Was ist das IIoT? 

Smarte Produktion statt Smart TV: Das IIoT ist ein Teil des Internet of Things und bezieht sich auf IoT-Technologien in der Industrie. Mit Hilfe des Internets verbindet es ganze Anlagen miteinander und bietet so neue und effiziente Möglichkeiten in der Fertigung. Genau wie beim Internet of Things besteht die Herausforderung des Industrial Internet of Things darin, seine enormen Potentiale zu nutzen und Risiken zu minimieren.  

Erste Annäherung an das IIoT: Definition 

Das Industrial Internet of Things (IIoT) bezieht sich auf die internetbasierte Vernetzung von industriellen Maschinen, Anlagen und Anwendungen. Es bildet eine Subkategorie des Internet of Things (IoT) und ist ein Schlüsselelement der Industrie 4.0. Das Industrielle Internet der Dinge nutzt intelligente Technologien, Datenerfassung und -analyse sowie Vernetzung, um Prozesse zu automatisieren und zu optimieren.  

All das kann den Betrieb von Unternehmen bis hin zum Konzept der Smart Factory revolutionieren: Dort verbindet das Internet alle Komponenten miteinander. Eine intelligente Fabrik ermöglicht einen umfangreichen Datenaustausch zwischen der Produktionsanlage, Softwaresystemen und Menschen. 

Den Grundgedanken des Industrial Internet of Things kennen wir bereits aus der Automatisierung: Smarte Maschinen arbeiten schneller und genauer als der Mensch. So verbessert das IIoT die Effizienz, senkt Kosten in der Produktion, beschleunigt Prozesse und hilft dabei, neue Geschäftsmodelle zu entwickeln.  

IoT vs. IIoT – was ist der Unterschied? 

Beim IoT stehen Verbraucher, Anwender und Geräte für den täglichen Gebrauch im Vordergrund, beim IIoT industrielle Abläufe und Prozesse. Wie bereits erwähnt ist das IIoT ein Teilbereich des IoT: Es nutzt IoT-Technologien und IoT-Geräte in einem spezifischen Kontext. Das Internet of Things begegnet uns in Form von Wearables, intelligenten Lausprechern oder Smart Homes im Alltag, das Industrial Internet of Things ist Teil von Industrie und Wirtschaft.  

Unterschiedlichste Branchen profitieren bereits vom IIoT, beispielsweise die Logistik, Landwirtschaft, und Automobilindustrie, aber auch Energieversorger und das Gesundheitswesen. So wie uns ein IoT-Gerät das Leben leichter machen soll und kann, fördert das IIoT Wachstum, Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit von Unternehmen.  

Kurze Geschichte des IIoT 

Auch die Geschichte des IIoT konzentriert sich auf industrielle Anwendungen, ist aber eng mit der Entwicklung des IoT verbunden:  

• 1968: Richard E. Morley erfindet die speicherprogrammierte Steuerung (SPS). General Motors nutzt es zur Herstellung von Automatikgetrieben in der Fertigungskette. 
• 1975: Honeywell und Yokogawa bringen das weltweit erste Prozessleitsystem auf den Markt und ermöglicht die Entwicklung von flexibler Prozesssteuerung im gesamten Werk. 
• 1980: Einführung des Ethernets 

• 1994: Reza Raji beschreibt ein Konzept zur Übertragung von Datenpaketen über Knotenpunkte für die Automatisierung von Fabriken. 
• 2002: 

-Die Cloud-Technologie fördert die Entstehung des aktuellen Konzepts des IIoT durch Speicherung von Daten zur Untersuchung historischer Trends. 

-Michael Grieves präsentiert bei einer Konferenz der Society of Manufacturing Engineers das erste Modell eines digitalen Zwillings. 

• 2006: OPC Unified Architecture ermöglicht die sichere Fernkommunikation zwischen Geräten, Programmen und Datenquellen ohne menschliches Eingreifen oder Schnittstellen. 
• 2011: Bei der Hannovermesse wird der Begriff Industrie 4.0 in die Öffentlichkeit getragen und definiert diese als vierte industrielle Revolution.  
• 2012: Die Bundesregierung erhält Umsetzungsempfehlungen für die Industrie 4.0.  

