Industrial IoT für immer
Ziel der Digitalisierung ist es, Lösungen zu entwickeln, um Nachhaltigkeit zu formen, zu überwachen und zu regeln. Spitzenreitertechnologien in der Fertigung und Konzepte wie IIoT haben das Potenzial, zur Nachhaltigkeit beizutragen.
Die Notwendigkeit von IIoT
Die Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) sagt in ihrem Umweltausblick bis 2050 voraus, dass die Weltbevölkerung um 3 Milliarden Menschen steigen wird. Das bedeutet eine Zunahme der derzeitige Weltbevölkerung in den nächsten 30 Jahren um rund 50 %.
Dieses Wachstum wird die Nachfrage nach landwirtschaftlichen und tierischen Produkten steigern. Die Fertigung wird im Vergleich zum Jahr 2000 rund 400 % mehr Wasser und bis zu 140 % mehr Elektrizität benötigen.
Der Bericht der Weltbankgruppe "What a Waste 2.0" zeigt auf, dass die weltweite Müllproduktion im Jahr 2016 rund 1,6 Milliarden Tonnen Kohlendioxid verursacht hat – das sind 5 % der weltweiten Emissionen insgesamt. Angesichts der Vorhersage, dass die weltweite jährliche Müllproduktion bis 2050 um 70 % steigen wird, ist die Etablierung einer Kreislaufwirtschaft absolut entscheidend, um die Schäden für die Umwelt zu reduzieren.
Angesichts solcher Zahlen müssen wir ein Bewusstsein für die Dringlichkeit des Problems entwickeln und effektive, zeitnahe und genaue Maßnahmen ergreifen. 2015 gab die UN-Generalversammlung 17 nachhaltige Entwicklungsziele und geplante spezifische Maßnahmen bekannt. Diese Initiative ergänzt die Initiative "Digital Economy and Society System" des World Economic Forum (WEF), das darauf abzielt, eine nachhaltige und vertrauenswürdige digitale Zukunft zu formen.
IIoT-Lösungen sind vielleicht nicht die erste saubere Technologie, die Ihnen bei diesem Thema in den Sinn kommen mag, aber die Möglichkeiten, die sie bieten, können für die Industrie unentbehrlich sein. Die "Internet of Things Guidelines for Sustainability" des WEF präsentieren die Ergebnisse einer Untersuchung von 643 IoT-Anwendungen. 84 % der Anwendungsfälle könnten potenziell die UN-Ziele umsetzen.
Werkzeuge für wunderbare Dinge
Steve Jobs sagte einmal: "Technologie an sich ist gar nichts. Was wirklich zählt, ist, dass Sie an den Menschen glauben und daran, dass er im Grunde gut und intelligent ist – und dass er wunderbare Dinge erschafft, wenn man ihm Werkzeuge an die Hand gibt."
IIoT ist eines dieser Werkzeuge, mit denen wir wunderbare Dinge erreichen können. Die Technologie dahinter kann in der Industrie eine Trendwende einläuten, was ökonomische, ökologische und soziale Nachhaltigkeit anbelangt.
IIoT ist die Erweiterung und Verwendung des Internet of Things in Industriesektoren und -anwendungen. Im Grunde geht es beim IIoT darum, jederzeit und überall abgesetzt messen und auf Informationen zugreifen zu können. Es verbindet "Dinge" und macht sie erreich- und sichtbar.
Dank IIoT werden Daten in der gesamten Wertschöpfungskette sichtbar, wodurch sich den Unternehmen neue Wege eröffnen, die Nachhaltigkeit zu verbessern, wie beispielsweise, Müll zu reduzieren, Kosten zu senken und die Lebensdauer von Maschinen zu verlängern, ohne dabei Kompromisse bei der Marktfähigkeit einzugehen.
