Freitag, 03.08.2018
Gasturbine von Siemens: In der Herstellung sind Messpunkte exakt zu beachten. Über die Genauigkeit der Maschinen wachen Sensoren.

Foto: Siemens

Gasturbine von Siemens: In der Herstellung sind Messpunkte exakt zu beachten. Über die Genauigkeit der Maschinen wachen Sensoren.

Technologie
Industrie 4.0

Internet der Dinge: Evolution oder Revolution?

Das Internet der Dinge ist in aller Munde – dabei hat es bisher nur eine Anwendung zu einem echten Evolutionssprung gebracht. Dabei spielen Sender und Sensor eine entscheidende Rolle und die Einsatzmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.

Wie eine Innovation durchaus lange Zeit den Ton angeben kann, zeigt die Telekommunikationsanwendung Fernwartung seit bald 20 Jahren. Sie besteht aus einem Sensor und einem Sender. Aber diese Technologie hat es in sich. 

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Dieses einfache Konzept hat bisher alle Moden überlebt – wenn auch unter einem stets neu aufgelegten, meist sperrigen Begriff, der seine Herkunft aus der Technikerfachsprache nicht verhehlte: Remote Maintenance, Machine-to-Machine-Kommunikation oder M2M. Das sind nur die Namen der näheren Verwandtschaft des Paares Sensor und Sender. Begriffe wie Smart Objects, cyber-physische Systeme oder Ubiquitous und Pervasive Computing sowie Internet of Everything sind weitere Familienangehörige. Allen Namensänderungen zum Trotz – vor allem geht es um viel Geld. In das Internet der Dinge (IoT) wollen Anbieter bis 2020 rund 250 Milliarden US-Dollar investieren, wie die Marktforscher von Boston Consulting Group (BCG) in ihrer Studie „Winning in IoT“ feststellen.

Namen sind Schall und Rauch

Was lange Jahre als „Fernwartung“ firmierte, hört heutzutage auf den Namen Predictive Maintenance – aber eigentlich ist sie identisch mit dem IoT. Enigmatische Kürzel wie IoT lassen sich besser vermarkten, glauben die PRler. Hier erwachsen die großen Chancen für Technologie und Wirtschaft, sagen die Visionäre. Nun gibt es echten Bedarf, stellen die Praktiker fest.

Recht haben sie alle. Tatsächlich nimmt die gute alte Fernwartung Platz in Bereichen, die vor Jahren nicht vorstellbar waren – wegen der schwachen Datenübertragung, der mangelnden kompakten Bauweise der Elektronikkomponenten oder weil einfach noch niemand den Einfall zu einer Lösung hatte. Das hat sich sehr geändert. Nun schlägt die Stunde der telekommunikativen Realität für so unterschiedliche Bereiche wie Kühltransporte per Lastwagen oder ferngewartete Konsignationslager, bei denen auf Abruf Werkzeuge entnommen und bestellt werden können. Solche Anwendungen bietet ein großer deutscher Telekommunikationskonzern für seine Gewerbekunden an.

Viele Einsatzmöglichkeiten

Sensor und Sender fahren groß auf. Beim Transport von Lebensmitteln wie Frischfleisch, Obst und Gemüse sind die Spediteure in der Pflicht, Aufsichtsbehörden und Kunden stets nachweisen zu können, dass in ihren Lastwagen keine Fehler in der Kühlkette passierten. Daher müssen sie eine Dokumentation und Transportplanung führen, die notfalls als Beweismittel dienen kann.

Statt solche Informationen mit Thermometerwerten auf Papier und Formblatt einzutragen, springt nun eine Liveübertragung aus dem Kühltransporter ein. Dabei funkt ein Sensor ständig die verschlüsselten Messdaten des Thermometers im Kühlaggregat an die Leitstelle der Spedition. Treten Unregelmäßigkeiten auf, schlägt das System Alarm. Auf diese Weise können die Fahrer sofort eingreifen. Vor der Einführung dieser Technik konnten die Beteiligten zumeist erst nach der Ankunft am Zielort beim Übergabeprotokoll Unregelmäßigkeiten zur Kenntnis nehmen – dann war es meist zu spät und die Ware verdorben.

