Entwürfe für das ‘Internet of Things’ in der Herstellung · Kurzfassung Verbundene Geräte, ermöglicht durch das Internet of Things (IoT), sind hier, um zu bleiben - und dieser

Entwürfe für das ‘Internet of Things’ in der HerstellungDie stärkere Verknüpfung virtueller und physischer Maschinen bietet das Potential, die Wertschöpfungskette im verarbeitenden Gewerbe nachhaltig umzugestalten - vom Zulieferer bis zum Kunden und an jedem Berührungspunkt entlang des Weges.

KurzfassungVerbundene Geräte, ermöglicht durch das Internet of Things (IoT), sind hier, um zu bleiben - und dieser Trend wird weiter zunehmen. Das IoT bietet noch nie dagwesene Möglichkeiten für unterschiedliche Branchen und Prozesse. Führungskräfte investieren bereits in IoT-Lösungen und profitieren von den Vorteilen. Ein Beispiel ist der Fall von Lido Stone Works, die mit der Unterstützung des IoTs schlanke Lösungen automatisierten, Umsätze um 70% erhöhten und die Produktivität um 30% verbesserten.

Logistikfirmen und Hersteller im Automobilbereich und darüber hinaus implementieren IoT-Konzepte, um automatisierte und nahtlose Transaktionen zu erzeugen. Für das Entwerfen neuer Geschäftsmodelle, die IoT-fähige Kapazitäten unterstützen, benötigen Unternehmen einen mehrgleisigen Ansatz, der eine Vielzahl von Technologien zusammenbringt - beginnend mit einem Geschäftsmodell und einem Anwendungsfall.

Um Transaktionen des IoTs zu automatisieren, müssen Unternehmen Sensoren einsetzen, mit mehreren Geräten kommunizieren und fortgeschrittene Analytik implementieren, um messbare Erkenntnisse herauszufiltern. Um all dies zu erreichen, wird ein anderer Ansatz benötigt: einer, der gestalterisches Denken umfasst.

Dieses White Paper präsentiert Grundsätze des Ansatzes, der benötigt wird, um das IoT zu optimieren. Organisationen müssen ihre IoT-basierten Lösungen anpassen, um die Wertschöpfung voranzutreiben und bessere Erfahrungen für Kunden zu erzeugen. Da diese Anwendungen sehr zielgerichtet sein müssen, skizziert dieses Dokument auch branchen- und funktionsspezifische Möglichkeiten des IoT.

2 KEEP CHALLENGING June 2014

ENTWERFEN FÜR DAS ‘INTERNET OF THINGS’ 3

4 KEEP CHALLENGING Mai 2015

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Die Code Halo-Denkweise anwendenDas IoT steht für ein Szenario, in dem jedes Objekt oder “Ding” einen integrierten Sensor hat und in der Lage ist, seinen Status automatisch an andere Objekte und automatische Systeme innerhalb der Umgebung zu kommunizieren. Jedes Objekt repräsentiert einen Knotenpunkt in einem virtuellen Netzwerk, der ständig umfan-greiche Daten zu sich und seiner Umgebung übermittelt — die digitalen Fußab-drücke, die wir “Code Halo” nennen. Produkte, die über diese Fähigkeit verfügen, werden oft als neue Generation vernetzter Produkte bezeichnet; Beispiele schließen Smart Grid, vernetzte Autos und vernetzte und miteinander verbundene Fabriken ein. Sie alle stellen Variationen desselben zugrundeliegenden Konzepts dar. Zum IoT kann auch eine Person mit Herzmonitor-Implantat gehören. Dieses Implantat überwacht die Gesundheit des Patienten ständig und schlägt im Falle eines Notfalls Alarm.

Weitere Beispiele sind Automobile, deren eingebaute Sensoren eine Warnung an das Mobiltelefon des Besitzers senden, wenn der Reifenluftdruck niedrig ist, Präzisions-Landwirtschaftsgeräte, die je nachdem wie ein Feld beschaffen ist, die Art zu Ernten anpassen oder ein Heimsystem, das Temperatur und Beleuchtung, abhängig vom gemessenen Aktivitätsniveau, ändert. In einem kürzlich veröffentlichten Bericht wird gemäß Gartner, die “installierte Basis an Dingen (PCs, Tablets und Smartphones ausgeschlossen) auf bis zu 26 Milliarden Stück im Jahr 2020 anwachsen - ein fast dreißigfacher Anstieg von 0,9 Milliarden Einheiten im Jahr 2009.” Dies übertrifft sogar das Wachstum von Mobil- und Computergeräten, wie in Abbildung 1 illustriert. Bedeutsam ist, dass Code Halos, die Produkte umgeben, Unternehmen einen noch nie dagewesenen Zugang und Erkenntnisse bei der Produktnutzung bieten können.