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung schreibt 2016: „Die Wirtschaft steht an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution. Durch das Internet getrieben, wachsen reale und virtuelle Welt zu einem Internet der Dinge zusammen.“ 

Wie funktioniert das IIoT?  

Ein IIoT-Netzwerk verbindet Maschinen, Sensoren und Geräte, damit sie Daten über internetbasierte Protokolle einheitlich bereitstellen. Das IIoT baut dafür auf folgende Schlüsselkonzepte:  

1. Sensoren und Geräte: Sie erfassen Daten aus der physischen Umgebung, wandeln sie in ein digitales Format um und übertagen sie für die Analyse und Handlungen an ein zentrales System. So bilden sie die Grundlage des IIoT.  
2. Netzwerke: Konnektivität ist eine entscheidende Komponente des IIoT. Sie ermöglicht die Übertragung der Daten von Sensoren und Geräten an ein zentrales System.  
3. Cloud-Plattformen: Stellen die Infrastruktur für die Speicherung, Verarbeitung und Analyse von Daten bereit. 
4. Datenanalyse und KI: Bilden das Herzstück des IIoT und verwandeln Rohdaten in verwertbare Erkenntnisse. 
5. Messaging-Protokolle: Ermöglichen die Kommunikation zwischen Geräten und den Datenaustausch innerhalb des IIoT-Systems.  
6. Intelligent Edge: Direkte Prüfung, Interpretation und Verarbeitung der Daten am Rand von Netzwerken für schnellere Analysen und erhöhte Datensicherheit.  
7. Digitale Zwillinge: Digitale Computermodelle für physische Objekte, beispielsweise Maschinen. Über den Digitalen Zwilling lässt sich das Verhalten seines analogen Gegenspielers untersuchen, verstehen und vorhersagen.  
8. Vorausschauende Wartung: Gesammelte, übertragene und analysierte Daten einer Maschine oder Komponente vergleichen Ereignisse, sobald Probleme auftreten. Das vermeidet unnötige Wartungsarbeiten und senkt die Wahrscheinlichkeit für Ausfälle. 

Über die Vernetzung gelangen im IIoT also Daten von Sensoren und Geräten zum Ort der Auswertung und dienen in einem nächsten Schritt der Steuerung und Optimierung von Prozessen.  

Welche Branchen nutzen das IIoT? Die Use Cases 

IIoT-Use-Cases finden sich in den verschiedensten Branchen. Unabhängig von der Branche ermöglicht das IIoT folgende Anwendungen:  

1. Tracking von Produkten und Produktionswegen in der Fertigung  
2. Remote Überwachung von Maschinen und Anlagen sowie vorausschauende Wartung 
3. Digitale und datenbasierte Arbeitsanweisungen für die Belegschaft 
4. Überwachung und Optimierung beim Verbrauch von Energie und anderen Ressourcen 

Ob Autos oder Kartoffeln – die Produktion läuft flexibler und effizienter, wenn Geräte, Maschinen und Roboter miteinander kommunizieren.  

Herstellung: Automobilindustrie und Landwirtschaft 

Die Automobilindustrie nutzt das IIoT schon seit Jahren in der Produktion. Volvo startete bereits 2017 ein Projekt für Digitale Zwillinge von drei Fabriken. Auch Daimler Benz plant intelligente Werke mit digitaler Zwillingsversion.  

Die Präzisionslandwirtschaft setzt verschiedene Geräte ein, um Daten über landwirtschaftliche Prozesse einzuholen. Sensoren messen die Feuchtigkeit oder den Nährstoffgehalt von Böden. Autonome Traktoren pflanzen und ernten selbstständig, mit weniger Abfall und höheren Erträgen. Unter anderem John Deere liefert IIoT-fähige Maschinen für die Agrarindustrie.  

Verarbeitende Industrie und Transport 

IIoT-Technologien haben bei General Electric die Ausfallzeiten verringert und Fehler reduziert. In Lieferketten können Sensoren und Tracking-Geräte die Abläufe und Routen verbessern sowie den Zustand der Fahrzeuge überprüfen und so die Wartung von LKWs vereinfachen.  

