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Teil 2: Ein Lösungsversuch

Industrial Internet of Things? Get Real!

7 Dezember 2017
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Die IoT-Plattform-Ambitionen vieler Komponentenhersteller sind unrealistisch. Hier wäre an der einen oder anderen Stelle mehr Demut sinnvoll. Warum das so ist, habe ich im ersten Teil meines Blogartikels „Industrial Internet of Things? Get Real!“ erläutert. Im zweiten Teil möchte ich nun einige Lösungsideen diskutieren.

Große Erwartungen, die wohl unerfüllt bleiben werden

Beginnen möchte ich mit einer Darstellung einer typischen IoT-Anfrage, wie wir sie regelmäßig von Komponentenherstellen erhalten. Der Komponentenhersteller K möchte seine Komponenten vernetzten („smart machen“), um seinen Kunden digitale Mehrwertdienste wie z.B. Predictive Maintenance zu ermöglichen. Dafür möchte er Daten sammeln und wertvolle Erkenntnisse ableiten, die er dem OEM und dem Endkunden (Nutzer/Betreiber) der Maschine als Service anbieten kann. Die Anfrage umfasst in der Regel die Auswahl oder Entwicklung eines geeigneten Gateways, die Umsetzung einer häufig Cloud-basierten Datenlösung sowie die Entwicklung von schicken Frontends fürs Web und als Mobile Apps.

Die damit implizit gewünschte Architektur lässt sich vereinfacht wie folgt darstellen:

Industrial IoT Szenario 1

Der Wunsch des Komponentenherstellers ist gut nachvollziehbar. Allerdings wird die Sache sehr kompliziert, wenn auch andere Komponentenhersteller und der Maschinenbauer selbst ähnliche Lösungen planen: Der OEM müsste mehrere Gateways in den Maschinen verbauen, der Betreiber müsste diesen einen Zugang ins Internet erlauben, die User Experience beim Maschinenbauer und Nutzer wäre gruselig, da er für jede Komponente eine eigene dedizierte App hätte, etc. Dieses untragbare Szenario ist nachfolgend dargestellt:

Industrial IoT Szenario 2

Ein Lösungsversuch

Ich möchte zunächst ein realistischeres Zielbild skizzieren, bevor ich darauf eingehe, wie man dort hinkommen könnte (was aus meiner Sicht der schwierigere Teil ist). Ein realistischer – wenn auch weniger weitreichender – Ansatz könnte wie folgt aussehen: Der Maschinenbauer erkennt, dass die Vernetzung für seine Kunden eine wichtige Rolle spielt und seine Zulieferer nur ein ganz neues Maß an Produktivität und Intelligenz liefern können, wenn diese über Informationen aus der Komponentennutzung verfügen. Daher macht es Sinn, dass der OEM ein Gateway, und zwar nur ein einziges, für die Vernetzung der Maschine installiert, über das auch die anderen relevanten Komponenten in der Maschine kommunizieren können.Die Komponenten müssen ihre Informationen also an ein zentrales Gateway weitergeben, das die Daten via Internet z.B. in eine Cloud bringt. An dieser Stelle sind zwei Lösungsansätze denkbar:

  • Die Daten gehen zunächst komplett in eine Cloud des Maschinenbauers M. Dieser übermittelt den für die Hersteller K relevanten Daten in dessen Cloud. Vorteil: Eine zentrale Schnittstelle für die Maschine.
  • Das Gateway schickt die Daten direkt in die Cloud von Hersteller K und dieser übermittelt den Anteil, der für den Maschinenbauer M bestimmt ist, in dessen Cloud. Vorteil: Entkopplung der Systeme und mehr Eigenständigkeit für die Komponentenhersteller.

Die Cloud des Maschinenbauers M ist die einzige Quelle für Informationen des Betreibers. Das bedeutet, dieser hat nur eine Schnittstelle und der Maschinenbauer behält die „Kundenschnittstelle“ (dies ist womöglich die bitterste Pille für die Komponentenhersteller). Über die Cloud werden sowohl die für den Betreiber wichtigen Informationen (z.B. für Visualisierungen) zur Verfügung gestellt als auch Informationen des Betreibers für die Maschine (z.B. Parametrisierungen) in Empfang genommen.

Eine zentrale Anforderung aller Beteiligten (insb. des Betreibers) ist, dass keine geschäftskritischen Daten seinen Wirkungsbereich verlassen. Dies kann durch einen „Datenvertrag“ der Beteiligten (Maschinenbauer <-> Betreiber und Maschinenbauer <-> Lieferanten) vereinbart und durch eine „Audit-Cloud“ sichergestellt werden. In der Audit-Cloud werden stichpunktartig Datenpakete protokolliert. Diese können permanent oder zu einem späteren Zeitpunkt kontrolliert werden, um die Einhaltung des Datenvertrages zu überprüfen. Allein das Bestehen der Audit-Cloud wird die Versuchung deutlich reduzieren, mehr Daten zu sammeln als vereinbart.