Das erwartete Wachstum der “Dinge” in den nächsten Jahren — gekoppelt mit der erwarteten Kostenreduzierung bei der Ausstattung von Konsumprodukten mit grundlegenden IoT-Kapazitäten - bedeutet, dass die Mehrheit der Geräte mitein-ander vernetzt sein wird. Wir erleben, wie Unternehmen Online-Anpassungstools und Angebotsgenerierung verwenden, um Produkte zu konfigurieren und zu verkaufen.

Der Wachstum der “Dinge” wird rapide steigen

Quelle: Gartner (November 2013)

Verbundene Rechner, Smartphone, Tablet IoT

Milliarden im Einsatz

Einer unserer Kunden (ein diversifiziertes Herstellungsunternehmen) ermöglicht seinen Kunden, das Design von Autos zu konfigurieren und geschätzte Preis-vorschläge zu erhalten. Diese Information wird an die lokalisierten Produktions-betriebe übermittelt, um die Lieferkette zu optimieren, ein kosteneffizientes Auftragswesen voranzutreiben und die Sichtbarkeit der Liefertermine in Echtzeit anzubieten. Einiges davon ist nicht unbedingt neu — viele Organisationen haben Sensoren für die Sammlung von Informationen während des größten Teils des vergangenen Jahrzehnts verwendet. Was jedoch anders ist, ist der hohe Grad an Kompatibilität zwischen den Geräten, das Potential für Information, mehrere Plattformen zu überwinden, und das Aufkommen einer Technologie, die Unterne-hmen erlaubt, größere Datenvolumen zu verwalten und tief versteckte Muster zu entdecken.

Wie das IoT Informed Manufacturing ermöglichtEine Organisation mit Informed Manufacturing enthält vier Elemente: informierte Produkte, Prozesse, Menschen und Infrastruktur. Diese wesentlichen Elemente der Herstellung konvergieren wie nie zuvor und erzeugen einen stärker automatisi-erten, intelligenteren und rationelleren Herstellungsprozess (siehe Abbildung 2).

• Produkte: Fortgeschrittene Sensoren, Steuerelemente und Softwareanwendun-gen arbeiten zusammen, um Echtzeitinformationen zu erhalten und zu teilen, während die fertigen Waren ihren Weg entlang der Produktionsstraße gehen. Informierte Produkte werden Maschinen dazu befähigen, autonom zu handeln.

• Menschen: Durch die Verbindung von Menschen quer durch alle Geschäftsfunk-tionen und Länder hinweg und durch deren Versorgung mit relevanten Informa-tionen in Echtzeit, werden “informierte Menschen” intelligentes Design, Betrieb und Wartung, als auch Dienstleistungen und Sicherheit höherer Qualität liefern.

• Prozesse: Mit der Verstärkung des bidirektionalen Informationsaustausch quer durch die globale Wertschöpfungskette im verarbeitenden Gewerbe - vom Lief-erant zum Kunden - führen informierte Prozesse zu einer flexiblen und anpas-sungsfähigen Versorgungskette.


InformierteProdukte

InformierteProzesse

InformierteMenschen

InformierteInfrastruktur

Die Anatomie einer informierten Herstellungsfabrik

Abb. 2


• Infrastruktur: Durch die Verwendung smarter Infrastruktur-Komponenten, die über eine Schnittstelle mit mobilen Geräten, Produkten und Menschen verfügen, kann die informierte Infrastruktur komplexe Angelegenheiten besser managen und die effizientere Herstellung von Produkten ermöglichen.

IoT: Versprechen und Potential

Die Verbreitung verbundener Geräte ist nicht auf bestimmte Branchensegmente oder Wertschöpfungsketten-Prozesse begrenzt. Vielmehr findet dieses Konzept Anwendungspotential quer durch unterschiedliche Segmente in der Herstellung und der Logistik innerhalb der Wertschöpfungskette.

Es schafft Möglichkeiten über verschiedene Branchen hinweg:

• Transportwesen und Logistik: Traditionell basieren Logistik und Vertriebs-netze auf einer Kombination von Material- und Informationsfluss zwischen den Teilnehmern der Lieferkette. Das Netzwerk enthält verschiedene Knotenpunkte. Alle Knotenpunkte benötigen manuelle Eingriffe für Entscheidungen, Aktionen und Problemlösungen. Stellen Sie sich nun ein Szenario vor, bei dem Produkte Sensoren und integrierte Kennzeichnungen haben. Während Sie sich durch die Lieferkette bewegen, interagieren deren Code Halos mit verschiedenen Partner- und mit verschiedenen Systemen in Lagern und Verteilungszentren. Der Materi-alfluss wird komplett autonom gesteuert und Entscheidungen werden aufgrund von Informationen gemacht, die durch Lesegeräte überall in der Lieferkette erfasst werden.

