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PRODUKTIVITÄT INTELLIGENT MAXIMIEREN.©
CWMC INSIGHTS 2020|12
EINFÜHRUNG IIOT ARCHITEKTUREN
28.07.20202CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
EXECUTIVE SUMMARY
Sehr geehrte Damen und Herren,
der Bereich Industrial Internet of Things („IIoT“) ist ein sehr komplexes Thema aus verschiedenen Blickwinkeln: hohe
Anzahl von Anbietern, umfassende und vielfältige Produkte sowie eine große Bandbreite unterschiedlichster
Anwendungsfälle.
Gemäß unserer Umfrage ausgewählter Unternehmen, nutzen bereits mehr als 50% mindestens erste IIoT
Anwendungen. Darüber hinaus ist die Steigerung der Produktivität als kritischer Erfolgsfaktor unangefochten
Nummer 1. Des Weiteren wird sich in Zukunft die Anwendung und Projekte mehr und mehr in Richtung einer
ganzheitlichen Umsetzung innerhalb der Supply Chain aber auch dem Predictive Maintenance verschieben.
Als Grundlage zu einem verbesserten technischen Verständnis und Entscheidungsfindung bekommen Sie in diesem
Insight eine erste Übersicht zum allgemeinen Aufbau von IIoT-Architekturen sowie einer Vorstellung der IIoT-
Architekturen der beiden führenden Anbieter Amazon Web Services und Microsoft Azure.
Für Fragen, Anmerkungen und sonstige Anregungen stehen wir Ihnen herzlich gerne zur Verfügung.
Mit den besten Wünschen
Christian Wild
Executive Senior Managing Partner
28.07.20203CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
INHALT
1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)?
2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0
3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen
4 Beispiele: AWS und Azure
28.07.20204CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
INHALT
1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)?
2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0
3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen
4 Beispiele: AWS und Azure
28.07.20205CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
IOT DSCHUNGEL: DARSTELLUNG IOT ANBIETER
Quelle: CWMC Analyse, Matt Turck
28.07.20206CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
VERÄNDERUNG DER AKTUELLEN UND ZUKÜNFTIGEN IIOT-ANWENDUNGSFÄLLE (TOP 4)
Quelle: CWMC Analyse
Umfrage vom 01.04.2020 bis 30.06.2020: Anzahl Nennungen (in %) von Unternehmen, die im Bereich IIoT tätig sind oder Anwendungsfälle planen
(n=110), Mehrfachnennungen möglich
Qualitätskontrolle Vernetzte
Produktion (I4.0)
Logistik / Smart
Supply Chain
Predictive
Maintenance
Heute
Zukunft
40
33
37
32
37
41
27
34
Wertschöpfungskette und Vorhersagbarkeit
werden immer bedeutsamer
28.07.20207CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
WO STEHEN UNTERNEHMEN IM BEREICH IIOT?
Quelle: CWMC Analyse
Umfrage vom 01.04.2020 bis 30.06.2020: Angaben in % von Unternehmen, die im Bereich IIoT tätig sind oder Anwendungsfälle planen (n=95), keine
Mehrfachnennungen möglich
IIoT-Reife und
Erfahrung
keine IIoT-Strategie
erarbeiten
Erste IIoT Use Cases
geplant
Erste IIoT Use Cases
umgesetzt
Einige IIoT Use
Cases umgesetzt
Breiter IIoT Rollout
umgesetzt
7
23
18
34
13
5
Bereits 52% haben IIoT
Anwendungsfälle im Einsatz
28.07.20208CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
DIE WICHTIGSTEN ERFOLGSKRITERIEN VON IIOT-PROJEKTEN (TOP 5)
Quelle: CWMC Analyse
Umfrage vom 01.04.2020 bis 30.06.2020: Anzahl Nennungen (in %) von Unternehmen, die im Bereich IIoT tätig sind oder Anwendungsfälle planen
(n= 98), Mehrfachnennungen möglich
Innovationsgrad
11
ROI-Betrachtung
22
Verbesserte
Auslastung
43
Niedrigere Kosten
50
Gesteigerte
Produktivität
62
28.07.20209CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
INHALT
1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)?
