IoT in der Fertigung:
8 Anwendungsfälle, Technologien und Beispiele

IoT in der Fertigung: 8 Anwendungsfälle, Technologien und Beispiele

19. September 2023

Der Stand des IoT auf dem Fertigungsmarkt

Heutzutage gibt es eine ganze Reihe innovativer Technologien, die Fertigungsunternehmen nutzen können, um ihre betriebliche Effizienz zu steigern. Künstliche Intelligenz, 5G, verschiedene Automatisierungslösungen und Cloud-Plattformen sind bereit, die Geschäftsmodelle der Hersteller nachhaltig zu verändern. Das Internet der Dinge (IoT) bildet jedoch den Kern von Industrie 4.0 und kann in der Fertigung den größten Wert schaffen.

Scheme title: IoT in manufacturing market size, 2021 to 2030 (USD billion)
Data source: globenewswire.com — IoT in manufacturing market size to reach USD 1.52 trillion by 2030

5,5 - 12,6 Billionen Dollar

werden bis 2030 weltweit durch das IoT in der Fertigung an Wert zugelegt

  • McKinsey

26%

bis 2030 den größten Anteil aller IoT-Anwendungen in der Fabrikumgebung

  • McKinsey

8 IoT-Anwendungsfälle in der Fertigung

Das Internet der Dinge (IoT) bietet Herstellern zahlreiche Möglichkeiten, ihre Abläufe zu erneuern und sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen. Hier sind acht Beispiele dafür, wie Unternehmen in der Fertigungsindustrie die IoT-Technologie nutzen können:

On-time DepartureALERTNeedMaintenanceALERTLift DetectedALERTHighVibrationALERTRemotely manage equipment, set limits, and reduce costs with global visibility and automation toolsUse near real-time vehicle and asset management data with condition-based alerts for quality control and to reduce costs in transportation and supply chainShare data across management, field workers, and staff to improve operations and performanceReduce machine downtime with predictive maintenance alertsSensors, alerts, and notifications can help protect workersMonitor the health of roboticsGet cross-channel inventory and tracking visibilityEmploy telematics, routing, and fleet management and other tools to help save time and moneyGet near real-time data about assets, components, and operating systems, thus helping eliminate inefficiencies

Titel des Themas: IoT in Fertigung, Transport und Lieferkette
Datenquelle: business.att.com - Das Tech-Rennen und IoT. Wie Technologie Ihren Wettbewerbsvorteil ausbauen kann

Vorausschauende Wartung

Anstatt Maschinenteile in regelmäßigen Abständen auszutauschen, um das Ausfallrisiko zu minimieren, können Techniker mit Hilfe der vorausschauenden Wartung den Zustand der Ausrüstung überwachen und Teile nur bei Bedarf austauschen.
Nutzen Sie

Durch den Einsatz von intelligenten Sensoren, die denen in intelligenten Büros ähneln, Edge Computing, fortschrittlichen Algorithmen für maschinelles Lernen und Computer-Vision in der Fertigung können Industrieunternehmen Anlagenausfälle genau vorhersagen und Anpassungen in Echtzeit vornehmen, um einen ununterbrochenen Produktionsfluss zu gewährleisten.

Energiemanagement

Mit Hilfe eines IoT-fähigen Energiemanagementsystems können Hersteller rund um die Uhr einen umfassenden Überblick über den Energieverbrauch pro Geräteeinheit oder Anlage haben. Wearables, Sensoren und andere IoT-Geräte können diese Daten während des gesamten Fertigungsprozesses erfassen. Mit IoT können Fertigungsunternehmen Kosten sparen, indem sie Transformatorverluste und Standby-Lasten reduzieren und Lastspitzen vermeiden. Darüber hinaus hilft ein automatisiertes Überwachungssystem den Fertigungsunternehmen, Energieaudits durch optimierte Datenerfassung und Berichterstattung zu rationalisieren.
Nutzen Sie
Auf diese Weise können die Hersteller Bereiche identifizieren, in denen Energie verschwendet wird, und Änderungen vornehmen, die die Betriebskosten und die Umweltbelastung senken.