• Energie- und Versorgunsunternehmen: Ein Netzwerk von “smart grids”, intel-ligenten Meßgeräten und intelligenten Geräten, kommuniziert ständig mitein-ander, um Lastenausgleich und Spitzennivellierungen des Energieverbrauchs zu gewährleisten - bis hinunter zur Geräteebene. Um die Nachfrage während Ho-chbetriebszeiten zu reduzieren, kommunizieren intelligente Netzwerke mit den Geräten, wenn die Energiennachfrage hoch ist und verfolgen, wieviel Energie wann verbraucht wird. Diese Technologien ermöglichen es Versorgungsunterne-hmen auch den Verbrauch zu reduzieren.

Road Trains - Fahrzeugkolonne

Abb. 3

FührendesFahrzeug

FolgendesFahrzeug

UnabhängigesFahrzeug


Durch die direket Kommunkation mit den Geräten, können Systemüberlastun-gen verhindert und die Gesamtkosten von Energieerzeugung und -verbrauch optimiert werden. Beispiele schließen die Reduzierung des Stromverbrauchs bei elektrischen Fahrzeugen während Spitzenzeiten und die Erleichterung des Ladungsflusses vom Fahrzeug zum Netz mit ein.

• Automobilindustrie: Im Automobilbereich verändert das Konzept des “vernetzten Autos” den Status Quo. Neue Fahrzeugmodelle generieren während des Betriebs ständig Daten; diese Daten können auch verwendet werden, um automatisch mit anderen Fahrzeugen (Vehicle-to-Vehicle, oder V2V) und mit In-frastrukturen (Vehicle-to-Infrastructure, oder V2I) zu kommunizieren und so das allgemeine Fahrerlebnis und die Sicherheit zu verbessern. Ein entsprechendes Beispiel ist das Projekt SARTRE (oder “safe road trains for the environment”), das eine Vorreiterolle bei der sicheren Kolonnenbildung von Fahrzeugen ein-nimmt. Abbildung 3 (vorherige Seite) zeigt, wie Fahrzeuge über elektronische Signale miteinander verbunden sind und nur das anführende Fahrzeug durch einen Fahrer aktiv gesteuert wird; das führende Fahrzeug zieht die anderen mit sich wie ein Zug. Teilnehmende Unternehmen sind der Auffassung, dass Unfälle deutlich reduziert werden können, wenn sich dieses Konzept etabliert. Alle Teile der Wertschöpfungskette in der verarbeitenden Industrie werden von der grundlegenden Durchdringung mit digitalen Sensoren profitieren, da diese sowohl die erweiterte Sichtbarkeit und bessere Kontrolle des Produktions- ablaufs, als auch die stärkere Automatisierung von Aufgaben ermöglichen. Wie in Abbildung 4 dargestellt, bieten Anwendungen, die die IoT-Prinzipien entlang der Wertschöpfungskette umfassen — von Forschung und Entwicklung, über Beschaffung, Produktion, ausgehende Logistik, bis zu Marketing und Ver-trieb — große potentielle Vorteile.

Abb. 4

IoT Geräte

Vorteile

M2M Interfaces Smarte Geräte

Big Data AnalyticsRFID, QR

Proaktive Wartung

Sicherheit und Effizienz

Selbst-kontrollierte Maschinen

Wertschöpf-ungskette

Komplexe Automatisierung: Schnelle, Echtzeit-Registrierung unvorhersehbarer Bedingungen und unmittelbare Antworten.

Vernetzte Versorgungskette: Beteiligte können gegenseitige Abhängigkeiten, Materialfluss und Herstellungszykluszeiten verstehen.

Sichtbarkeit in der Fabrik: Information wird an Entscheidungsträger geliefert

Produktdesign: Features sind im physischen Objekt integriert oder bleiben in der Cloud.

IntelligenteSensoren

Unternehmens-apps

Verfolgung: Bewegung der Produkte

Ausgehende LogistikBeschaffung Marketing & Sales ProduktionForschung &Entwicklung

IoT Anwendungen quer durch die Wertschöpfungskette


Eine Reihe von Möglichkeiten besteht auch bei funktionalen und prozes- bezogenen Kernbereichen. Diese Möglichkeiten sind nur durch die Fähigkeit der Unternehmen, aus der riesigen Menge granularer, zeit-gestempelter Daten, die durch in Produkte und Geräte integrierte Sensoren erzeugt wird, die richtigen Informationen abzuleiten, begrenzt.

