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Ein „I“ für die vierte industrielle Revolution

Wenn in den Fabriken rund um die Welt Milliarden von Geräten via Server und Cloud miteinander kommunizieren, ist aus dem IoT das IIoT geworden.

Zentimetergenau steuert der Tauchroboter das Laufrad der hundert Tonnen schweren Wasserkraftwerk-Turbine an. Die Anomalie-Detektoren haben zuvor aufgrund der Sensordaten aus dem Maschinensatz Alarm geschlagen. Im digitalen Zwilling, also der virtualisierten Darstellung der Turbine, ist eine massive Lebensdauerverkürzung essenzieller Teile erkennbar. Die Betriebsingenieure reagieren unmittelbar und stellen die Turbine für eine Schnellinspektion ab. Währenddessen kontrolliert der Tauchroboter den Einlaufbereich der Maschinen mit dem Echtzeit-3D-Sonar auf Ablagerungen unter Wasser, um eine eventuell erforderliche Trockenlegung vorzubereiten. Was nach der Welt von morgen klingt, ist gelebte Realität im steirischen Murkraftwerk Rabenstein.

Digitales Wasserkraftwerk 4.0

Im Pilotkraftwerk des Elektrizitätsversorgungsunternehmens Verbund AG werden seit Anfang 2018 digitale Systeme konzipiert, im täglichen Betrieb auf ihre Alltagstauglichkeit getestet und weiterentwickelt. „Die Bandbreite der Technologien reicht von intelligenten Sensorik-Konzepten, Prognosemodellen, digitalen Zwillingen, mobilen Assistenzsystemen, virtuellen Kraftwerksmodellen und neuartigen autonomen Vermessungs- und Inspektionskonzepten bis hin zu vernetzten Plattformlösungen“, erläutert Thomas Zapf, Holding-Bereichsleiter Digitalisierung.

Soll beispielsweise ein Maschinenstörfall vorhergesagt werden, verknüpfen sich smarte, teils akustische Überwachungssysteme mit Künstlicher Intelligenz, um die Datenbasis für Modelle zur Detektion und Prognose von Anomalien zu liefern. Digitale Zwillinge errechnen mit Hilfe der Sensordaten nicht nur die Restlebensdauer von wichtigen Maschinenteilen, sondern untersuchen ebenso alternative Betriebsweisen und deren Auswirkungen. Lässt sich der Störfall dennoch nicht vermeiden, stellen mobile Assistenzsysteme alle für die Störungsbehebung erforderlichen Informationen in Echtzeit über mobile Endgeräte (z. B. Tablets, Smartphones, Datenbrillen) an jedem Ort im Kraftwerk bereit.

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Zum Einsatz kommen sogenannte Remotely Operated Vehicles (ROV) und Autonomous Surface Vehicles (ASV), um Vermessungs- und Inspektionsaufgaben selbsttätig zu erledigen. Für die Zurverfügungstellung der Daten – bereichsübergreifend, auf Knopfdruck, dezentral und zentral – sorgen vernetzte Plattformlösungen im Wasserkraftwerk, die bislang isolierte Daten- und Informationssysteme miteinander verbinden. Das ermöglicht schnellstmögliche Reaktionen und Analysen. Willkommen in der Welt des Industriellen Internet of Things, IIoT.

„I“ wie Industrie

Anders als das Internet of Things (IoT), das sich vornehmlich an Nutzer von Smart-Home-Geräten und Unterhaltungselektronik richtet, kommt das IIoT in der Industrie zum Einsatz. Das Prinzip bleibt das gleiche: Geräte erhalten durch die Vernetzung eine eindeutige Identität, mit der sie im Internet repräsentiert und angesteuert werden. Über Sensoren erfasste Daten führen automatisiert Funktionen aus und lassen sich aus der Ferne steuern. Im Unterschied zum verbraucherorientierten IoT sind Menge und Komplexität der Daten im industriellen Einsatz wesentlich größer.

Auch bezüglich Empfindlichkeit und Präzision der Sensoren werden unvergleichlich höhere Ansprüche gestellt. Im Fokus stehen im industriellen Bereich die Vernetzung von Maschinen sowie die Herstellung lückenloser Prozessketten. Dabei gilt es, maschinelles Lernen und Big-Data-Technologien zu integrieren.

Produktion gibt den Takt vor

Wie weit das IIoT bereits fortgeschritten ist und vor allem, wie rasant es sich verbreitet, zeigen die Ergebnisse der Untersuchung des amerikanischen IT-Analysten Gartner. Demnach sind 2019 bereits 14,2 Milliarden vernetzte Maschinen, Geräte und Systeme im Einsatz. Bis 2021 sollen es rund 25 Milliarden sein, was einem Wachstum von mehr als 76 Prozent entspräche. Das enorme Interesse daran begründet sich mit der Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten für grundsätzlich alle industriell tätigen Unternehmen sowie Energieversorger und Stromnetzbetreiber.

Ob im produzierenden Gewerbe, in Krankenhäusern, Ölraffinerien oder Vertriebsunternehmen der Lebensmittelbranche, die Erwartungen sind allerorts identisch: Effizienzsteigerung und flexiblere Techniken durch intelligente Systeme. An die vernetzten IIoT-Plattformen knüpfen Unternehmer die Hoffnung, Prozesse erheblich zu optimieren sowie Energie und Kosten einzusparen.