Intelligentere Produktionsstätten
Im Zeitalter der digitalen Transformation ist mit der Einführung von neuen Spitzenreitertechnologien in praktisch jeder Industrie vorprogrammiert, dass es zu Anfang erst einmal zu Unterbrechungen kommt. Laut einer Studie von McKinsey hat die durchschnittliche Lebensspanne von Unternehmen abgenommen. Bestanden Unternehmen im Jahr 1958 noch rund 61 Jahre, so waren es im Jahr 2011 nur noch etwa 18 Jahre.
Das Überleben von Unternehmen hat noch nie vor derartigen Herausforderungen gestanden. Ein Artikel der 3. International Conference on Smart City Applications hebt hervor, dass Unternehmen sich mithilfe der Technologie wandeln müssen, wenn sie Schritt halten und nicht von Rivalen überrannt werden wollen, die die digitale Transformation anführen.
Wettbewerbsfähig zu bleiben und gleichzeitig die Nachhaltigkeit zu unterstützen, ist für viele Unternehmen ein echtes Dilemma. IIoT-Lösungen können helfen, Fragen wie diese zu beantworten: "Wie lassen sich Profite steigern, indem man mit weniger mehr leistet?" und "Wie können Sie negative Auswirkungen auf die Umwelt reduzieren und positive Auswirkungen auf die Gesellschaft steigern?"
Wenn in der gesamten Wertschöpfungskette eines Produktes alle benötigten Daten zur Verfügung stehen, dann hat das positive Auswirkungen auf das Unternehmen und seine Effizienz, während gleichzeitig zu einer ökonomischen, ökologischen und sozialen Nachhaltigkeit beigetragen wird.
Obwohl sie noch relativ neu sind, macht sich der Einfluss von IIoT doch schon immer stärker bemerkbar. Wir haben Visionen und Zukunftsszenarios hinter uns gelassen und stattdessen vieles Realität werden lassen. Konkrete Anwendungsfälle zeigen uns, wie wir mit Datentransparenz, Ressourceneffizienz und nachhaltiger Energie effizienter arbeiten können.
Die Endress+Hauser Gruppe (ein Schweizer Unternehmen in Familienhand und weltweit führender Lieferant von Instrumentierung) geht in der Industrie mit gutem Beispiel voran, indem sie ihren Kunden hilft, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, und gleichzeitig zur wirtschaftlichen Tragfähigkeit beiträgt.
Nachhaltigkeit ist tief in der Kultur von Endress+Hauser verwurzelt und wird jährlich von EcoVadis, einem der weltweit führenden Institute zur Nachhaltigkeitsbewertung von Unternehmen, beurteilt.
Matthias Altendorf, CEO bei Endress+Hauser, erläutert die Nachhaltigkeitsziele: "Wir helfen unseren Kunden dabei, die Effizienz ihrer Ressourcen zu steigern, CO2-Emissionen zu senken, Müll zu vermeiden und die Kreislaufwirtschaft durch herausragende Messtechnologie und Automatisierungslösungen zu verbessern."
Beispiel: intelligentes System für Aquakulturen
Fischzüchter stehen vor zahlreichen Herausforderungen. Sie müssen den guten Zustand ihrer Fischbestände gewährleisten und gleichzeitig wettbewerbsfähige Preise bieten, um sich im Geschäft halten zu können. Die Überwachung der Wasserqualität kann die Fischgesundheit verbessern und die Sterblichkeitsrate um bis zu 40 % senken.
Das "Amt für Wald beider Basel" unterhält eine Fischzucht in Giebenbach, um die natürlichen Fischbestände in öffentlichen Gewässern zu bereichern, so beispielsweise gesunde Lachse, um den Rhein wieder zu bevölkern. Neben der ökologischen Bedeutung ist die Initiative auch aus wirtschaftlicher Sicht bedeutend, da ein genetisch gesunder Lachs rund 10.000 Eier produziert und jedes Ei einen Wert von rund 1,10 US$ hat.