Gesundheitsbranche 

Auch im Gesundheitswesen gehen IoT und IIoT Hand in Hand: IoT-Geräte überprüfen den Zustand von Patienten aus der Ferne und verbessern so Präzision und Abläufe in Kliniken. Die IIoT-Technologie von Medtronic beobachtet die Vitalparameter von Patienten und sendet Warnungen an medizinisches Fachpersonal, wenn Veränderungen zu beachten sind. 

Vorteile des IIoT für Unternehmen 

Das IIoT reduziert manuelle Prozesse und Fehler, optimiert Prozesse, senkt Kosten und erhöht die Sicherheit sowie Produktivität von Firmen.  

1. Reduktion manueller Prozesse: Automatisierte, ferngesteuerte, mit dem Internet verbundene Geräte übernehmen manuelle Aufgaben.  
2. Geringere Fehlerquote: Mit dem IIoT lassen sich Daten in Echtzeit sammeln und analysieren. Wer Fehler schneller erkennt und korrigiert, verringert das Risiko für kostspielige Ausfälle.  
3. Optimierung betrieblicher Prozesse: Die optimierte Datenanalyse via IIoT steigert die Effizienz von Abläufen.  
4. Mehr Sicherheit und Produktivität: Das IIoT kann gefährliche und sich wiederholende Aufgaben automatisieren. Dies verbessert die Sicherheit der Belegschaft und erhöht die Produktivität.  
5. Weniger Kosten: Alle bisher genannten Punkte helfen dabei, Ausgaben zu reduzieren.  
6. Mehr Nachhaltigkeit: Optimierte Betriebsabläufe, automatisierte Abläufe und geringerer Verbrauch können Betriebe nachhaltiger machen.  

Risiken und Herausforderungen 

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) kann Betriebe revolutionieren, bringt aber Herausforderungen für die Sicherheit mit sich:  

• Netzsicherheit: Über die Internetverbindungen von Geräten und Maschinen können Hacker sich Zugang zum Netzwerk des Unternehmens verschaffen. 
• Datenmanagement: Der Umgang mit großen Datenmengen erhöht das Risiko, dass Unbefugte auf sensible und persönliche Daten zugreifen. 
• Software und Firmware: Unternehmen müssen ihre Programme aus Sicherheitsgründen regelmäßig aktualisieren und Sicherheitslücken zeitnah schließen.  
• Kompatibilität von Geräten: Ob Altsystem oder verschiedene Standards bei den Anbietern von IIoT-Geräten – mangelnde Kompatibilität kann Abhängigkeiten zu bestimmten Herstellern verursachen.  

Wer das IIoT mit angemessener IIoT-Security einführen will, muss außerdem zunächst Zeit und Geld investieren. Auch die Anschaffung, Verwaltung, Wartung und der Betrieb vieler vernetzter Geräte können mit hohem Aufwand verbunden sein. Hier schaffen beispielsweise IoT-Plattformen mit Smart IDs für vernetzte Geräte Abhilfe.  

Wie können Unternehmen das IIoT einführen? 

Die Integration des IIoT in bestehende Systeme kann eine komplexe Aufgabe darstellen. Unternehmen müssen zunächst ihren Bestand analysieren und dann dafür sorgen, dass die verbundenen Systeme und Maschinen auch dieselbe Sprache sprechen. Nur dann können sie interoperabel agieren und ermöglichen einen nahtlosen Datenaustausch zwischen verschiedenen Geräten und Plattformen. 

Dafür braucht es zunächst die Übersetzung bestehender Protokolle und universelle Konnektivität. Es lohnt sich also, in robuste Plattformen zu investieren, damit diese der Komplexität von IIoT-Daten gewachsen sind. Dann können maschinelles Lernen, Big Data und Automatisierungstechnologien dabei helfen, ein „System von Systemen“ zu schaffen, das Daten zuverlässig erfasst, analysiert und überträgt. 

Wie arbeiten menschliche Arbeitskräfte und IIoT zusammen? 

Das IIoT kann verschiedene Abteilungen und Bediener vernetzen und so die Sicherheit, Produktion und Qualität in einer Fabrik verbessern. Dafür interagieren Werkzeuge, Geräte, Maschinen, Sensoren und Menschen miteinander. Die Belegschaft steht also in einem agilen Austausch mit der IIoT-Infrastruktur: Sie bedient Hard- und Software, wertet Daten aus, interpretiert und dokumentiert diese.  