2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0
3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen
4 Beispiele: AWS und Azure
28.07.202010CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
VERÄNDERUNG DER PRODUKTIONSPARADIGMEN DURCH INDUSTRIE 4.0
„Alt“ „Neu“
Zentrale Planung und Steuerung Dezentrale Selbstorganisation
Starre Wertschöpfungskette Ad-hoc Wertschöpfungsnetzwerke
Massenproduktion Individualisierung von Produkten
Anwesenheitspflicht Flexibilität der Arbeit
Proprietäre Systeme
Offene Schnittstellen und Protokolle,
Standards
Automatisierungspyramide Service-orientierte Netzwerke
Hierarchische Systematik Flexible und wandelbare Konzepte
Starre Systeme mit Customizing Dezentrale modulare Software
Datenbank und Software-Suiten Cloud und individuelle Apps
28.07.202011CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
VORAUSSETZUNGEN FÜR EINE ERFOLGREICHE EINFÜHRUNG VON INDUSTRIE 4.0
1 Fehlerfreie Stammdaten
▪ Master Data Management
▪ Sicherung der Datenqualität
▪ Daten Lifecycle Management
2Gut ausgebildete Mitarbeiter
▪ Zusammenhänge
verstehen und vernetzt denken
▪ Neue Technologien und Prozesse
effizient und effektiv nutzen
▪ Potenzial ausschöpfen
▪ Mitarbeiter als „Dirigent“
3
Schlanke und etablierte
Prozesse
▪ Einfachere Digitalisierung möglich
▪ Nutzung der Lean Management
Werkzeuge
▪ Prozesse vereinfachen
und beherrschen
4Standardisierte Schnittstellen
▪ Reduktion der Komplexität
▪ Einfachere Wartung und Ausbau
der Systeme in Zukunft
▪ Interoperabilität
zwischen den Ebenen
Vss.
I4.0
Quelle: CWMC Analyse
CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG © 2020
ÜBERBLICK | 10 BAUSTEINE FÜR IHRE INTELLIGENTE PRODUKTION GEMÄß INDUSTRIE 4.0
Intelligente
Produktion
(Industrie 4.0)
Autonome Roboter
Big Data &
Analytics/Simulation
Systemintegration
Industrial Internet of Things
(IIoT)
Cybersecurity
Cloud
Additive Manufacturing
Augmented Reality
Digitaler Zwilling &
Cyberphysische Äquivalenz
KI & Machine Learning
Quelle: CWMC Analyse
28.07.202012
28.07.202013CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
IM DETAIL | 10 BAUSTEINE FÜR IHRE INTELLIGENTE PRODUKTION GEMÄß INDUSTRIE 4.0
Autonome Roboter
Autonome Roboter erlernen die Fähigkeiten der
Produktionsschritte und werden autonom miteinander
agieren. Dies senkt die Kosten und erhöht die Produktivität.
Die Datenflut und das Teilen von Informationen entlang der
Wertschöpfungskette benötigt eine performante Integration von Cloud
Technologien.
Cloud
Big Data & Analytics / Simulation
Gesammelte Daten werden ausgewertet, Muster werden
erkannt und in verschiedenen Simulationen für Prognosen zur
besseren Produktionsplanung und -steuerung genutzt.
3D-Printing wird sich stärker in der Produktion von Protypen- und
Individual-Komponenten mit kleinen Losgrößen durchsetzen. Diese Form
der Fertigung bietet Vorteile in der Konstruktion und Designentwicklung.
Additive Manufacturing
Für die Anbindung aller Komponenten benötigt es eine
vertikale als auch eine horizontale Systemintegration der IT-
Infrastruktur, insbesondere der Produktion-IT.
Systemintegration
In der Instandhaltung, Produktionssteuerung, Lagerhaltung und
Nacharbeit ermöglicht die Anreicherung der Realität mit Informationen
und Instruktionen enorme Einsparpotenziale.
Augmented Reality
Mehr Devices und Sensoren werden im Produktionsumfeld
genutzt und angebunden. Diese werden sich untereinander
und mit allen anderen Komponenten vernetzen.
Industrial Internet of Things (IIoT)
Die digitale Repräsentanz eines Objekts oder Prozesses ermöglicht die
komplexe Simulation von Prozessketten und einen übergreifenden
Datenaustausch.
Digitaler Zwilling & Cyberphysische Äquivalenz
Notwendig, aufgrund Vernetzung der Systemkomponenten
entlang der Produktions- und Wertschöpfungskette und der
sensiblen Datenaufkommen.
Cybersecurity
Die Künstliche Intelligenz und Machine Learning Methoden ermöglichen
es Ihrer Produktion aus den gesammelten Daten zu lernen und Prozess-
Schritte zu verbessern.