Digitaler Zwilling

Digitaler Zwilling in der Fertigung ist eine virtuelle Darstellung des Geschehens in der Fabrik. Eine Vielzahl von Sensoren, die in der gesamten Anlage installiert sind, sammelt Daten zu den Produkteigenschaften, einschließlich Farbe, Dicke und Temperatur, und ermöglicht es den Ingenieuren, die Produktionssysteme anzupassen und die Montage nahezu in Echtzeit zu optimieren.

Nutzen Sie
Die Einführung eines digitalen Zwillings kann zur Kostensenkung, Produktivitätssteigerung und Verbesserung der Produktqualität führen.

Produktverbesserung in Echtzeit

Mit Hilfe von IoT-fähigen Sensoren können Hersteller aus der Ferne Produktleistungsdaten analysieren und Parameter einstellen, selbst wenn das Produkt die Produktionsstätte verlässt. Mit IoT können Hersteller Over-the-Air-Updates durchführen und Software und Firmware aus der Ferne kalibrieren, auch nachdem das Produkt freigegeben wurde. Auf diese Weise können sie Fehler beheben, Verbesserungen einführen oder die Funktionen der Lösung erweitern, ohne physisch auf das Produkt zugreifen zu müssen.
Nutzen Sie
Auf diese Weise können fertigung Unternehmen die Produktleistung verbessern und die Kundenbindung und -zufriedenheit deutlich erhöhen.

Optimierung der Lieferkette

Unternehmen der fertigung können das Lieferkettenmanagement mit Hilfe intelligenter Sensoren optimieren. Indem sie Produkte oder Maschinen mit RFID/NFC-Tags oder QR-Codes ausstatten, können Unternehmen ihre Waren von den Rohstoffen bis zu den Produktionsstufen verfolgen. Darüber hinaus können IoT-fähige Asset-Tracking-Systeme eingesetzt werden, um Diskrepanzen zwischen tatsächlichen und erwarteten Lagerbeständen zu überwachen und zu erkennen.
Nutzen Sie
Auf diese Weise können Hersteller ihre Industrieanlagen genau verfolgen und Engpässe im Produktionsprozess erkennen.

Sicherung der Qualität

Hersteller können mit IoT-gesteuerten Sensoren viele Parameter wie Druck, Temperatur und Feuchtigkeit überwachen, um sicherzustellen, dass die Waren die festgelegten Qualitätsstandards erfüllen. Durch die automatische Überprüfung der Produktqualität während des Produktionsprozesses und nicht erst am Ende des Prozesses können Unternehmen die Produktqualität erheblich verbessern und gleichzeitig Zeit und Geld sparen.
Nutzen Sie
Auf diese Weise können die Hersteller das Risiko von Produktrücksendungen verringern und die Kundenzufriedenheit und -treue erhöhen.

Verbesserung der Sicherheit

Indem sie Arbeiter und Maschinen mit Sensoren ausstatten, können Hersteller potenzielle Sicherheitsrisiken nahezu in Echtzeit erkennen. So können Hersteller beispielsweise das Vorhandensein gefährlicher Chemikalien oder hoher Temperaturen in einer Fabrikumgebung schnell erkennen und entsprechende Maßnahmen ergreifen, um die Sicherheit der Mitarbeiter zu gewährleisten. Darüber hinaus können vorbeugende Wartungsmaßnahmen eingeleitet werden, wenn die Sensormesswerte auf eine Fehlfunktion einer Maschine hindeuten.
Nutzen Sie
Auf diese Weise können Hersteller das Risiko kostspieliger Unfälle oder Zeitverluste verringern.

Datengestützte Entscheidungsfindung

Unternehmen können die riesigen Datenmengen, die von IoT-Sensoren erzeugt werden, nutzen, um ein besseres Verständnis ihrer Produktionsprozesse und der Kundennachfrage zu gewinnen.
Nutzen Sie
Auf der Grundlage von Daten können Unternehmen der fertigung bessere Entscheidungen über die Ressourcenzuweisung treffen, die betriebliche Effizienz verbessern und die Preisstrategien entsprechend anpassen.

