Wie gelingt die Vernetzung von Altgeräten mit dem IoT?

Heutige Fabriken müssen generationenübergreifend sein, d. h. ältere Systeme, die 1980 installiert wurden, lassen sich problemlos in Anlagen integrieren, die für eine Lebensdauer bis 2080 ausgelegt sind. Zukunftsweisende Industrieanlagen sind in der Regel leicht zugänglich für das industrielle Internet der Dinge (IoT) - ein neues Technologieparadigma, das Herstellern hilft, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern, die Rentabilität zu steigern und Ausfallzeiten zu reduzieren.

Um diese Vorteile nutzen zu können, benötigen Fabriken jedoch ein IoT-Ökosystem, das alte Anlagen - von denen einige noch vor der Erfindung des Internets gebaut wurden - mit modernen Anlagen verbindet, die auf internetbasierte Konnektivität angewiesen sind.

Was ist das industrielle Internet der Dinge (IIoT)?

Das Internet der Dinge (IoT) ist eine technologische Revolution, die weit über die Welt der Fertigung hinausreicht. In seiner grundlegendsten Definition verbindet das IoT die virtuelle Welt der Daten mit der physischen Welt der "Dinge". "Dinge" werden durch den spezifischen IoT-Kontext definiert - es kann sich um Gebäude, Telefone, Lichtschalter, Kleidung und unzählige andere physische Objekte handeln. Das physische Objekt führt eine Funktion aus, die Daten erzeugt, und diese Daten werden ins Internet hochgeladen, wo sie von Nutzern oder anderen Maschinen abgerufen, verarbeitet und analysiert werden können.

Im Bereich der Industrieautomatisierung sind "Dinge" Geräte, Maschinen, Softwareanwendungen und andere Anlagen, die die Fertigung unterstützen. Das industrielle IoT verbindet die Fabrikhalle mit dem Unternehmen und verbessert die Visualisierung, Datenanalyse und ganzheitliche Einblicke, sodass die Betreiber kritische Prozesse und die Leistung optimieren können. Eine Schlüsselkomponente des industriellen IoT ist die "Datensynergie", d. h. die Integration von Daten aus vielen Quellen zur Wertschöpfung.

Ein Unternehmen, das auf die rechtzeitige Lieferung von Fertigwaren angewiesen ist, könnte beispielsweise Wettervorhersagedaten mit Lieferkettendaten integrieren, um Wetterprobleme, die sich auf die Lieferpläne auswirken könnten, proaktiv zu entschärfen. Datensynergien sind der Grund, warum es so wertvoll ist, ältere Maschinen - und moderne Anlagen - mit IoT-Lösungen zu verbinden, um eine vollständige, integrierte Sicht auf die Maschinen in der gesamten Fabrikhalle als Teil einer "intelligenten Fabrik" zu erhalten.

Bei der Schaffung dieser vernetzten Umgebung gibt es eine universelle Herausforderung: die Verbindung von Legacy-Maschinen mit modernen Tools. Die Anbindung von Altgeräten ist eine Herausforderung, aber nicht unmöglich. Es gibt mehrere Strategien, die ein Unternehmen anwenden kann - jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen. Berücksichtigen Sie diese drei verschiedenen Methoden, wenn Sie überlegen, wie Sie eine IoT-Lösung erstellen können, die Ihre Altdaten optimiert.

Option Eins: Entfernen und Ersetzen (Rip and Replace)

Beim Rip-and-Replace-Verfahren werden alte Anlagen vollständig verschrottet und durch moderne, IoT-fähige Maschinen ersetzt. Die Vorteile eines Rip-and-Replace-Ansatzes sind:

Technologische Spitze:

Durch den Austausch veralteter Geräte wird sichergestellt, dass ein Unternehmen über die aktuellste Technologie verfügt und deren Vorteile voll ausschöpfen kann: verbesserte Leistung, geringerer Stromverbrauch und Bereitschaft für Funktionen der nächsten Generation, wie z. B. Augmented Reality.

Zuverlässigkeit der Anlagen:

Einige veraltete Altgeräte werden von den Herstellern nicht mehr unterstützt, was sowohl kurz- als auch langfristig zu erheblichen Geschäftsrisiken führt. Neue Maschinen bedeuten volle Unterstützung durch die Hersteller. Unternehmen, die sich für diese Methode entscheiden, müssen sich keine Gedanken über Anlagen machen, die nur von einem einzigen Experten, der kurz vor der Pensionierung steht, wirklich verstanden werden.