Mitarbeitende müssen das häufig erst lernen. Die Implementierung des IIoT in einem Unternehmen geht also häufig mit Schulungen einher. Sie garantieren, dass Arbeitskräfte für die neuen Aufgabe qualifiziert sind und rollenspezifischen Kompetenzen aufbauen können.  

Relevante Regulierung und rechtliche Rahmenbedingungen 

Das IIoT kombiniert eine Vielzahl verschiedener Technologien, deren Sicherheit verschiedene Normen garantieren sollen:  

• IEC 62443: Rahmenwerk für IIoT und Industrial Control Systems (ICS) zu Entwicklung, Anforderungen, Betrieb, konkrete Technologien, Zertifizierung und anderen Themen 
• ISO/IEC 27030 oder ISO/IEC 27400: Noch in Entwicklung befindliche Normen zu genereller IoT- und Datensicherheit sowie Datenschutz im Bereich IoT 
• eIDAS: Verordnung der Europäischen Union zu elektronischen Identifizierungs-, Authentifizierungs- und Vertrauensdiensten 

Folgende Gesetze geben dem IIoT seinen rechtlichen Rahmen:  

• IT-Sicherheitsgesetz 2.0: Enthält Regelungen für Unternehmen in Bezug auf Cybersicherheit in Mobilfunknetzen, Verbraucherschutz sowie Sicherheit.  
• KRITIS-Verordnung zur Bestimmung kritischer Infrastrukturen: Sie verpflichtet Unternehmen der kritischen Infrastruktur zu regelmäßigen IT-Sicherheitschecks.  
• Neues Telekommunikation-Telemedien-Datenschutz-Gesetz, TTDSG: Anforderungen zum Fernmeldegeheimnis und Datenschutz bei Telekommunikations- und Telemediendiensten. 
• Datenschutz-Grundverordnung (DSVGO): Der nationalen Gesetzgebung übergeordnete EU-Regelungen zum Schutz personenbezogener Daten. 
• Cyber Resilience Act der EU (CRA): Soll die Sicherheit von Produkten mit digitalen Komponenten verbessern.  

Noch 2024 soll das Gesetz zur Umsetzung der europäischen NIS-Richtlinie das Sicherheitsniveau von Netz- und Informationssystemen garantieren.  

IIoT-Trends 

Das IIoT entwickelt sich rasant und wird Industrie und Wirtschaft mit folgenden Trends weiter revolutionieren:  

1. Edge Computing: Erlaubt die Analyse von Daten nahe der Quelle und macht das Senden von Daten zur Speicherung und Analyse obsolet. Das lässt Unternehmen schnell und reibungslos Erkenntnisse gewinnen, auch wenn das Datenvolumen wächst.  
2. Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML): Sie helfen dabei die Leistung von Echtzeit-Datenanalyse, Automatisierung und vorausschauender Wartung zu verbessern.  
3. Cyber- und IIoT-Security: Immer stärker vernetzte Geräte und -Systeme erfordern eine stabile und verbesserte IIoT- und IoT-Sicherheit. 
4. Predictive Maintenance und Condition Monitoring: Über Datenanalysen kann die „Predictive Maintenance“ die Ausfallzeit von Geräten vorhersagen oder vermeiden und Wartungskosten reduzieren. Das „Condition Monitoring“ überwacht den Zustand von Geräten in Echtzeit und gewährleistet eine optimale Leistung.  

Mit diesen und anderen Neuentwicklung treibt das IIoT die vierte industrielle Revolution der und den Strukturwandel zur Smart Factory innerhalb der Industrie 4.0 weiter voran.  

Zusammenfassung – die Bedeutung des IIoT für Unternehmen und Wirtschaft 

Unternehmen können IIoT-Technologie in verschiedenen Bereichen einsetzen und sich dadurch einen großen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Die internetbasierte Vernetzung von Maschinen und Geräten ermöglicht den Zugriff auf wertvolle Daten. Diese können dabei helfen, betriebliche Prozesse und Strukturen zu optimieren. Dadurch können Unternehmen mit Hilfe des IIoT Kosten sparen, die Qualität steigern, Innovationspotenziale nutzen und einen besseren Kundensupport bieten.  