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Beispiele für das IoT in der Fertigung

Tenaris

Tenaris, ein weltweit tätiges Unternehmen, das Stahlrohre herstellt, hat sich mit ABB, einem multinationalen Hersteller automatisierter elektrischer Anlagen, zusammengetan, um die Wartung von mehr als 400 Elektromotoren, die Walzwerke in seinem italienischen Werk antreiben, zu rationalisieren. ABB installierte intelligente Sensoren an jedem der Motoren des Werks, die Leistungsdaten an eine spezielle Plattform senden, so dass das Tenaris-Technikteam den Zustand aller Motoren in Echtzeit überwachen kann. Darüber hinaus sendet das System automatisch Benachrichtigungen an das Wartungsteam, wenn bestimmte Messwerte den festgelegten Schwellenwert überschreiten. Ettore Martinelli, technischer Leiter der Instandhaltung bei Tenaris, ist der Meinung, dass die Lösung von ABB perfekt geeignet ist, um übermäßige Motorvibrationen zu erkennen, die oft ein Zeichen für einen Ausfall sind. Ebenso haben sich die intelligenten Sensoren bei der Erkennung von Spannungsanomalien bewährt, die auf die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses hinweisen.
Main reasons for LMS software switch

Bildtitel: Hauptgründe für den Wechsel der LMS-Software
Datenquelle: new.abb.com - ABB Ability™ Condition Monitoring bringt vorausschauende Wartung in eine italienische Fabrik, die niemals schläft

Fallstudie Unilever

2019 hat Unilever in Zusammenarbeit mit Microsoft einen digitalen Zwilling seiner Produktionsanlagen entwickelt. Das Ergebnis ist, dass die meisten Maschinen in den Unilever-Fabriken nun ständig Daten an eine IoT-basierte Plattform senden und den Ingenieuren eine viel bessere Kontrolle über die Abläufe ermöglichen. In einem Fall nutzt der digitale Zwilling beispielsweise Daten, um zu ermitteln, wie lange die Herstellung einer Shampooflasche dauert, was den Ingenieuren hilft, den Herstellungsprozess zu optimieren. In ähnlicher Weise hilft der digitale Zwilling jetzt bei der Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts in der Seifenherstellungsmaschine von Unilever, was eine gleichbleibende Produktqualität ermöglicht. Nach der Einführung eines digitalen Zwillings in seinem Werk in Brasilien spart Unilever aufgrund des geringeren Energieverbrauchs und der höheren Produktivität jährlich 2,8 Millionen Dollar.

Volkswagen

Seit über acht Jahrzehnten ist der Volkswagen Konzern ein führender Automobilhersteller in Europa und produziert jährlich 11 Millionen Autos. Vor kurzem hat der Konzern in Zusammenarbeit mit Amazon Web Services (AWS) die Volkswagen Industrial Cloud entwickelt, um seine Prozesse in der Automobilproduktion und -logistik zu modernisieren. Die Volkswagen Industrial Cloud führt Daten von Maschinen, Anlagen und verschiedenen Systemen an mehr als 120 Werksstandorten mit AWS IoT-Services zusammen. Die Volkswagen Industrial Cloud hat das Potenzial, die Produktivität um 30 % zu steigern, die Kosten in den Fabriken um 30 % zu senken und 1 Milliarde Euro an Kosten in der Lieferkette einzusparen.
Volkswagen industrial cloud

Bildtitel: Volkswagen Industrie-Cloud
Datenquelle: Volkswagen - Volkswagen und Amazon Web Services wollen Industrial Cloud entwickeln