• Vernetzte Versorgungskette (siehe Abb. 5): Durch die Verbindung der Produktionsanlage mit den Lieferanten können alle Beteiligten Zusammenhän-ge, Materialfluss und Prozesszykluszeiten nachvollziehen. IoT-Systeme können, während sie sich durch die Versorgungskette bewegen, örtliche Verfolgung, ferngesteuerte Bestandsüberwachung des Inventars und automatische Berich-terstellung des Materialverbrauchs ermöglichen. Die Erkenntnisse aus vorhersa-genden Analytics, die auf Echtzeitdaten basieren, helfen den Herstellern dabei, Probleme zu identifizieren, bevor sie aufkommen, verringern Inventarkosten und können möglicherweise auch Kapitalbedarf reduzieren. Ein Beispiel für vernetzte Lieferketten ist die Lieferketten-Instrumentation von Dell, die sich vom Kunden bis zu den Lieferanten erstreckt. Auf Kundenseite stellt Dell sicher, dass sich alle Mitarbeiter mit Kunden befassen, um ihnen dabei zu helfen, die Auswahl zu treffen, die ihren Bedürfnissen am nächsten kommt. Diese Aufträge werden dann an die OptiPlex Herstellungsanlage geleitet, die in der Lage ist mehr als 20.000 maßgeschneiderte Produkte zusammenzusetzen. Nachdem die Kundenaufträge eingetroffen sind, werden sie in der Teilebene über Echtzeit-Terminplanung in der Fabrik und Bestandsverwaltung konsolidiert. Dells IoT-Potential ermöglicht es dem Unternehmen nicht nur, alle zwei Stunden einen überarbeiteten Herstellungsplan auszugeben, sondern auch die Kom-munkation (mit Zeitstempeln) an die Lieferanten, um sicherzustellen, dass benötigte Materialien an bestimmte Gebäude, Ladetore und Fertigungsstraßen geliefert werden.

Vernetzte Versorgungskette

Abb. 5

Materialfluss

Informationsfluss

• Rohmaterialbestände • Verträge• Transitlevel

• Rohmaterialbestände• BOM check

• Prozessbeginn• Verfügbarkeit der Maschine

• Prozessstatus•• Erwartete Fertigstellung

• Fertigstellung des Auftrags• Bestandsaufbau

• Lagerbestand• Ablauf Zeit

• Transit Bestand• Ausfälle• Verzögerungen• Versandzeit • Nachfrageinformationen

• Aufträge• Rücksendungen

Transit Bestände

Bestandfertiger WarenAusgeliefertLieferanten-

netzwerkRohmaterial

Inventar Produktionsphasen Kunde


• Steuerungsautomatisierung auf Maschinenebene (siehe Abb. 6): Die IoT- Daten und das Netzwerk sorgen für Vernetzungsfähigkeit zwischen Produk-tions- und Managementebene, welche die Automatisierung bestimmter Prozesse ermöglicht. Der Eingriff durch Menschen, der bei Problemen oder Abweichungen nötig ist, wird reduziert. Zusätzlich können Sensoren ständig die Betriebsparameter, wie Temperatur, Druck, Ausrichtung oder Dicke auf Prozessebene messen und diese Daten an eine entfernte Steuerungseinheit senden. Wenn Abweichungen jenseits voreingestellter Kontrollparameter gemessen werden, kann die Steuerungseinheit automatisch Instruktionen an die Ak-toren schicken, um den Prozess anzupassen. Das IoT ermöglicht solche Feed-backschleifen fast in Echtzeit, um so die Notwendigkeit aktiver menschlicher Eingriffe und damit verbundene Verzögerungen zu eliminieren. Das IoT kann auch die Sichtbarkeit der Produktionsebene fördern, indem Statusmeldungen kontinuierlich an mehreren Kontrollpunkten zur Verfügung gestellt werden. Von den Vorteilen der verbesserten Sichtbarkeit profitiert sowohl das Unternehmen als auch Drittanbieter. Zulieferer werden bessere Einsichten in den Material-verbrauch auf Produktionsebene haben und Bestände können rechtzeitig aufgefüllt werden, um sowohl Kosten aufgrund fehlenden Bestands, als auch aufgrund von Lagerhaltung zu vermeiden. In solch einem Szenario hat Apo-tex, ein pharmazeutischer Hersteller aus Kanada, seine Herstellungsprozesse aufgerüstet, um manuelle Prozesse zu automatisieren und nicht-integrierte Systeme abzuschaffen. Dies beinhaltete eine konsistente Serienfertigung (d.h. automatische Material-findung, Ergänzung von Inhaltsstoffen zur richtigen Zeit und Kommunikation mit dem zugeteilten Betreiber) durch die Einführung automatisch gesteuerter Fahrzeuge, RFID-Verfolgung, Sortierung und der Verfolgung des Prozessflusses. Das Endergebnis: Das Unternehmen hat Einsicht in den Herstellungsbetrieb in Echtzeit.

