung ihrer Produktionssysteme sorgen, sondern auch für die Sicherheit am Arbeitsplatz. Mit geeigneten Security-Lösungen lassen sich Bedrohungen schnell erkennen und abwehren. Zudem können Unternehmen die Anlagensicherheit verbessern, indem sie Standort-Daten der Mitarbeitenden und der mobilen Systeme abgleichen sowie die Umgebungsbedingungen über Sensoren messen.

Das IIoT bildet die Grundlage für eine agile und resiliente Produktion der Zukunft. Damit lassen sich Ressourcen gezielter einsetzen, nachhaltiger produzieren und externe Störungen abfedern. Produzierende Unternehmen sollten daher verstärkt ihre Basis für IIoT ausbauen, ganzheitlich digitalisieren und die Grenzen von IT und OT durch Standardisierung und Organisationsgestaltung überwinden.

Lösungen für diese vier Use Case Cluster präsentiert Cisco vom 30. Mai bis 2. Juni auf der Hannover Messe 2022 in Halle 5, Stand D36.