Versiegelte Luft

Sealed Air ist ein weltweiter Hersteller von Schutz- und Spezialverpackungen für Konsumgüter und Reinigungslösungen. Das Unternehmen wollte neue Erkenntnisse über eines seiner Produkte gewinnen, um die Energieeffizienz zu erhöhen und die Compliance zu verbessern. Zu diesem Zweck wandte sich das Unternehmen an ThingLogix, um eine IoT-Lösung für die SoftCare-Serie von Seifenspendern zu entwickeln. Mithilfe der IoT-fähigen Seifenspender wissen die Reinigungskräfte, wann genau der Seifenvorrat eines Geräts zur Neige geht und wie viel Seife von den Mitarbeitern verbraucht wird. Dies führte zu einer Verringerung des menschlichen Engagements beim Nachfüllen und zu einer besseren Einhaltung der Hygienevorschriften durch die Mitarbeiter.

IoT-Lösungsarchitektur

Eine сommon IoT-Lösung besteht aus Sensoren und Computergeräten, die über ein spezielles Netz miteinander verbunden sind. Es gibt zwar keinen allgemein akzeptierten Standard für eine IoT-Lösungsarchitektur, aber in den meisten Fällen umfasst die Architektur die folgenden Komponenten:

CCTVKeyless lockLighting controlRobotic assemblyEnvironment dashboardIoT devicesTemperature sensorGPS/proximityMotion/speed sensorElectric actuatorSmart servo motorsHydraulic motorSensors & actuatorsAggregatesFilterdataProcessesIoT gatewayCloudExternal serversInternetWeb & mobile applicationsIndustrial panel PCsHuman machine interface (HMI)CCTVKeyless lockLighting controlRobotic assemblyEnvironment dashboardIoT devicesTemperature sensorGPS/proximityMotion/speed sensorElectric actuatorSmart servo motorsHydraulic motorSensors & actuatorsIoT gatewayAggregatesFilterdataProcessesCloudExternal serversInternetWeb & mobile appsIndustrial panel PCsHuman machine interface (HMI)

Sensoren

Kameras, Temperatursensoren, Bewegungsmelder und andere Arten von IoT-Sensoren bilden die Grundlage für jede erfolgreiche industrielle IoT-Lösung. Je nach Anwendung sind sie für die Erkennung von Bewegungen, die Erfassung von Umgebungsdaten oder die Bereitstellung von Einblicken in den Anlagenzustand verantwortlich.

Randgeräte

Edge-Geräte sind Rechenkapazitäten, die zwischen eingebetteten Systemen und Cloud- oder standortbasierten Servern stehen. Edge-Geräte können Daten lokal verarbeiten, sie nahezu in Echtzeit analysieren und Entscheidungen treffen, ohne sie zur Analyse in die Cloud zu schicken.

Cloud-Lösungen

Cloud-Lösungen werden zum Speichern, Verarbeiten und Analysieren großer, von Sensoren erfasster Datenmengen verwendet. Die Cloud spielt eine entscheidende Rolle dabei, KI-basierte Datenanalysen in großem Umfang zugänglich zu machen.

Eingebettete Systeme

Eingebettete Systeme sind Einzweck-Computer, die die Effizienz der Produktion erheblich steigern können, indem sie alltägliche Aufgaben selbständig erledigen. Ein maschinelles Bildverarbeitungssystem, das für die Qualitätskontrolle zuständig ist, ist ein gängiges Beispiel für ein eingebettetes System im Kontext der fertigung.

Mensch-Maschine-Schnittstellen

Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) dienen der Datenübertragung zwischen Maschinen und Menschen. HMIs können zum Beispiel zur Visualisierung von Leistungskennzahlen angeschlossener Geräte oder zur Interaktion mit einem Bildverarbeitungssystem während einer Inspektion verwendet werden.