Einsicht Produktionsebene

Abb. 6

Anlieferung derRohmaterialien

Aktueller Bottleneck

LangsamereVerarbeitungszeiten

Unternehmens-Dashboard• Effizienz der Anlage• Bestellungs- Compliance• Kritische Lieferung

Maschinenausfall

Lieferanten• Materialanforderung• Abweichungen des Lagerbestands

Transport• Ladungsanforderung• Rechtzeitige Lieferung• Lieferrückstand

Voraussichtlich abgeschlossenheute um 17 Uhr

Mehr als 30 min. Wartezeitfür das nächste Batch

Verpackungsmaterialgeht um 19 Uhr raus

Bestellung wartend -wird zwei Tageverzögert geliefert

Kundenkritischer Auftragausstehend für die nächste Maschine

Stapelung undVerarbeitung


Diese Umgestaltung zur IoT-Denkweise erhöhte die Produktivität und schuf grundlegende Vorteile. Die Anlage wurde außerdem durch die “International So-ciety for Pharmaceutical Engineering” als “Facility of the Year” ausgezeichnet. Die Auszeichnung wird weltweit an Führungskräfte verliehen, die einen hohen Grad an Qualität und Kreativität im Anlagendesign demonstrieren und bedeu-tende Vorteile in der Produktion, Sicherheit und Qualität bei gleichzeitiger Kostensenkung schaffen.

• Fernüberwachung und Management kritischer Aktiva (siehe Abb. 7): Während die dezentrale Anlagenüberwachung seit Jahrzehnten existiert, verbessert sich die Fähigkeit korrigierende Steuerbefehle zu erteilen rasant. Folglich haben Anlagenlieferanten eine direktere Rolle im Betrieb und in der Wartung von Fertigungsanlagen – vorausgesetzt sie machen sich neue Dienst-leistungsangebote und Geschäftsmodelle zu Eigen. Modelle könnten sich eher mit Betriebszeiten als mit Anlagenverkäufen beschäftigen, und der Käufer kann die Anlage als „as-a-service“ Angebot nutzen. Dies wird völlig neue und sehr enge Geschäftsbeziehungen zwischen Herstellern und ihren Lieferanten erzeugen. Ein führendes Beispiel in der Industrie ist das Modell der Wartungskosten pro Flugstunde von GE für dessen Luftfahrtgeschäft.

• Energiemanagement und Ressourcenoptimierung: Energie ist einer der größten Faktoren für die Gemeinkosten von Produktionsstätten. Mehrere Initiativen folgen dem Ansatz, den Energieverbrauch zu senken. Einige davon beinhalten die Nutzung alternativer Energiequellen. IoT-Systeme und die Au-tomatisierung von Umweltkontrollen wie HVAC und Elektrizität können zusätzli-che Kostenersparnisse für Hersteller generieren. Bestimmte IoT-fähige HVAC-Systeme bieten auch integrierte Wetterinformationen und vorausschauende Analysen an, um den Herstellern dabei zu helfen, Ausgaben zu verstehen und die Energienutzung zu planen.

Dezentrale Anlagenüberwachung

Abb. 7

Rechnungsstellung Beratung

Maschinennutzungsplan

• Gesamte Laufzeit: 60 Stunden• Hergestellte Einheiten: 30• M1 und M10 benötigen Wartung• M5 Ausfall

• Produktmischung• Maschinenlaufzeit• Verfügbarkeit der Arbeitskräfte• Materialbestand• Maschinenbetriebszeit• Teilerzeugnisbestand

• Produktionsplan• Maschinennutzungsplan

Maschinen-belastung

• Maschine außer Betrieb: 30 Stunden• Eingeplant für Nachtschicht• Neuinstallation bei Anlage 1 nötig

• Erzeugte Einheiten: 500• Maschinenschaden: Einheit 1

• Maschinenwartungsplan• Festkosten-Amortisierung• Sonstige Ausgaben

• Preismodelle• Preislistenplan• Nutzungsplan

MaschinenLeistungsbericht

Smarte HVAC-Konzepte werden neben der Herstellung auch in anderen Branchen, wie bei Gebäude- und Heim-Managementsystemen, angewendet. Einige führende Unternehmen wie Johnson Controls und Honeywell bieten komplette Automatisierungssysteme an. Googles aufsehenerregende Milliarden-Akquise von NEST bestätigt das wachsende Interesse an smarter, energiesparender Automatisierung, die durch das IoT gesteuert wird.

• Proaktive Wartung (siehe Abb. 8): Hersteller haben das Konzept präventiver und zustandsorientierter Überwachung weitgehend angenommen, aber viele haben diese Programme noch nicht vollständig implementiert. Geräte, die in einem bestimmten Temperaturbereich betrieben werden müssen, können durch Sensoren aktiv überwacht werden, so dass aufgezeichnet wird, wann der Bereich verlassen wird. So lassen sich Fehlfunktionen verhindern. Die Messung von Vibrationen, um Betriebsabläufe zu entdecken, die sich außerhalb der

Vorgaben befinden, ist ein weiteres Beispiel.