KI & Machine Learning
Quelle: CWMC Analyse
28.07.202014CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
DETAILLIERTE ÜBERSICHT RELEVANTER INDUSTRIE 4.0 TECHNOLOGIEN UND KONZEPTE
Produktion
Arbeitsorganisation Agile Team- und Arbeitsorganisation
Arbeitsplatzgestaltung &
Arbeitsunterstützung
Mensch-Maschine Schnittstelle / Human Machine
Interface (HMI), Usability/UX und Ergonomie,
Assistenzsysteme, Digitale Arbeitsanweisungen
Engineering
Smart Engineering, CAD-Integration mit ERP und MES,
Varianten- und Konfigurationsmanagement,
Anforderungsmanagement, Digital Engineering
Fertigungstechnologien
Qualitätssicherung, Selbstgesteuerte
Fertigungsauftragsabwicklung
Logistik
Kapazitäts-Sharing von Transport- und
Lagerkapazitäten, Track & Trace Konzepte, Fahrerlose
Transportsysteme, Selbststeuerungsbasierte Intralogistik
Maschinen & Anlagen
Condition Monitoring, Virtuelles Gerät, Fernwartung,
Virtuelle Inbetriebnahme, Selbstoptimierende
Maschinen, Intelligente Sensorik / Aktorik
Produktionsplanung und
-steuerung
Fertigungsauftragsverfolgung, Intelligente Produktions-
und Fertigungsplanung und -steuerung (PPS),
Manufacturing Execution System (MES) Integration
Ressourceneffizienz
Urban Manufacturing, Kreislauf/Nachhaltigkeit (Output
zu Input)
Robotik und Mensch-
Maschine-Kollaboration
Softrobotik, Force Feedback
Smart-Fähigkeit
Selbstlokalisierung, Multi-Agenten-Steuerung und
agentenbasierte Entscheidungsunterstützung, Sensorik,
Aktorik, Produktionsplanung und -steuerung
Information und Kommunikation
Cybersicherheit
Sicherheitsrichtlinie,
Bedrohungsanalysen, Penetrationstest,
Self-Patching-Network-
Verteidigungssysteme, Künstliche
Immunsysteme, Kryptographie
Datenmanagement
XaaS / Cloud Services, Ökonomische
Bewertung von Daten, Virtualisierung
(Virtualization), Sematische Systeme /
Linked Open Data, Big Data
Grafische Daten- und
Bildverarbeitung
Social Augmented Reality (SAR), Cyber-
physical Equivalence (CPE), 3D-/4D-
Erfassung, Computer Vision Prüfsysteme
Kommunikation und
Netze
Kognitive Funksysteme, Taktiles Internet,
OPC-Unified Architecture, 6LoWPAN,
MTConnect, Message Queuing
Telemetry Transport (MQTT), IPv6
Schutz & Sicherheit für
Daten & Informationen
Industrial Data Space (IDS),
Authentification / Identity Management,
ID-basierte Verschlüsselung,
Aktivitätsbasierte Betrugserkennung,
Enterprise Digital Right Management
(EDRM), High Assurance Plattformen,
Sichere mobile Datenspeicher,
Standards & Zertifizierung, Modulare
Sicherheitsnachweise und
Laufzeitzertifikate
Unternehmenstransformation
Change
Management
Einführungsszenarien und
Migrationspfade Industrie
4.0, Strategie und
Roadmap-Entwicklung,
Reifegradmessung
Geschäfts-
modelle &
Unternehmens-
planung
Ermittlung ROI und Total
Cost of Ownership (TCO),
Everything as a Service
(XaaS), Kosten-
Nutzenrechnung digitaler
und vernetzter Lösungen,
Einkauf und Industrie 4.0
(inkl. Entwicklung von
Ausschreibungskriterien)
Human
Resource
Management
Arbeitsplatznahe
Lernformen und
Lernsysteme /
lernförderliche Arbeit,
Tutorensysteme und der
Wandel der beruflichen
Aus- und Weiterbildung,
4.0 orientierte
Personalentwicklung/Aus-
und Weiterbildung
Quelle: CWMC Analyse
28.07.202015CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
BEISPIELHAFTE EINSATZMÖGLICHKEITEN VON LEAN 4.0: FUSION VON LEAN MANAGEMENT
UND INDUSTRIE 4.0
Stabilisieren und
Standardisieren
Visualisieren
Nivellieren und
Glätten
Takt, Fluss, Pull
Kontinuierliche
Verbesserung
Autonomation /
Jidoka
Vernetzung in der Cloud / Nutzung von
Schnittstellen und Plattformen wie
UMATI/OPC UA
Konnektivität im gesamten Werk
Digitaler Zwilling
Big Data Analysen und
Simulationen
Sicherheit an allen
IT-Punkten
Augmented Reality bspw. in
der Nacharbeit
Nutzung mobiler
Endgeräte
Autonome Roboter kommunizieren im Werksumfeld
mit eigener Prozesskette, sowie Kunden und
Lieferanten
KI für ein
selbstoptimierende
Produktion
Lean
Management
Industrie 4.0
Quelle: CWMC Analyse
28.07.202016CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
INHALT
1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)?
