Forschungsagenda Industrie 4.0
IoT,IIoT, Digitaler Zwilling LSWI
 Benedict Bender

Benedict Bender

Wissenschaftliche Mitarbeiter

e-Mail benedict.bender@wi.uni-potsdam.de

IoT,IIoT, Digitaler Zwilling

Smart Service Welt: Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft

Mehr und mehr sind Infrastrukturen, Maschinen und Objekte mit intelligenten Funktionen ausgestattet und durch das Internet vernetzt. Das Internet of Things (dt. Internet der Dinge) bezeichnet dabei die globale Vernetzung verschiedenster Gegenstände. Neben dem Datenaustausch ermöglicht die Vernetzung insbesondere die Realisierung kooperativer Wertschöpfungsprozesse über physische Distanzen hinweg und die Erschießung neuer Geschäftsfelder für Unternehmen aller Branchen. Häufig gehen damit veränderte Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten einher. 

Die Verbreitung des Internet of Things

Die Vernetzung von Geräten nimmt weiterhin stark zu. Drei Faktoren sind dafür wesentlich:
1. Die zunehmende Konnektivität unterschiedlicher Objekte untereinander bzw. mit dem Internet als Übertragungsmedium.
2. Immer mehr Industriekomponenten verfügen über Verarbeitungsmöglichkeiten durch moderne Prozessoren.
3. Hardwarekomponenten sind durch technologischen Fortschritt insgesamt günstiger geworden und die Vielfalt hat sich deutlich gesteigert.

Internet of Things als Treiber für künstliche Intelligenz in der Produktion mit Big und Small Data

Durch die Digitalisierung von Fertigungs- und Produktionsprozessen werden immer mehr Daten erfasst. Auch das Internet der Dinge lässt Wissensbasen entstehen, die für eine übergeordnete höhere Intelligenz zur Verfügung stehen. Daraus bedienen sich Methoden des maschinellen Lernens und der automatisierten Modellbildung. Dies führt zu großen Optimierungspotenzialen wie zum Beispiel einer schnelleren Ursachenfindung bei Störungen. Die Grundidee des Maschinellen Lernens besteht darin, Wissen aus Erfahrung zu gewinnen, nachdem eine allgemeine Lösungsvorschrift dafür vorgegeben wurde. Wenn weniger Daten zu Verfügung stehen, eignen sich Case-Based-Reasoning-Ansätze als Form der Künstlichen Intelligenz. Umso entscheidender ist es daher, dass wir unsere Forschung auch auf Small Data auslegen - einer Situation, die überwiegend KMUs betrifft, in der trotz Mangel an Datenfülle eine Basis für Künstliche Intelligenz geschaffen werden soll.

Industrial Internet of Things (IIoT) 

Das Internet der Dinge im industriellen Umfeld (Industrial Internet of Things) spielt in der Digitalisierung klassischer Fertigungs- und Produktionsanlagen eine elementare Rolle. Im Gegensatz zu IoT stehen nicht Verbraucher und Anwender im Mittelpunkt der Konzepte, sondern die datengetriebene Optimierung industrieller Prozesse und die Automatisierung ihrer Abläufe. Durch die intelligente Vernetzung von Maschinen und ihrer Umgebung entsteht dabei ein entscheidender Informationsvorsprung, um Entscheidungen beschleunigen oder Geschäftsprozesse flexibel anpassen zu können. Eine zentrale Rolle spielen Sensoren und Sensordaten, die die Datenbasis für selbstlernende Maschinen liefern und durch Analyse zu einer Erkenntniserweiterung innerhalb des Produktionsprozess beitragen. Ziel ist die Schaffung eines konstanten und realen Informationsflusses, der gewonnene Nutzungsdaten der Produktion auswertet und unmittelbar zurück in den Prozess steuert. Dabei sind die die eingesetzten Maschinen selbständig in der Lage zu erkennen, was sie für den fortlaufenden Fertigungsprozess benötigen oder wann die nächste Wartung fällig wird. Unsere Forschung untersucht das Potenzial des industriellen Internet der Dinge für die Zukunfts- und Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens, sucht nach Optimierungspotentialen im Analysebereich und ermittelt neu entstehende Geschäftsfelder.

Industrial Internet of Things im Zentrum Industrie 4.0

Im Zentrum Industrie 4.0 werden die Potenziale des Industrial Internet of Things bereits verdeutlicht. Beispielsweise demonstrieren Ansätze zur dezentralen Fertigungsorganisation die Vorteile der Flexibilität im Rahmen der internetbasierten Fertigungssteuerung. Indem Produkte selbstständig durch die Fertigung navigieren, können diese bei Nichtverfügbarkeit oder Ausfall von Maschinen selbstständig auf Veränderungen reagieren sodass eine unterbrechungsfreie Fertigung gewährleistet werden kann.

Neue Sicht auf Wertschöpfungnetzwerke: kollaborativer digitaler Zwilling 

Charakteristisch für den Maschinen- und Anlagenbau sind dezentral organisierte, mittelständisch geprägte Produktions- und Zulieferernetzwerke. Industrie-4.0-Technologien können hier zu Wettbewerbsvorteilen beitragen, indem sie die Zusammenarbeit in diesen Wertschöpfungsnetzwerken effizient gestalten. Dazu zählt der Ansatz eines digitalen Zwillings, der als digitale Abbildung von Maschinen anlagenbezogene Daten in nutzbarer Form sammelt, aufbereitet und präsentiert. Neben internetbasierten Steuerungskonzepten innerhalb der Fabrik forschen wir bereits an der werksübergreifenden, internationalen Vernetzung von Fertigungsstandorten und untersuchen die Ausweitung moderner Planungs- und Organisationsprinzipien auf unternehmensweite Fertigungsnetzwerke sowie gesamte Lieferketten.

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