Designherausforderungen bestehenDas IoT bietet eine wertvolle Möglichkeit für alle Industrievertikalen und über Prozesse hinweg. Besonders in der Produktion kann das IoT die Entscheidungs-findung entlang der Wertschöpfungskette verbessern und automatisieren. Bevor das volle Potential des IoTs realisiert werden kann, muss jedoch eine ganze Reihe an Herausforderungen angegangen und bewältigt werden.

StandardisierungEin wesentliches Problem sind die zahlreichen Netzwerke, die in Silos betrieben werden. Diese Netzwerke dienen verschiedenen Zwecken und sind deshalb unter-schiedlich aufgebaut.


Proaktive Wartung

Abb. 8

Schlüsselergebnisse & prozessfähige Artikel Datenerfassung, Synthese,Prozessgrundlagen & Alarmstufen

Fehlervorbeugung undproaktive Behebung

Asset LebenszeitWartungsplan

Ungeplante Wartungüber 50 Stunden

Niedriger Kraftstoffstand -Luftschleusen Check

Karosserievibration über 10mm

Niedriger hydraulischer Öldruck Hydraulische Temperatur bei 80 *C ErsatzteilePlanung

Betriebswartung undSynchronisierung


IoT-Anwendungen werden oft für besondere Zwecke innerhalb einer bestimmten Domain erstellt und bieten in anderen Bereichen nur begrenzt Anwendung. In Zukunft sollen auch Schnittstellen standardisiert sowie Lösungen verschiedener Ebenen (z.B. Kommunikation und Service Levels) verfügbar gemacht werden. Der Zugriff über verschiedene Plattformen fördert die Integration und Skalierbarkeit.

Die ersten Schritte in diese Richtung sind bereits unternommen; zum Beispiel sollen Initiativen wie der internationale Standard für die Registrierung von Metadaten (ISO/ IEC 1179) und dessen Implementierung (z.B. das Universal Data Element Framework, bzw. UDEF der OpenGroup) die semantische Kompatibilität zwischen strukturierten Daten unterstützen.

Sicherheit und PrivatsphäreMit Hyperkonnektivität werden die Daten des IoT wertvoller und schneller. Außerdem umfassen sie mehrere Kategorien (z.B. strukturiert, unstrukturiert und semi-strukturiert). Sicherheit und Datenschutz werden in dieser Umgebung noch kritischer. Geräte müssen im Netzwerk gesichert sein und Nutzer müssen sich sowohl mit ihren personenbezogenen Daten, als auch bei Kontrollen des Datenflus-ses und dem Austausch sensibler Unternehmensdaten sicher fühlen.

InfrastrukturDas IoT benötigt komplexe Verbindungen zwischen Hardware, wie z.B. Sensoren und Aktuatoren, und Software, die auf Montageebene arbeitet. Die Auswirkungen, vor allem bei der Datenspeicherung, scheinen offensichtlich; Durch die Menge erfasster und übermittelter Daten benötigen Unternehmen viel mehr Kapazität, um Informationen zu speichern. Eine andere Dimension ist aber die Art der Daten, die das IoT erfasst. Auf den ersten Datentyp — große Dateien, wie Bilder und Videos — wird traditionsgemäß sequentiell zugegriffen. Auf den zweiten Datentyp, der aus Milliarden kleiner Dateien besteht, die durch Sensorendaten erzeugt wurden, muss auf Zufallsbasis zugegriffen werden. Die Datenzentren der Zukunft müssen sich der doppelten Herausforderung von Speichereffizienz und dem effektivem Abruf großer Datensätze stellen.

AnalyticsUnternehmen werden über die Fähigkeit verfügen müssen, diese Menge an Daten in anschauliche Erkenntnisse umwandeln zu können. Wenn man das Wachstum des Datenvolumens des Internets berücksichtigt, wird dies wahrscheinlich die größte Herausforderung für viele Hersteller. Nach Schätzungen der Stanford University werden weltweit ungefähr 1.200 Exabytes pro Jahr generiert. Würde man diese Daten auf 32GB-iPads speichern und diese aufeinanderstapeln, der Stapel (bestehend aus 40,3 Milliarden iPads) würde den Mond erreichen. Außerdem wird erwartet, dass die Datenmenge um 40% pro Jahr wachsen wird – das wird zu einer Datenmenge von ca. 35 Zettabytes bis zum Jahr 2020 führen — das entspricht 1.000 Empire State-Buildings, voll mit 64GB-USB-Laufwerken. Es ist kein Wunder, dass Unternehmen investieren, um Dinge mit dem Internet zu verknüpfen. Sie sehen das Potential, unternehmenskritische Erkenntnisse aus diesen Daten zu generieren. Viele Unternehmen haben damit bereits begonnen.