2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0
3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen
4 Beispiele: AWS und Azure
28.07.202017CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
ÜBERSICHT REFERENZARCHITEKTURMODELL INDUSTRIE 4.0 (RAMI 4.0)
Quelle: CWMC Analyse, ZVEI
Business
Functional
Information
Communication
Integration
Asset
Development Maintenance
Usage
Type
Production Maintenance
Usage
Instance
Connected World
Enterprise
Work Centers
Station
Control Device
Field Device
Product
Life Cycle & Value Stream
IEC 62890
Hierarchy Levels
IEC 62264 / IEC 61512
Layers
28.07.202018CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
ÜBERSICHT REFERENZARCHITEKTURMODELL INDUSTRIE 4.0 (RAMI 4.0):
ANWENDUNGSBEREICH IIOT
Quelle: CWMC Analyse, ZVEI
Business
Functional
Information
Communication
Integration
Asset
Development Maintenance
Usage
Type
Production Maintenance
Usage
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Connected World
Enterprise
Work Centers
Station
Control Device
Field Device
Product
Life Cycle & Value Stream
IEC 62890
Hierarchy Levels
IEC 62264 / IEC 61512
Layers
28.07.202019CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
DAS IIOT-KONZEPT
IIoT Services
IIoT Infrastructure Platform
Intelligent Gateway
IIoT Service Provider
Communication Network
IIoT Devices
Security
(Complex) Event
Processing
Interface HMI
Big Data &
Analytics
Quelle: CWMC Analyse
28.07.202020CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
FUNKTIONALE DOMÄNEN IM BEREICH IIOT UND DEM FOKUS AUF DIE BEZIEHUNG ZWISCHEN
OPERATIONS UND CONTROL DOMÄNE
Functional Domains
Business
Operations
Information
Application
Control
Sense Actuation
Physical Systems
Operations
Prognostics Optimization
Monitoring & Diagnostics
Provisioning
Deployment
Management
Control Domain
A B C
Customers
Quelle: CWMC Analyse
28.07.202021CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
DIE 3-TIER IIOT SYSTEM ARCHITEKTUR
Domain ApplicationsService Platform
Edge Tier Platform Tier Enterprise Tier
Proximity Network
Edge
Gateway
Device Management
Data Aggregration
….
Access
Network
Edge
Gateway
Data Flow
Control Flow
Data
Transform
Analytics
Operations
Rules & Controls
Data Flow
Control Flow
Service
Network
Quelle: CWMC Analyse
28.07.202022CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
MAPPING DER FUNKTIONALEN DOMÄNEN AUF DIE 3-TIER ARCHITEKTUR
Edge Tier Platform Tier Enterprise Tier
Control Domain
Controller
Actuators
Sensors
Application &
Gateway
Information Domains
Data Services &
Platforms
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& Platforms
Ingestion &
Transformation
Persistance &
Distribution
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Persistance &
Distribution
Operations Domains
Provisioning &
Deployment
Asset & Meta
Data
Management
Prognostics &
Optimization
API & Portal
Monitor &
Diagnostics
Business Domains
Analytics
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EMR
…
Application Domains
Logic &
Rules
API &
Portal
Proximity Network Access Network Service Network
Daten
Orchestrierung
Asset Mgmt
Daten
Informationen
Daten
Quelle: CWMC Analyse
28.07.202023CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
INHALT
1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)?
2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0
3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen
4 Beispiele: AWS und Azure
28.07.202024CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
IOT SERVICES VON AWS
Industrial Equipment
OPC UA data server
Quelle: CWMC Analyse, Amazon Web Services
FreeRTOS
program, deploy, secure,
connect & manage small
low-power devices
AWS IoT SiteWise
Gateway
Collect data from
on-premises
equipment and
historian databases
AWS IoT
Greengrass
Run application
code at the edge
AWS IoT SiteWise
Collect, organize and
analyze industrial data at
scale
AWS IoT Core
Secure device
connectivity and
messaging
AWS IoT Device
Management
Fleet onboarding,
management and SW
updates
AWS IoT Device
Defender
Fleet audit and
protection
AWS IoT Things Graph
Connect devices and web services
Analytics & Event
Detection
AWS IoT Device
Analytics
Process and prepare
data for analytics &
machine learning
AWS IoT Events
Detect and respond to
events from IoT sensors &
applicationsDevice Connectivity and Control
Data Management
IIoT Services von AWS
28.07.202025CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
IOT SYSTEMARCHITEKTUR VON MICROSOFT AZURE
Quelle: CWMC Analyse, Microsoft
Security
Deployment
High Availability and Disaster Recovery
Things
Insights Action
IoT Edge
Devices
IoT
Devices
Bulk Device
Provisioning
Cloud
Gateway
(IoT Hub)
Warm Path
Store
Cold Path
Store
Stream
Processing
UI &
Reporting
Tools
User Management
Machine
Learning
Business
Integration
Device
Management
Data
Transformation
Store
Data
Stream processing & rules
evaluation over data
Integrate with Business
Processes
Visualize data & learnings
CWMC – CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG
RHEINSTRAßE 44
76467 BIETIGHEIM
WWW.CWMC.BEST
KONTAKT@CWMC.BEST
+49 7245 9473443
PRODUKTIVITÄT INTELLIGENT MAXIMIEREN.©
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CWMC Insights 2020|12 - Einführung IIoT Architekturen

  • 1.