Häufig gestellte Fragen (FAQ) 

Was ist das IIoT?  

Das Industrial Internet of Things (IIoT) beschreibt die Vernetzung von industriellen Geräten, Maschinen, Anlagen und Anwendungen über das Internet. Dafür nutzt es Konnektivität und intelligente Technologien wie die Datenerfassung über Sensoren oder die Datenanalyse mit Hilfe von künstlicher Intelligenz. Das IIoT hilft dabei, Prozesse zu automatisieren und optimieren und dadurch Kosten zu senken und die Sicherheit in Fabriken zu erhöhen.  

Was ist der Unterschied zwischen IIoT und IoT?  

Das IoT kommt in Form von Alltagsgeräten für Verbraucher, Anwender und teilweise Spezialisten zum Einsatz. Das IIoT ist eine Unterkategorie des IoT und konzentriert sich auf industrielle Abläufe und Prozesse. Während es bei IoT-Geräten darum geht, den Alltag leichter und angenehmer zu gestalten, fördern Geräte, Werkzeuge, Maschinen und Anwendungen des IIoT Wachstum und Effizienz und dadurch die Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit von Unternehmen.  

Welche Branchen nutzen das IIoT?  

Das IIoT findet sich in verschiedenen Branchen: In der Logistik hilft es beim Tracking und in der Wartung der Fahrzeuge. Die Agrarwirtschaft nutzt es für die Analyse von Böden und Wetterdaten sowie smarte landwirtschaftliche Geräte. Die Automobilindustrie baut längst Smart Factories und Smart Cars. Energieversorger rufen Daten über intelligente Zähler ab und das Gesundheitswesen nutzt das IIoT im klinischen Umfeld für die Überwachung und Versorgung von Patienten.  

Welche Technologien treiben das IIoT an?  

Das IIoT stützt sich auf folgende Schlüsseltechnologien:  

• Sensoren und Geräte zur Datenerfassung  
• Netzwerke für die Konnektivität und die Übertragung der Daten von Sensoren und Geräten an ein zentrales System 
• Cloud-Plattformen für Speicherung, Verarbeitung und Datenanalyse 
• Intelligent Edge für Datenverwertung und Analyse ohne Cloud 
• Messaging-Protokolle für die Kommunikation zwischen Geräten und den Datenaustausch innerhalb des IIoT-Systems 
• Künstliche Intelligenz für die Datenanalyse 
• Digitale Zwillinge für Analysen und Prognosen 

Wie wirkt sich das IIoT auf die menschliche Arbeitskraft aus?  

Im IIoT interagieren und kommunizieren Menschen mit Werkzeugen, Geräten, Maschinen und Sensoren. Die Arbeitskräfte bedienen Hard- und Software, werten Daten aus und dokumentieren oder interpretieren diese.  

Kann das IIoT in Unternehmen mit Altsystemen eingeführt werden, und wie kann ein Unternehmen den Übergang so reibungslos wie möglich gestalten? 

Ja, Altsysteme lassen sich in das IIoT integrieren. Bei der Implementierung müssen Unternehmen zunächst die notwendige Konnektivität herstellen und dabei auf die Sicherheit der IIoT-Strukturen vor Cyberangriffen sowie unbefugten Eingriffen achten. Außerdem braucht das Unternehmen ausreichende Kapazitäten für die Speicherung und Verarbeitung der anfallenden IIoT-Daten.  

Da sich moderne Industrieumgebungen aus zahlreichen heterogenen Systemen zusammensetzen, müssen diese dieselbe Sprache sprechen: Steuerungen, Sensoren, Datenbanken, Analysesoftware und Cloud-Plattformen müssen interoperabel sein.  

Ein wichtiger Faktor ist auch, die IIoT-Anwendungen in bestehende Systeme zu integrieren, damit kein hoher Kosten- und Zeitaufwand entsteht. In der Praxis hängt die genaue IIoT-Implementierung immer von der konkreten Struktur des Unternehmens und seinen Standortfaktoren ab.