Zum Beispiel hat der Öl-Gigant BP tausende Fitbit-Geräte an Mitarbeiter verteilt, um deren Aktivitätslevel zu verfolgen. Basierend auf den erfassten Daten war das Unternehmen in der Lage, die Kosten der Gesundheitsversorgung auf ein Niveau zu senken, das 6% unter dem nationalen Durchschnitt in Großbritannien liegt.


Mit dem IoT weiterkommenAuch wenn die Herausforderungen überwältigend scheinen, können die folgenden Schritte Unternehmen dabei helfen, ihren IoT-Prozess auf Touren zu bringen und wettbewerbsfähige Unterscheidungsmerkmale aufzubauen.

• Schritt 0: Analyse der Sensorenarchitektur.

> Bewerten Sie die bereits in Ihren Produkten integierten Sensoren.

> Stellen Sie Vergleichsmessungen in der Produktkonfiguration mit Angeboten von Wettbewerbern an.

> Bewerten Sie die Komponenten und Lieferantenteile nach integrierten Sensoren.

> Bewerten Sie die menschliche Beteiligung bei Ihren Produkten und Dienstleistungen.

• Schritt 1: Erstellen Sie eine IoT-Vision, maßgeschneidert für Ihr Unternehmen.

> Schätzen Sie den ROI basierend auf Umsatzmodellen, Effizienzeinsparungen und Produktdifferenzierung ab.

> Entwerfen Sie einen Blueprint für das mit Ihrem Unternehmen verbundene Umfeld, einschließlich Lieferanten, Händlern, Arbeitskräften und Partnern.

> Prozess: Skizzieren Sie einen Kundenerfahrungs-Entwurf, um die IoT-Vision zu erreichen.

• Schritt 2: Initiieren Sie Engagement und Mitarbeiterkommunikation.

> Integrieren Sie Mitarbeiter, Kunden, Prozessverantwortliche, Betreiber und Partner in das IoT-Programm.

> Kommunizieren Sie mit allen Beteiligten, um Feedback zu Berührungspunk-ten und potentiellen Vorteilen zu erhalten, so dass eine Win-Win-Situation für alle involvierten Personen entsteht.

• Schritt 3: Konzentrieren Sie sich auf die Anwendungsentwicklung und Infra-struktur.

> Bewerten Sie den potentiellen Zuwachs persönlicher vernetzter Geräten in-nerhalb verschiedener Interessengruppen.

> Schaffen Sie einen BYOD-Implementierungsplan (wenn noch keiner vorliegt). Dieser hilft dabei, die mitarbeiter-gestützten Applikationen zu priorisieren.

> Bestimmen Sie einen einheitlichen Ansatz für die geräteübergreifende Ent-wicklung und Bereitstellung, einschließlich der Datenverarbeitung und Visu-alisierung, Geräte-Supportprotokolle und der Datenintegration Dritter (Web-dienste, APIs, etc.).

• Schritt 4: Schnelle Bereitstellung, Überwachung und Modifikationsplanung

> Agile und flexible Bereitstellung mit kleinen, schrittweisen Implementierun-gen. Der Schlüssel ist es, mit der Nutzung des IoTs zu beginnen und zunehm-end Vorteile zu erlangen.

• Schritt 5: Entwicklung von Produkt-Features und integrierten Sensoren

> Sie sind jetzt bereit, das Potential mit zusätzlichen Sensoren auszuschöpfen und Allianzen und Partnerschaften aufzubauen. Das kann bei der weiteren Ertragssteigerung und Differenzierung helfen.


Anmerkungen1 “Lido Crafts Stone with IoT,” Microsoft Corp., http://www.microsoft.com/windowsembedded/en-us/inter-

net-of-things-customer-stories.aspx?id=5.

2 For more on Code Halos, read the book Code Halos: How the Digital Lives of People, Things, and Organi-zations are Changing the Rules of Business, by Malcolm Frank, Paul Roehrig and Ben Pring, published by John Wiley & Sons.

3 “Internet of Things,” WhatIs.com, http://whatis.techtarget.com/definition/Internet-of-Things.

4 “Forecast: The Internet of Things, Worldwide, 2013,” Gartner, Inc., Nov. 18, 2013, https://www.gartner.com/doc/2625419/forecast-internet-things-worldwide-.

5 For more on the connected car, read http://www.cognizant.com/InsightsWhitepapers/Exploring-the-Con-nected-Car.pdf.

6 “The SARTRE Project,” SARTRE, http://www.sartre-project.eu.