  • 2. BERLIN FRANKFURT AM MAIN HAMBURG KÖLN LEIPZIG MÜNCHEN STUTTGART WIEN ZÜRICH PRODUKTIVITÄT INTELLIGENT MAXIMIEREN.© CWMC INSIGHTS 2020|12 EINFÜHRUNG IIOT ARCHITEKTUREN
  • 3. 28.07.20202CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © EXECUTIVE SUMMARY Sehr geehrte Damen und Herren, der Bereich Industrial Internet of Things („IIoT“) ist ein sehr komplexes Thema aus verschiedenen Blickwinkeln: hohe Anzahl von Anbietern, umfassende und vielfältige Produkte sowie eine große Bandbreite unterschiedlichster Anwendungsfälle. Gemäß unserer Umfrage ausgewählter Unternehmen, nutzen bereits mehr als 50% mindestens erste IIoT Anwendungen. Darüber hinaus ist die Steigerung der Produktivität als kritischer Erfolgsfaktor unangefochten Nummer 1. Des Weiteren wird sich in Zukunft die Anwendung und Projekte mehr und mehr in Richtung einer ganzheitlichen Umsetzung innerhalb der Supply Chain aber auch dem Predictive Maintenance verschieben. Als Grundlage zu einem verbesserten technischen Verständnis und Entscheidungsfindung bekommen Sie in diesem Insight eine erste Übersicht zum allgemeinen Aufbau von IIoT-Architekturen sowie einer Vorstellung der IIoT- Architekturen der beiden führenden Anbieter Amazon Web Services und Microsoft Azure. Für Fragen, Anmerkungen und sonstige Anregungen stehen wir Ihnen herzlich gerne zur Verfügung. Mit den besten Wünschen Christian Wild Executive Senior Managing Partner
  • 4. 28.07.20203CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © INHALT 1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)? 2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0 3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen 4 Beispiele: AWS und Azure
  • 5. 28.07.20204CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © INHALT 1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)? 2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0 3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen 4 Beispiele: AWS und Azure
  • 6. 28.07.20205CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © IOT DSCHUNGEL: DARSTELLUNG IOT ANBIETER Quelle: CWMC Analyse, Matt Turck
  • 7. 28.07.20206CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © VERÄNDERUNG DER AKTUELLEN UND ZUKÜNFTIGEN IIOT-ANWENDUNGSFÄLLE (TOP 4) Quelle: CWMC Analyse Umfrage vom 01.04.2020 bis 30.06.2020: Anzahl Nennungen (in %) von Unternehmen, die im Bereich IIoT tätig sind oder Anwendungsfälle planen (n=110), Mehrfachnennungen möglich Qualitätskontrolle Vernetzte Produktion (I4.0) Logistik / Smart Supply Chain Predictive Maintenance Heute Zukunft 40 33 37 32 37 41 27 34 Wertschöpfungskette und Vorhersagbarkeit werden immer bedeutsamer
  • 8. 28.07.20207CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © WO STEHEN UNTERNEHMEN IM BEREICH IIOT? Quelle: CWMC Analyse Umfrage vom 01.04.2020 bis 30.06.2020: Angaben in % von Unternehmen, die im Bereich IIoT tätig sind oder Anwendungsfälle planen (n=95), keine Mehrfachnennungen möglich IIoT-Reife und Erfahrung keine IIoT-Strategie erarbeiten Erste IIoT Use Cases geplant Erste IIoT Use Cases umgesetzt Einige IIoT Use Cases umgesetzt Breiter IIoT Rollout umgesetzt 7 23 18 34 13 5 Bereits 52% haben IIoT Anwendungsfälle im Einsatz
  • 9. 28.07.20208CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © DIE WICHTIGSTEN ERFOLGSKRITERIEN VON IIOT-PROJEKTEN (TOP 5) Quelle: CWMC Analyse Umfrage vom 01.04.2020 bis 30.06.2020: Anzahl Nennungen (in %) von Unternehmen, die im Bereich IIoT tätig sind oder Anwendungsfälle planen (n= 98), Mehrfachnennungen möglich Innovationsgrad 11 ROI-Betrachtung 22 Verbesserte Auslastung 43 Niedrigere Kosten 50 Gesteigerte Produktivität 62
  • 10. 28.07.20209CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © INHALT 1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)? 2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0 3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen 4 Beispiele: AWS und Azure