Die besten von uns verwendeten IoT-Cloud-Plattformen

Die Zukunft der IoT-basierten Systeme im Fertigungssektor ist eng mit dem Cloud Computing verbunden. Cloud-basierte IoT-Plattformen sind darauf ausgelegt, Daten zu erfassen und Erkenntnisse zu liefern, die für fundiertere Entscheidungen genutzt werden können. Hier sind einige der besten IoT-Cloud-Plattformlösungen für Hersteller:

AWS IoT

AWS IoT bietet eine breite Palette von Services, die es einfach machen, Geräte mit der Cloud zu verbinden und Daten sicher im globalen Maßstab zu verarbeiten. AWS bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche, damit Sie Ihre vernetzte Lösung schnell in Betrieb nehmen können.
Daten/Dienstleistungen
  • AWS IoT Events für die Ereignisüberwachung
  • AWS IoT Analytics für die Datenanalyse
  • AWS IoT FleetWise zur Verarbeitung von Fahrzeugdaten
  • AWS IoT SiteWise zur Verarbeitung von Gebäudedaten
  • AWS IoT Twin Maker für die Erstellung digitaler Zwillinge
Kontrolldienste
  • AWS IoT-Kern für die Verbindung von IoT-Geräten
  • AWS IoT Device Advisor für die Gerätevalidierung
  • AWS IoT Device Defender für Datensicherheit
  • AWS IoT Device Management zur Steuerung von IoT-Geräten
Gerätedienste
  • AWS IoT Device SDK zur Verbindung von Geräten mit AWS
  • AWS IoT ExpressLink zur Wartung von Hardware-Modulen
  • AWS IoT Device Tester für automatisierte Tests
  • AWS IoT Greengrass zur Verwaltung von Edge-Geräten

Azure IoT

Azure IoT ist eine umfassende, unternehmenstaugliche Cloud-Plattform für die sichere Verbindung, Verwaltung und Analyse von Daten aus Millionen von Geräten. Mit Azure IoT können Sie komplette IoT-Lösungen erstellen, die sich über die Cloud und den Edge erstrecken.
  • Azure IoT Central zur Beschleunigung der IoT-Entwicklung
  • Azure Digital Twins für die IoT-Modellierung
  • Azure Time Series Insights für die Datenanalyse
  • Azure RTOS für den Aufbau von IoT-Konnektivität
  • Azure SQL Edge ermöglicht IoT- und IoT-Edge-Bereitstellungen
  • Azure IoT Edge zur Verlagerung von künstlicher Intelligenz und Analyselasten auf den Edge
  • Azure Sphere für die Verbindung von MCU-betriebenen Geräten
  • Azure IoT Hub für sichere Geräteverwaltung

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Herausforderungen und bewährte Verfahren bei der IoT-Implementierung

Herausforderung/Ineffizienz

Lösung

Fokussierung auf eine einzige Anwendung
Fokussierung auf eine einzige Anwendung

Im Gegensatz zu vielen anderen Technologieimplementierungen können sich IoT-Systeme nur dann als wirklich effizient erweisen, wenn sie in mehreren Anwendungsfällen zum Einsatz kommen. Mit anderen Worten: Es ist besser, viele IoT-Tools zu implementieren, als die leistungsfähigste Technologie auszuwählen und sich nur auf sie zu konzentrieren. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Sie alle möglichen IoT-Anwendungsfälle auf einmal implementieren müssen, sondern dass Sie einen ganzheitlichen Ansatz wählen sollten.

Mangelndes Änderungsmanagement
Mangelndes Änderungsmanagement

Eine der häufigsten Fallen, in die Fertigungsunternehmen tappen, ist die Behandlung der digitalen Transformation des IoT als reines IT-Projekt. Die Implementierung der ersten Anwendungsfälle bedeutet für viele Mitarbeiter eine ernsthafte Umstellung der Arbeitsprozesse und vor allem eine Änderung ihrer Arbeitseinstellung. Aus diesem Grund sollte Change Management zu den wichtigsten Vorbereitungsmaßnahmen gehören, wenn die IoT-Transformation in Angriff genommen wird.

Übervorteilung
Übervorteilung

Für die meisten Unternehmen in der fertigung ist jede Initiative zur digitalen Transformation ein Zeichen für einen Neuanfang. Verständlicherweise ist es sehr verlockend, 100 %ige Bereitschaft in Bezug auf Technologie, Talente, Ressourcen usw. sicherzustellen. Tatsächlich ist es aber weitaus praktikabler und effektiver, die Umstellung frontal anzugehen, zu scheitern und dabei zu lernen. Das soll nicht heißen, dass Sie sich überhaupt nicht vorbereiten müssen. Stattdessen sollte sich die Vorbereitung darauf konzentrieren, ein engagiertes Transformationsteam aufzubauen, das bewährte Praktiken des Transformationsmanagements anwendet.