Up-to-Date Standards:

Produktionsanlagen sind auf Langlebigkeit ausgelegt, erfordern aber oft eine umfangreiche Wartung. Alternde, unzuverlässige Hardware kann die Wartungsressourcen stark beanspruchen, und wenn die IoT-Konnektivität ins Spiel kommt, kann sich diese Belastung auf die IT-Abteilungen ausweiten. Bei neuen Anlagen gibt es dieses Problem nicht - auch die Sicherheitsmerkmale neuer Anlagen entsprechen wahrscheinlich modernen Standards.

Das Entfernen und Ersetzen hat jedoch auch einige Nachteile, unter anderem:

• Kosten: Dies ist die größte Einschränkung bei einer vollständigen Erneuerung. Die meisten Betriebsleiter und Wartungsteams würden gerne ihre gesamte alte Technologie verschrotten und neu anfangen, aber allein die Kosten für neue Geräte machen diese Methode oft unrealistisch.
• Zeit: Rip-and-Replace ist mit einem hohen Zeitaufwand verbunden: Beschaffung (z. B. Ausarbeitung von RFIs und RFPs sowie Verhandlungen mit den Anbietern), Deinstallation der vorhandenen Geräte, Installation der neuen Geräte und Sicherstellung einer angemessenen Unterstützung durch die Anbieter während der Installationsphase, Umschulung der Mitarbeiter und vieles mehr. Der Zeitaufwand, der für die Neuinstallation erforderlich ist, ist oft schon für sich genommen unerschwinglich.

IoT-spezifische Überlegungen zu einem Rip-and-replace-Technologie-Ansatz

Konnektivität: Die modernsten Geräte verfügen über die modernste Konnektivität und sind daher wahrscheinlich die interoperabelste und am leichtesten zugängliche IoT-Enablement-Lösung.

Flexibilität: Je nach Ausstattung können die Nutzer mit den Anbietern über ihre aktuellen Anforderungen sprechen und maßgeschneiderte Maschinen erhalten, die genau diesen Anforderungen entsprechen - was zumindest kurzfristig für höchste Flexibilität sorgt. Die Technologie und die geschäftlichen Anforderungen haben sich weit über das hinaus entwickelt, was bei der Installation von Altsystemen angedacht war.

Skalierbarkeit: Neue Maschinen als Teil einer IoT-Lösung sind oft sofort skalierbar - eine neue Maschine erfordert einfach eine neue Verbindung zur IoT-Plattform oder -Anwendung. Die Anbindung dieser Maschinen an mehrere Systeme (wie SCADA, MES, Historian und Cloud-basierte Anwendungen) kann jedoch mühsam sein, je nachdem, ob auch eine Konnektivitätsplattform vorhanden ist oder nicht.

Kosteneffizienz: Alte Anlagen zwingen die Hersteller oft dazu, sich in hohem Maße auf internes Fachwissen zu verlassen, das im Laufe der Zeit aufgebaut wurde - neue Anlagen mindern dieses Risiko. Darüber hinaus kann alternde Hardware unzuverlässig werden oder einen hohen Wartungsaufwand erfordern. Wenn ein Unternehmen die Firmware-Upgrades nicht auf dem neuesten Stand gehalten hat, kann es wertvolle neue Funktionen verpassen. Neue Geräte sind zwar kostspielig, können sich aber langfristig als kosteneffektiv erweisen.

Allgemeine Vorteile für das Unternehmen: Ein groß angelegter Umbau hat Auswirkungen, die über den Betrieb hinausgehen. Wenn ein Unternehmen in diese Option investiert, muss es möglicherweise auf andere lukrative Investitionen verzichten. Die Vorteile der unternehmensweiten Transparenz der Betriebs-KPIs können jedoch ausreichen, um die Investition lohnenswert zu machen.

Option Zwei: Die beste Lösung eines Drittanbieters

Bei dieser auch als "Retrofit" oder "Wrap-and-Extend"-Lösung bezeichneten Methode werden IoT-fähige Konnektivitätslösungen von Drittanbietern eingesetzt, wie z. B. OPC-Server, IoT-Plattformen, IoT-Gateways und Sensoren, die die Funktionen von Altgeräten erweitern.

Zu den Vorteilen dieses Ansatzes gehören:

• Schnelligkeit der Installation & ROI: Best-of-Breed-Lösungen, die sofortige Konnektivität zu Altsystemen bieten, können ohne Ausfallzeiten installiert werden. Sie sind so konzipiert, dass sie eine Vielzahl von Legacy-Protokollen unterstützen, so dass sie wahrscheinlich fast sofort Ergebnisse liefern. Neue IoT-fähige Sensoren sind so konzipiert, dass sie einfach zu installieren und zu verwenden sind.
• Verfügbarkeit von Fachwissen: Systemintegratoren sind im Allgemeinen sehr vertraut mit diesen Systemen. Ein lokaler Systemintegrator kann Sie wahrscheinlich leicht durch den Prozess führen - oder ihn ganz übernehmen - und das zu angemessenen Kosten.
• Individuelle Anpassung: Best-of-Breed macht die IoT-Implementierung sehr anpassbar. Eine neue Maschine kann Hunderte von Sensoren haben, von denen nur einige wenige für ein bestimmtes Unternehmen von Nutzen sind. Durch das Hinzufügen von Sensoren von Drittanbietern zu einer älteren Maschine können Benutzer nur die Informationen abrufen, die sie wirklich benötigen. Auch Konnektivitätslösungen und IoT-Gateways sind in der Regel modular aufgebaut, so dass Unternehmen nur für die Funktionen zahlen, die sie benötigen.

IIoT-Lösungen von Drittanbietern können aber auch Nachteile mit sich bringen, wie z. B.:

• Bandbreiten- und Wireless-Probleme: Diese Lösungen sind in der Lage, riesige Datenmengen zu erfassen, was Bandbreite erfordert, die zusätzliche Kosten verursachen kann. Edge-basierte Verarbeitung - die ein Down-Sampling oder zusammenfassende Analysen ermöglicht, bevor die Informationen an eine IoT-Lösung gesendet werden - hilft, dieses Problem zu entschärfen.
• Systemwartung: Je nach Anzahl der Sensoren von Drittanbietern, die für die Konnektivität benötigt werden, könnte dieser Ansatz zu Problemen bei der Systemwartung führen. Eine von einem Systemintegrator geleitete Implementierung oder der Kauf aller Sensoren von einem einzigen Anbieter, der Support bietet, kann die Wartung erleichtern.

IoT-spezifische Überlegungen für Best-in-Breed-Konnektivitätslösungen

Konnektivität: Diese Lösungen sind so konzipiert, dass sie eine nahtlose Datenkommunikation zwischen unterschiedlichen Softwareanwendungen, Maschinen, Geräten und Protokollen ermöglichen. Darüber hinaus geht ein Best-of-Breed-Ansatz oft über die reine Konnektivität hinaus und umfasst die Aggregation von Daten über eine einzige Anwendung, die den wichtigen Aspekt der Datensynergie bei der IoT-Befähigung unterstützt.

Flexibilität: Best-of-Breed-Lösungen bieten erweiterbare Funktionen, die eine Vielzahl von Branchen und Anwendungsfällen abdecken. Es gibt immer mehr IoT-Sensoren auf dem Markt, die speziell auf verschiedene Branchen und KPIs ausgerichtet sind.

Skalierbarkeit: Der Best-of-Breed-Ansatz bietet den Benutzern einen einzigen Zugangspunkt zu ihren Daten. Wenn ein neuer Rechner online geht oder eine neue Anwendung installiert wird, muss nur eine einzige Verbindung hergestellt werden - und nicht eine komplexe Matrix von Verbindungen.

Kosteneffizienz: Diese Lösungen wurden entwickelt, um die Lebensdauer von Altgeräten zu verlängern, so dass selbst die veraltetsten Geräte weiterhin neuen Wert und neue Daten liefern. Die Kosten für die Lösung selbst sind in der Regel flexibel - die Preispunkte können sich ändern, wenn Komponenten hinzugefügt oder entfernt werden.

Allgemeine Vorteile für das Unternehmen: Best-of-Breed-Lösungen sind IoT-fähig und reichen über die Fabrikhalle hinaus, um Einblicke in die Betriebsdaten des gesamten Unternehmens zu ermöglichen. Die Auswirkungen auf das Unternehmen als Ganzes hängen davon ab, wie die Daten genutzt werden. Durch die Erfassung integrierter Daten von alten und modernen Maschinen hat dieser Ansatz jedoch das Potenzial, die Entscheidungsfindung auf allen Ebenen eines Unternehmens zu verbessern.

Option Drei: In-House-Lösungen

Eine Lösung, die von internen Mitarbeitern und technischen Ressourcen erstellt wird. Interne Projekte werden intern unterstützt und mit Blick auf die spezifischen Ziele der Organisation erstellt.