  • 11. 28.07.202010CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © VERÄNDERUNG DER PRODUKTIONSPARADIGMEN DURCH INDUSTRIE 4.0 „Alt“ „Neu“ Zentrale Planung und Steuerung Dezentrale Selbstorganisation Starre Wertschöpfungskette Ad-hoc Wertschöpfungsnetzwerke Massenproduktion Individualisierung von Produkten Anwesenheitspflicht Flexibilität der Arbeit Proprietäre Systeme Offene Schnittstellen und Protokolle, Standards Automatisierungspyramide Service-orientierte Netzwerke Hierarchische Systematik Flexible und wandelbare Konzepte Starre Systeme mit Customizing Dezentrale modulare Software Datenbank und Software-Suiten Cloud und individuelle Apps
  • 12. 28.07.202011CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © VORAUSSETZUNGEN FÜR EINE ERFOLGREICHE EINFÜHRUNG VON INDUSTRIE 4.0 1 Fehlerfreie Stammdaten ▪ Master Data Management ▪ Sicherung der Datenqualität ▪ Daten Lifecycle Management 2Gut ausgebildete Mitarbeiter ▪ Zusammenhänge verstehen und vernetzt denken ▪ Neue Technologien und Prozesse effizient und effektiv nutzen ▪ Potenzial ausschöpfen ▪ Mitarbeiter als „Dirigent“ 3 Schlanke und etablierte Prozesse ▪ Einfachere Digitalisierung möglich ▪ Nutzung der Lean Management Werkzeuge ▪ Prozesse vereinfachen und beherrschen 4Standardisierte Schnittstellen ▪ Reduktion der Komplexität ▪ Einfachere Wartung und Ausbau der Systeme in Zukunft ▪ Interoperabilität zwischen den Ebenen Vss. I4.0 Quelle: CWMC Analyse
  • 13. CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG © 2020 ÜBERBLICK | 10 BAUSTEINE FÜR IHRE INTELLIGENTE PRODUKTION GEMÄß INDUSTRIE 4.0 Intelligente Produktion (Industrie 4.0) Autonome Roboter Big Data & Analytics/Simulation Systemintegration Industrial Internet of Things (IIoT) Cybersecurity Cloud Additive Manufacturing Augmented Reality Digitaler Zwilling & Cyberphysische Äquivalenz KI & Machine Learning Quelle: CWMC Analyse 28.07.202012
  • 14. 28.07.202013CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © IM DETAIL | 10 BAUSTEINE FÜR IHRE INTELLIGENTE PRODUKTION GEMÄß INDUSTRIE 4.0 Autonome Roboter Autonome Roboter erlernen die Fähigkeiten der Produktionsschritte und werden autonom miteinander agieren. Dies senkt die Kosten und erhöht die Produktivität. Die Datenflut und das Teilen von Informationen entlang der Wertschöpfungskette benötigt eine performante Integration von Cloud Technologien. Cloud Big Data & Analytics / Simulation Gesammelte Daten werden ausgewertet, Muster werden erkannt und in verschiedenen Simulationen für Prognosen zur besseren Produktionsplanung und -steuerung genutzt. 3D-Printing wird sich stärker in der Produktion von Protypen- und Individual-Komponenten mit kleinen Losgrößen durchsetzen. Diese Form der Fertigung bietet Vorteile in der Konstruktion und Designentwicklung. Additive Manufacturing Für die Anbindung aller Komponenten benötigt es eine vertikale als auch eine horizontale Systemintegration der IT- Infrastruktur, insbesondere der Produktion-IT. Systemintegration In der Instandhaltung, Produktionssteuerung, Lagerhaltung und Nacharbeit ermöglicht die Anreicherung der Realität mit Informationen und Instruktionen enorme Einsparpotenziale. Augmented Reality Mehr Devices und Sensoren werden im Produktionsumfeld genutzt und angebunden. Diese werden sich untereinander und mit allen anderen Komponenten vernetzen. Industrial Internet of Things (IIoT) Die digitale Repräsentanz eines Objekts oder Prozesses ermöglicht die komplexe Simulation von Prozessketten und einen übergreifenden Datenaustausch. Digitaler Zwilling & Cyberphysische Äquivalenz Notwendig, aufgrund Vernetzung der Systemkomponenten entlang der Produktions- und Wertschöpfungskette und der sensiblen Datenaufkommen. Cybersecurity Die Künstliche Intelligenz und Machine Learning Methoden ermöglichen es Ihrer Produktion aus den gesammelten Daten zu lernen und Prozess- Schritte zu verbessern. KI & Machine Learning Quelle: CWMC Analyse
  • 15. 28.07.202014CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © DETAILLIERTE ÜBERSICHT RELEVANTER INDUSTRIE 4.0 TECHNOLOGIEN UND KONZEPTE Produktion Arbeitsorganisation Agile Team- und Arbeitsorganisation Arbeitsplatzgestaltung & Arbeitsunterstützung Mensch-Maschine Schnittstelle / Human Machine Interface (HMI), Usability/UX und Ergonomie, Assistenzsysteme, Digitale Arbeitsanweisungen Engineering Smart Engineering, CAD-Integration mit ERP und MES, Varianten- und Konfigurationsmanagement, Anforderungsmanagement, Digital Engineering Fertigungstechnologien Qualitätssicherung, Selbstgesteuerte Fertigungsauftragsabwicklung Logistik