Mangelnde Sicherheit
Mangelnde Sicherheit

Die Implementierung von IoT-Lösungen in den Fertigungsprozess erfordert ein gewisses Maß an Sicherheit, um sie vor externen Bedrohungen zu schützen. Das bedeutet, dass Unternehmen beim Anschluss von Geräten sichere Authentifizierungsprotokolle verwenden, umfassende Zugriffskontrollrichtlinien entwickeln und alle Datenströme überwachen müssen. Außerdem muss sichergestellt werden, dass diese Sicherheitsmaßnahmen regelmäßig getestet und entsprechend aktualisiert werden.

The new era in manufacturing led by IoT

Die neue Ära der Fertigung unter der Führung des IoT

Die Einführung des IoT in Produktionsumgebungen revolutioniert die Branche. Sie ermöglicht Fabriken die Optimierung von Produktionsprozessen, die Verbesserung der Anlagennutzung, die Erhöhung der Betriebszeit und die Vorwegnahme von Unterbrechungen. Mithilfe der Expertise von Itransition in den Bereichen IoT-Entwicklung und Datenwissenschaft können Fabriken die Revolution der Industrie 4.0 mit Zuversicht angehen. Unser Team wird Ihnen eine maßgeschneiderte Lösung anbieten, um sicherzustellen, dass Ihre Fabrik für eine Ära beispielloser Transformation bereit ist. Setzen Sie sich mit uns in Verbindung und beginnen Sie noch heute Ihre Reise in Richtung digitale Transformation.

The new era in manufacturing led by IoT

FAQ

Wie wird das IoT in der Fertigung eingesetzt?

IoT wird in der Fertigung eingesetzt, um Daten von Sensoren zu analysieren und Produktionsprozesse zu automatisieren und zu optimieren.

Welche Beispiele gibt es für IoT-Geräte in der Fertigung?

Zu den in der Fertigung verwendeten IoT-Geräten gehören intelligente Sensoren, Edge-Geräte, Industrieroboter und RFID-Tags. Diese Geräte werden zur Überwachung und Erfassung von Daten aus Produktionslinien, zur Erkennung potenzieller Probleme in der Lieferkette und zur Koordinierung von Automatisierungsprozessen in verschiedenen Werken eingesetzt.

Warum ist IoT in der Fertigungsindustrie wichtig?

Das Internet der Dinge (IoT) ist in der Fertigungsbranche wichtig, weil es Unternehmen ermöglicht, die Produktionseffizienz zu verbessern, die Betriebskosten zu senken, die Qualität und Sicherheit zu erhöhen, neue Dienstleistungen zu schaffen und Innovationen voranzutreiben. Mit IoT-Geräten, die Echtzeitdaten und Einblicke in die Fertigungsabläufe liefern, können Hersteller fundierte Entscheidungen treffen und letztlich ihre Gewinne verbessern.

Was ist die Zukunft des IoT in der Fertigung?

Die Zukunft des IoT in der Fertigung liegt in der Konvergenz von vernetzten Geräten und Systemen, KI, Big Data-Analytik und digitalen Zwillingstechnologien. Künftig werden sich Fertigungsunternehmen verstärkt auf Automatisierung und datengesteuerte Erkenntnisse verlassen, um Fertigungsabläufe zu optimieren, die Produktivität zu steigern, Verschwendung zu reduzieren und die Sicherheit zu verbessern. Das Internet der Dinge (IoT) wird Unternehmen in die Lage versetzen, neue Einnahmequellen zu erschließen, indem sie neue Dienstleistungen entwickeln, die auf den von vernetzten Geräten gesammelten Echtzeitdaten basieren.

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