Genauer Durchblick

Neben der technischen Supervision lassen sich auch Fahrzeugdaten wie Standort, Arbeitszeiten der Fahrer und Kilometerstände an den Firmenserver übertragen. Dort werden die Angaben ständig mit den gesetzlichen Vorgaben zu Lenk- und Ruhezeiten verglichen und Handlungsempfehlungen zur restlichen Lenkzeit des Fahrers gegeben. Das erleichtert die Planung der Disponenten, sobald ein neuer Auftrag über ein Webportal in die Speditionszentrale eintrifft. So lassen sich etwa Extratouren an die noch einsatzbereiten Fahrer verteilen. Außerdem können Spediteure ihren Auftraggebern oder Partnern die Ankunftszeiten genauer vorhersagen.

Auch gänzlich andere Informationen lassen sich über die Fernwartung, das IoT, leiten. So freuen sich die Verantwortlichen in produzierenden Unternehmen selten, wenn der Betrieb bei Volllast durch ein zerstörtes Werkzeug zwangsweise zum Erliegen kommt. Sicher, irgendwann schlägt jeder Wechselkomponente wie dem Schruppfräser oder dem dreischneidigem Bohrer die letzte Sekunde, aber bis es so weit ist, sorgen Sensoren und Sender dafür, dass ein Hinweis im Material oder schlicht die Dauer der Einsatzzeit das Ende anzeigen. Dann holt sich der Werker einfach aus einem in der Werkshalle aufgestellten Automaten das passende Neuteil, setzt es in die Maschine ein – und weiter geht die Produktion.

Damit das System weiß, wer da gerade ein bestimmtes Ersatzteil gegriffen hat, erhält es die Autorisierung über einen RFID-Schlüssel auf einem Plastikkärtchen, mit dem der Mitarbeiter sich ausweist. Dann tippt er seine Kostenstellennummer ein – das löst sofort die Rechnungsstellung beim räumlich weit entfernten Automaten-Aufsteller aus –, und erst dann kann er das gewünschte Tool entnehmen.

Dienst auf Abruf

Was so einfach klingt wie die digitalisierte Hightech-Entnahme eines Päckchens Kaugummi aus dem Automaten am Kino, beruht in der Tat auf dem Prinzip der Automatenversorgung, bei dem die Magazine stets aufgefüllt sein sollten. Diesen Job übernimmt ein Dienstleister, der zuvor mit seinem Kunden, dem Produktionsunternehmen, einen Vertrag zur Unterhaltung eines Werkzeuglagers vor Ort vereinbart hat. Geschickterweise sind diese Automaten bei Unternehmen in der Region so verteilt, dass der Service innerhalb von ein paar Stunden Abhilfe schaffen kann, sollte ein Teil wider Erwarten nicht mehr vorrätig sein. In Zeiten des IoT fährt der Dienstleister aber nicht auf gut Glück täglich seine Kunden ab, sondern er bewegt sich gezielt zu dem Konsignationslager, das wieder aufgefüllt werden muss.

Woher er weiß, welches Lager und womit wieder befüllt werden muss, das erfährt er über eine drahtlose Datenübermittlung, über die die Informationen über den Zustand des Automaten in den Fertigungshallen des Dienstleisters laufen. Sogar Abnehmer spezieller Tools wie Wendeplattendrehwerkzeugen oder Zirkularfräsen können sicher sein, dass ihre Mitarbeiter immer das benötigte Teil in dem Lagerautomaten vorfinden.

In beiden doch sehr unterschiedlichen Einsatzbereichen von Sensor und Sender ist ein gemeinsames Muster erkennbar. Die Anwendung des IoT ist wie die ständige Wiederholung einer Melodie, die auf wechselnden Instrumenten gespielt wird. Ob Alarmzentrale, Zugangskontrollen oder Überwachung von Gebäuden – die Noten bleiben, die Interpretation ändert sich mit den Moden. Eine gewagte These? Keineswegs – die Experten von BCG haben in ihrer Studie auch eine Prognose zu den künftigen Einsatzbereichen von IoT gewagt.