Kapazitäts-Sharing von Transport- und Lagerkapazitäten, Track & Trace Konzepte, Fahrerlose Transportsysteme, Selbststeuerungsbasierte Intralogistik Maschinen & Anlagen Condition Monitoring, Virtuelles Gerät, Fernwartung, Virtuelle Inbetriebnahme, Selbstoptimierende Maschinen, Intelligente Sensorik / Aktorik Produktionsplanung und -steuerung Fertigungsauftragsverfolgung, Intelligente Produktions- und Fertigungsplanung und -steuerung (PPS), Manufacturing Execution System (MES) Integration Ressourceneffizienz Urban Manufacturing, Kreislauf/Nachhaltigkeit (Output zu Input) Robotik und Mensch- Maschine-Kollaboration Softrobotik, Force Feedback Smart-Fähigkeit Selbstlokalisierung, Multi-Agenten-Steuerung und agentenbasierte Entscheidungsunterstützung, Sensorik, Aktorik, Produktionsplanung und -steuerung Information und Kommunikation Cybersicherheit Sicherheitsrichtlinie, Bedrohungsanalysen, Penetrationstest, Self-Patching-Network- Verteidigungssysteme, Künstliche Immunsysteme, Kryptographie Datenmanagement XaaS / Cloud Services, Ökonomische Bewertung von Daten, Virtualisierung (Virtualization), Sematische Systeme / Linked Open Data, Big Data Grafische Daten- und Bildverarbeitung Social Augmented Reality (SAR), Cyber- physical Equivalence (CPE), 3D-/4D- Erfassung, Computer Vision Prüfsysteme Kommunikation und Netze Kognitive Funksysteme, Taktiles Internet, OPC-Unified Architecture, 6LoWPAN, MTConnect, Message Queuing Telemetry Transport (MQTT), IPv6 Schutz & Sicherheit für Daten & Informationen Industrial Data Space (IDS), Authentification / Identity Management, ID-basierte Verschlüsselung, Aktivitätsbasierte Betrugserkennung, Enterprise Digital Right Management (EDRM), High Assurance Plattformen, Sichere mobile Datenspeicher, Standards & Zertifizierung, Modulare Sicherheitsnachweise und Laufzeitzertifikate Unternehmenstransformation Change Management Einführungsszenarien und Migrationspfade Industrie 4.0, Strategie und Roadmap-Entwicklung, Reifegradmessung Geschäfts- modelle & Unternehmens- planung Ermittlung ROI und Total Cost of Ownership (TCO), Everything as a Service (XaaS), Kosten- Nutzenrechnung digitaler und vernetzter Lösungen, Einkauf und Industrie 4.0 (inkl. Entwicklung von Ausschreibungskriterien) Human Resource Management Arbeitsplatznahe Lernformen und Lernsysteme / lernförderliche Arbeit, Tutorensysteme und der Wandel der beruflichen Aus- und Weiterbildung, 4.0 orientierte Personalentwicklung/Aus- und Weiterbildung Quelle: CWMC Analyse
  • 16. 28.07.202015CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © BEISPIELHAFTE EINSATZMÖGLICHKEITEN VON LEAN 4.0: FUSION VON LEAN MANAGEMENT UND INDUSTRIE 4.0 Stabilisieren und Standardisieren Visualisieren Nivellieren und Glätten Takt, Fluss, Pull Kontinuierliche Verbesserung Autonomation / Jidoka Vernetzung in der Cloud / Nutzung von Schnittstellen und Plattformen wie UMATI/OPC UA Konnektivität im gesamten Werk Digitaler Zwilling Big Data Analysen und Simulationen Sicherheit an allen IT-Punkten Augmented Reality bspw. in der Nacharbeit Nutzung mobiler Endgeräte Autonome Roboter kommunizieren im Werksumfeld mit eigener Prozesskette, sowie Kunden und Lieferanten KI für ein selbstoptimierende Produktion Lean Management Industrie 4.0 Quelle: CWMC Analyse
  • 17. 28.07.202016CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © INHALT 1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)? 2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0 3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen 4 Beispiele: AWS und Azure
  • 18. 28.07.202017CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © ÜBERSICHT REFERENZARCHITEKTURMODELL INDUSTRIE 4.0 (RAMI 4.0) Quelle: CWMC Analyse, ZVEI Business Functional Information Communication Integration Asset Development Maintenance Usage Type Production Maintenance Usage Instance Connected World Enterprise Work Centers Station Control Device Field Device Product Life Cycle & Value Stream IEC 62890 Hierarchy Levels IEC 62264 / IEC 61512 Layers