Industrial IoT Szenario 3

Vorschlag für ein Lösungszenario

 

Der Weg dorthin

Wenn diese Lösungsarchitektur als tragfähig angesehen wird, stellt sich die Frage, wie diese in der Praxis erreicht werden kann. Dies ist umso schwieriger, je vielfältiger und dynamischer die Zuliefer- und Abnehmerbeziehungen sind.

Die besten Erfolgschancen haben daher Maschinenbauer, die mit wenigen Komponentenherstellern langfristige und vertrauensvolle Geschäftsbeziehungen pflegen. Hier würde der Maschinenbauer mit den strategischen Zulieferern ein Konsortium bilden, das die Anforderungen an die Infrastruktur und Funktionalität gemeinsam ermittelt. Dazu bietet es sich an, von Anfang an mit einem Anbieter zusammenzuarbeiten, der entsprechende Industrie-Gateways/SPS anbietet. Parallel erarbeiten die internen oder externen Entwicklungsteams die Anforderungen an die Cloud, deren Schnittstellen und Protokolle untereinander sowie die Visualisierung von Daten.
Als nächstes stellt sich die Frage, wer die Audit Cloud betreibt. Dies muss ein kompetenter aber unabhängiger Anbieter sein, dem alle Parteien vertrauen. Idealerweise wird dieser vom Betreiber oder seinem Verband vorgeschlagen.

Last but not least sind entsprechende Anreizsysteme zu gestalten, die eine Win-Win-Win-Partnerschaft ermöglichen und alle Beteiligten dazu bringen, sich im Sinne des gemeinsamen Ökosystems zu verhalten. Dies bedeutet, dass jeder Akteur signifikant mehr Nutzen für sich aus der Vernetzung ziehen muss, als er selber an Kosten investiert und gleichzeitig sein Risiko kontrollierbar ist. Diese Aspekte lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Betreiber Maschinenbauer Komponentenhersteller SPS/GW-Hersteller Audit Cloud Betreiber
Nutzen Effizientere und kostengünstigere Produktion Differenzierung, Stärkung der Kundenbindung, Kostenreduktion Differenzierung, Stärkung der Kundenbindung, Optimierung der Entwicklung Differenzierung, Umsatz Umsatz
Kosten Inflexibilität Inflexibilität, Entwicklung Entwicklung Entwicklung Entwicklung
Risiko Lock-In, Security Lock-In, Security Skalierung Skalierung Skalierung

Es wird deutlich, dass die Digitalisierung im Maschinenbau – wie auch in der klassischen Produktentwicklung – ein arbeitsteiliges Geschäft ist. Viele der Dinge, die heute im Sinne des „Internet of Things“ vernetzt werden sollen, sind eigentlich keine „Things“ (im Sinne von eigenständigen Geräten), sondern lediglich Teile bzw. Systemsubkomponenten davon. Die Komponentenhersteller müssen sich wohl von den erhofften radikal neuen Möglichkeiten des Kundenzugangs verabschieden. Dafür können sie sich immerhin besser auf dem Markt differenzieren und Kosten einsparen.

Die Digitalisierung bietet also insgesamt attraktive Möglichkeiten und die Art, wie man die digitalen Schnittstellen realisiert und anbietet, ist integraler Bestandteil der Produktgestaltung. Für einen Komponentenhersteller in dem hier vorgeschlagenen Szenario geht es dabei eher darum, wertvolle Daten per API (z.B. für den Maschinenhersteller) anzubieten als eine App zu seiner Komponente.

Der Aspekt der Audit-Cloud (oder einer alternativen Lösung) verdient eine eigene und gesonderte Betrachtung. Hier sind noch einige clevere Ideen nötig. Das gilt auch für die Ausgestaltung und Umsetzung der Anreizsysteme. Ein vielversprechender Ansatzpunkt in diesem Bereich könnte die Blockchain mit dem Prinzip der „Smart Contracts“ sein. Unternehmen wie z.B. www.unibyte.io arbeiten bereits an Business Integration Lösungen, um die klassische Unternehmens-IT mit Blockchains zu verbinden und über Smart Contracts unternehmensübergreifende Transaktionen auszuführen. Damit ließen sich die vereinbarten Anreize automatisieren und damit die vertragskonforme Abwicklung sicherstellen.

Zu dem Thema plane ich einen eigenen Blogbeitrag.

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