Top 10 im IoT

Da führt die Liste der zehn erfolgversprechendsten IoT-Anwendungsfälle der alte Bekannte „Predictive Maintenance“ an. Die automatisierte Fehlervorhersage taucht in Varianten in allen weiteren Anwendungen auf, wie etwa beim zweitwichtigsten Thema, der „selbstoptimierenden Produktion“. Hier werden Produktionsprozesse in Echtzeit überwacht und verbessert.

Auf Platz drei: das „automatisierte Bestandsmanagement“ – jawohl, nichts weiter als der bereits vorgestellte Einsatz für Lager, Lieferketten und Logistik. Eine weitere Variante folgt auf Rang vier auf dem nächsten Rang mit der „Fernüberwachung von Patienten“ – einer Form der verfeinerten Kontrolle von Zuständen, die in Zahlen gemessen werden und bei Bedarf Alarm auslösen.

Die Nummer fünf hilft als „Smart Metering“, den Verbrauch von Strom, Gas oder Wasser zu kontrollieren und an die Energieversorger zu melden. Unter dem sechsten Anwendungsfall „Track und Trace“ verstehen die BCG-Experten ein System, das die Auftragsabwicklung in der Fertigung begleitet und beispielsweise überprüft, wie lange der Umbau einer Anlage in der Produktion dauert. Zudem können Sensoren feststellen, wie es um den Status eines Produkts bestellt ist.

Auf Rang sieben der IoT-Hitparade befindet sich die „verteilte Energieerzeugung und -speicherung“ – wiederum eine Ableitung von „Predictive Maintenance“ –, bei der es um die Messung des Verbrauchs von Energie im Netz für Unternehmen geht. Dabei wird beispielsweise angezeigt, ob die Kosten in einen kritischen Bereich klettern. Nummer acht bezeichnet mit dem Titel „Connected Cars“ die Vernetzung von Fahrzeugen untereinander. Dabei sollen Sensoren zur Überwachung von Sicherheitsabständen beitragen. Doch in diesem Bereich glaubt BCG nur an ein langsames Wachstum.

Mit „Flottenmanagement“ auf Position neun hat die Sensorik auch zu tun, etwa wenn es um das Überprüfen von Beständen geht. Zudem soll die Kenntnis von Standort, Nutzung und Zustand der Fahrzeuge über die gesamte Flotte hinweg dazu beitragen, die Kosten für Services und Reparaturen zu senken. Im zehnten Anwendungsfall „Demand Response Management“ können Unternehmen energieintensive Maschinen, Klimaanlagen oder Heizungen vom Stromversorger fernüberwachen lassen, um den Verbrauch und damit ihre Kosten zu senken.

Selbst ist der Erfinder

Tatsächlich: Sensor und Sender – das gezielte Aufnehmen und Verteilen von Daten birgt gute Chancen für jeden Entwickler, eigene Produkte in einem dieser zehn Einsatzfelder hervorzubringen. Eigentlich hat jedes produzierende Unternehmen dazu alle Chancen im eigenen Haus. Wenn man früher bei einem Ausfall der Produktionsanlagen den Maschinenbauer anrief, war man üblicherweise froh, wenn der Monteur rasch ins Haus kam. Mit IoT bestehen tatsächlich ganz andere Möglichkeiten für den Firmenkunden. Beispielsweise lassen sich mit dem methodischen Messen von Abweichungen beim Einsatz von Werkzeugmaschinen Erkenntnisse und Daten sammeln, die in der Verbesserung eines bestehenden oder gar in der Entwicklung eines ganz neuen Bauteils münden. Am Erfolg könnte sich der Entdecker (und er ist ja schließlich der Eigentümer der Messdaten) beteiligen lassen.

Warum nicht einen Versuch wagen? Die aufgezeichnete Masse der Daten allein nutzt niemandem – die mit Sensor und Sender protokollierten Fehlanzeigen dagegen können sich durch gezielte Analyse in bares Geld ummünzen lassen.


Dieser Text gehört zu einem Thema aus der Markt-und-Mittelstand-Ausgabe 07-08/2018. Hier können Sie das Heft bestellen und „Markt und Mittelstand“ abonnieren.