  • 19. 28.07.202018CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © ÜBERSICHT REFERENZARCHITEKTURMODELL INDUSTRIE 4.0 (RAMI 4.0): ANWENDUNGSBEREICH IIOT Quelle: CWMC Analyse, ZVEI Business Functional Information Communication Integration Asset Development Maintenance Usage Type Production Maintenance Usage Instance Connected World Enterprise Work Centers Station Control Device Field Device Product Life Cycle & Value Stream IEC 62890 Hierarchy Levels IEC 62264 / IEC 61512 Layers
  • 20. 28.07.202019CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © DAS IIOT-KONZEPT IIoT Services IIoT Infrastructure Platform Intelligent Gateway IIoT Service Provider Communication Network IIoT Devices Security (Complex) Event Processing Interface HMI Big Data & Analytics Quelle: CWMC Analyse
  • 21. 28.07.202020CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © FUNKTIONALE DOMÄNEN IM BEREICH IIOT UND DEM FOKUS AUF DIE BEZIEHUNG ZWISCHEN OPERATIONS UND CONTROL DOMÄNE Functional Domains Business Operations Information Application Control Sense Actuation Physical Systems Operations Prognostics Optimization Monitoring & Diagnostics Provisioning Deployment Management Control Domain A B C Customers Quelle: CWMC Analyse
  • 22. 28.07.202021CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © DIE 3-TIER IIOT SYSTEM ARCHITEKTUR Domain ApplicationsService Platform Edge Tier Platform Tier Enterprise Tier Proximity Network Edge Gateway Device Management Data Aggregration …. Access Network Edge Gateway Data Flow Control Flow Data Transform Analytics Operations Rules & Controls Data Flow Control Flow Service Network Quelle: CWMC Analyse
  • 23. 28.07.202022CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © MAPPING DER FUNKTIONALEN DOMÄNEN AUF DIE 3-TIER ARCHITEKTUR Edge Tier Platform Tier Enterprise Tier Control Domain Controller Actuators Sensors Application & Gateway Information Domains Data Services & Platforms Analytic Services & Platforms Ingestion & Transformation Persistance & Distribution Streaming & Batch Persistance & Distribution Operations Domains Provisioning & Deployment Asset & Meta Data Management Prognostics & Optimization API & Portal Monitor & Diagnostics Business Domains Analytics OSS CRM BSS EMR … Application Domains Logic & Rules API & Portal Proximity Network Access Network Service Network Daten Orchestrierung Asset Mgmt Daten Informationen Daten Quelle: CWMC Analyse
  • 24. 28.07.202023CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © INHALT 1 Quo vadis Industrial IoT (IIoT)? 2 Überblick Industrial IoT (IIoT), Industrie 4.0 und Lean 4.0 3 Einführung Industrial IoT (IIoT) Architekturen 4 Beispiele: AWS und Azure
  • 25. 28.07.202024CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © IOT SERVICES VON AWS Industrial Equipment OPC UA data server Quelle: CWMC Analyse, Amazon Web Services FreeRTOS program, deploy, secure, connect & manage small low-power devices AWS IoT SiteWise Gateway Collect data from on-premises equipment and historian databases AWS IoT Greengrass Run application code at the edge AWS IoT SiteWise Collect, organize and analyze industrial data at scale AWS IoT Core Secure device connectivity and messaging AWS IoT Device Management Fleet onboarding, management and SW updates AWS IoT Device Defender Fleet audit and protection AWS IoT Things Graph Connect devices and web services Analytics & Event Detection AWS IoT Device Analytics Process and prepare data for analytics & machine learning AWS IoT Events Detect and respond to events from IoT sensors & applicationsDevice Connectivity and Control Data Management IIoT Services von AWS
  • 26. 28.07.202025CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 © IOT SYSTEMARCHITEKTUR VON MICROSOFT AZURE Quelle: CWMC Analyse, Microsoft Security Deployment High Availability and Disaster Recovery Things Insights Action IoT Edge Devices IoT Devices Bulk Device Provisioning Cloud Gateway (IoT Hub) Warm Path Store Cold Path Store Stream Processing UI & Reporting Tools User Management Machine Learning Business Integration Device Management Data Transformation Store Data Stream processing & rules evaluation over data Integrate with Business Processes Visualize data & learnings
  • 27. CWMC – CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG RHEINSTRAßE 44 76467 BIETIGHEIM WWW.CWMC.BEST KONTAKT@CWMC.BEST +49 7245 9473443 PRODUKTIVITÄT INTELLIGENT MAXIMIEREN.© BERLIN FRANKFURT AM MAIN HAMBURG KÖLN LEIPZIG MÜNCHEN STUTTGART WIEN ZÜRICH