Zu den Vorteilen einer Inhouse-Lösung gehören:

• Anpassungsfähigkeit: Oftmals der ausschlaggebende Faktor für diese Entscheidung: Inhouse-Lösungen lassen sich unbegrenzt an die Bedürfnisse eines Unternehmens anpassen. IT- und Betriebsteams arbeiten zusammen, um brauchbare Lösungen zu entwickeln, die auf die spezifischen Daten zugreifen, die für neue IoT-Anwendungsfälle erforderlich sind.
• Kleiner Maßstab: Dieser Ansatz beginnt oft im Kleinen mit Proof-of-Concept-Projekten, die dann auf andere Maschinen, Zellen, Arbeitsplätze und Linien ausgeweitet werden. Für Unternehmen, die vom ROI des IoT überzeugt werden müssen, kann diese Methode helfen, interne Unterstützung zu mobilisieren.
• Schnelligkeit der Installation & ROI: Eine interne Lösung erfordert in der Regel zunächst die Bereitstellung von Ressourcen und deren Einarbeitung in die Technologie. Der Betrieb kann in der Regel fortgesetzt werden, während diese Hintergrundrecherche durchgeführt wird, so dass Unternehmen nicht die gleichen Ausfallzeiten wie bei einem Rip-and-Replace-Szenario haben, aber die Einarbeitung der Entwickler in neue Protokolle und Technologien kann Monate dauern.

In-House-Lösungen bergen aber auch Nachteile wie z.B.:

• Konnektivität vs. Anwendung: Nachdem eine alte Anlage angeschlossen ist, müssen die Daten irgendwo hin. Das Sammeln von Daten ist eine Herausforderung, aber sie anzuzeigen, zu analysieren oder anderweitig in verwertbare Informationen umzuwandeln, ist eine andere. Fachkräfte können schwer zu finden und teuer sein.
• Wartung und Fachwissen: Sobald der Wert einer IoT-Lösung voll zum Tragen kommt, werden Abteilungen und Mitarbeiter neue und innovative Anwendungsfälle ausprobieren wollen. Eine unternehmensinterne Lösung muss immer wieder verbessert werden und erfordert Fehlerbehebung. Interne Experten sind oft gut darin, eine bestimmte Art von Konnektivität aufrechtzuerhalten, können aber nicht ohne Weiteres über die anfänglichen Ziele hinausgehen und haben oft nur begrenzte Kenntnisse über die organisationsweiten Vorteile des IoT.

IoT-spezifische Überlegungen für In-House-Lösungen

Konnektivität: In-House-Ansätze sind sehr unterschiedlich - und das gilt auch für das Fachwissen über Konnektivität. Ein Experte kennt sich vielleicht gut mit einem bestimmten Protokoll oder Sensortyp aus, verfügt aber möglicherweise nicht über das nötige Fachwissen für andere Konnektivitätsanforderungen.

Flexibilität: Diese Projekte sind unendlich flexibel und werden nur durch Zeit und Ressourcen begrenzt.

Skalierbarkeit: Eine unternehmensinterne Konnektivitätslösung, die auf viele der gleichen Gerätetypen angewendet wird, dient nicht unbedingt als Konnektivitätsplattform für zusätzliche Geräte und Anwendungen - es sei denn, sie ist ausdrücklich so konzipiert. Die Einführung neuer Protokolle in der Zukunft bedeutet, dass die unternehmenseigene Lösung möglicherweise mehr Entwicklungsarbeit erfordert.

Kosteneffizienz: Die Verwendung einer internen Methode gewährleistet, dass die externen Kosten begrenzt sind. Interne Kosten lassen sich jedoch nur schwer verfolgen, und es ist oft schwierig, die Gesamtkosten einer internen Lösung zu vergleichen. Während Drittanbieter die Preise niedrig halten können, indem sie ihre Kosten auf mehrere Kunden verteilen, tragen Unternehmen, die in den Aufbau ihrer eigenen Lösungen investieren, alle Entwicklungskosten allein.

Allgemeine Vorteile für das Unternehmen: Ein unternehmensinterner Ansatz stellt sicher, dass die spezifischen Ziele eines Unternehmens erreicht werden, und die Verwendung interner Ressourcen gewährleistet, dass Techniker möglicherweise schneller verfügbar sind, um Änderungen vorzunehmen. Allerdings können die Anforderungen an das interne IoT-Aufbauteam höher sein, als es langfristig erfüllen kann, da es für Fehlerbehebungen, Fehlersuche, Schulungen, Produktverbesserungen und Wartung zuständig ist.

Nächste Schritte zur Integration von Altdaten in das IoT

Jeder Hersteller, der auf dem heutigen Markt wettbewerbsfähig bleiben will, braucht die Datensynergie, die durch eine IoT-vernetzte Fabrik möglich ist. Wenn man den Status quo der alten Maschinen beibehält, werden einige Hersteller zurückbleiben, während andere das IoT zur Steigerung von Produktivität, Betriebszeit und Effizienz nutzen.

Alle oben beschriebenen Strategien werden dazu beitragen, den Nutzen Ihrer Altgeräte zu erhöhen und ihre Daten durch eine IoT-gesteuerte Integration zu optimieren. Aber der beste Ansatz beginnt mit Ihren spezifischen Zielen und der Bestimmung der richtigen Kompromisse für Ihr Unternehmen.

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