7 “Dell: Building a World-Class Supply Chain Solution,” Intel Corp., http://cache-www.intel.com/cd/00/00/10/17/101709_i2dell.pdf.

8 Dave Patterson, “Plant Expansion for Apotex Includes Factory Automation and Plant Floor to Top Floor Integration,” Grantek, Aug. 17, 2012, http://www.grantek.com/manufacturing-automation-plant-expansion-apotex/.

9 “GE Engine Services Introduces CF34 Maintenance Cost Per Hour Program,” GE Aviation, Sept. 28, 2000, http://www.geaviation.com/press/services/services_20000928.html.

10 “Building Efficiency,” Johnson Controls, http://www.johnsoncontrols.com/content/us/en/products/building_efficiency.html.

11 “Your Connected Home,” Honeywell, http://homesecurity.honeywell.com/home_automation.html.

12 Nest Web site, https://nest.com/thermostat/saving-energy/.

13 Jeffrey Heer, Michael Bostock and Vadim Ogievetsky “A Tour through the Visualization Zoo,” Stanford University, http://hci.stanford.edu/jheer/files/zoo/.

14 “Big Data: The Next Frontier for Innovation, Competition, and Productivity,” McKinsey Global Institute, May 2011, http://www.mckinsey.com/insights/business_technology/big_data_the_next_frontier_for_innovation.

15 Parmy Olson, “The Quantified Other: Nest and Fitbit Chase a Lucrative Side Business,” Forbes, May 5, 2014, http://www.forbes.com/sites/parmyolson/2014/04/17/the-quantified-other-nest-and-fitbit-chase-a-lucrative-side-business/.



Über die AutorenPrasad Satyavolu ist Global Head of Innovation im Geschäftsbereich Fertigung und Logistik bei Cognizant. Er verfügt über umfangreiche Erfahrungen in den Bereichen Automobil, Luftfahrt, Konsumgüter, Industrie, Verfahrenstechnik, Logistik und Einzelhandel und verbesserte sowohl die Kernprozesse in der Produktentwick-lung, der integrierten Lieferkette als auch im Kundenerfahrungsmanagement. Mit 24 Jahren Erfahrung, die er auf mehreren Kontinenten sammelte, deckt er die gesamte Wertschöpfungskette der Industrie ab. Prasad hat Forschungen zu Produk-tentwicklung, Global Sourcing, Lean-Enablement-Strategien und fortgeschrittenen Analysetechniken für die Umwandlung der Business-Performance geleitet und verfasst. Er hat einen Bachelor der DEI Dayalbagh, Indien in Maschinenbau und sein Managementschulungsprogramm bei IIM, Ahmedabad, Indien, abgeschlossen. [email protected] | LinkedIn: http://in.linkedin.com/in/ssprasad-satyavolu | Twitter:@prasadsatyavolu

Badrinath Setlur leitet den Bereich Unternehmensberatung Fertigung und Logistik bei Cognizant. Er hat mehr als 20 Jahre Erfahrung als Management-Berater, Fertigungsindustrie-Experte und Unternehmensberater für IT-Dienst-leistungen weltweit. Bevor Badri zu Cognizant kam, arbeitete er bei IBM, wo er führende Unternehmen in der Automobil-, Luftfahrt- und Rüstungsbranche beraten hat. Er arbeitete seit über zehn Jahren, zunächst während des Studiums und anschließend in leitenden Positionen, für einen in den USA ansässigen Automobilzulieferer. Als Unternehmensberater arbeitete er gemeinsam mit verschiedenen weltweit tätigen Automobil-OEMs. Badri hat einen Bachelor in Maschinenbau, einen Master in Wirtschaftsingenieurwesen, einen MBA der Michigan State und die Executive Leadership Certification der Cornell University. [email protected] | Linkedin: http://www.linkedin.com/in/badrisetlur

Prasanth Thomas ist Direktor im Bereich Fertigungs- und Logistikberatung bei Cognizant. Er arbeitete mit Kunden weltweit an den Themen Portfolio-Umgestaltung, Prozessharmonisierung, Prozessdesign, Unternehmens-Change Management und Lieferkettenwirkungsgrade. Prasanth absolvierte seinen MBA am IIM Bangalore. [email protected] | Linkedin: http://in.linkedin.com/in/thom-asprasanth

Ganesh Iyer ist Manager im Bereich Fertigungs- und Logistikberatung bei Cognizant. Seine Fachgebiete sind u.a. Lieferketten-Management und Fertigung. Er hat umfangreiche Erfahrung bei der Beratung von Unterne-hmen mit der Lieferkettenplanung und der Ausführung von branchenüberg-reifenden Themen in der Fertigung. Ganesh hat einen M.B.A. des NITIE, Mumbai. [email protected] | Linkedin: http://www.linkedin.com/in/ganeshiyer4 | Google+: [email protected]


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