In der Vergangenheit h5aben die Geschäftsführer die Wasserqualität in den Aufzuchtbecken einmal täglich überprüft, indem sie zu der abgelegenen Zuchtanlage gefahren sind und die Becken manuell überprüft haben. Um die Übertragung von Krankheiten zu verhindern, mussten sie ausgewählte Becken separat überwachen, wodurch diese Aufgabe noch zeitraubender wurde und zu unzuverlässigen Daten führte.
Jetzt verwendet das Amt eine IIoT-Lösung mit der Bezeichnung "Netilion Smart Systems for Aquaculture". Die Anwendung besteht aus Sensoren, einem Edge Device für die Verbindung und einer mobilen App. Das System misst kontinuierlich die Bedingungen im Wasser. Bei Problemen werden in der mobilen App sofort Benachrichtigungen eingeblendet.
So wurden die Mitarbeiter des Amtes an einem Wochenende darüber benachrichtigt, dass der Sauerstoffgehalt zu niedrig war. Sie konnten eine verstopfte Rohrleitung ausmachen und das Problem beheben, bevor irgendwelche Fische verendet sind. In der Vergangenheit hätten sie Fischbestände verloren, weil sie die Becken nur während der Woche überprüften.
In diesem Einsatz sorgt die IIoT-Lösung für ökologische, wirtschaftliche und soziale Nachhaltigkeit:
- Ökologische Nachhaltigkeit: weniger tote Fische; mehr Diversität im Rhein; niedriger Schadstoffausstoß, da seltener zu den Zuchtbecken gefahren werden muss
- Wirtschaftliche Nachhaltigkeit: genauere Kontrolle über Futtervorräte; weniger Abfälle; weniger Benzinverbrauch
- Soziale Nachhaltigkeit: mehr gesunde Fische für den Verzehr; niedrige Preise
IIoT-Lösungen können auch auf viele andere Arten zur Nachhaltigkeit beitragen, beispielsweise bei der Wartung während der Lebensdauer eines Betriebsmittels. Wenn die Betriebsmittel mit einem IIoT-Ökosystem verbunden sind, wird eine vorausschauende Wartung möglich.
Wie in einem Elsevier-Artikel zu Industrie 4.0 erwähnt wurde, reduziert die vorausschauende Wartung Kosten und Müll, indem sie die Lebensdauer von Betriebsmitteln verlängert und den Bedarf nach Austauschgeräten verringert.
Soziale Erwünschtheit und Akzeptanz von IIoT-Lösungen
Menschen akzeptieren Veränderungen und passen ihr Verhalten nur dann daran an, wenn sie der Quelle, von der diese Veränderungen ausgehen, vertrauen. Der Springer-Artikel "Sustainability in a Digital World Needs Trust" bot einige interessante Einblicke in diese Materie. Von der persönlichen Sicherheit bis hin zur Erwerbstätigkeit – in einer digitalen Welt ist nichts möglich ohne soziale Akzeptanz und soziale Nachhaltigkeit, die wiederum auf Vertrauen beruht.
Wie Richard Edelmann erläutert hat: "Wir haben den Punkt, an dem Vertrauen lediglich ein Schlüsselfaktor beim Erwerb eines Produktes oder bei der Auswahl einer Arbeitsstelle war, hinter uns gelassen. Heute ist Vertrauen der alles entscheidende Faktor, damit eine Gesellschaft funktionieren kann."
Viele Industrieunternehmen betrachten IIoT-Technologien noch immer mit Vorsicht, weshalb auditierte und zertifizierte Plattformen aufgekommen sind, um dieses Vertrauen zu wecken und zu festigen. So bietet z. B. EuroCloud, eine unabhängige, nicht gewinnorientierte Organisation, mit der Unterstützung von mehr als 500 akkreditierten Experten weltweit eine Cloud-Service-Zertifizierung.
Kunden und Benutzer profitieren von Qualitätsbeurteilungen, Audits und jährlichen Zertifizierungen ihrer Cloud-Services.
Zudem tragen Rahmenwerke wie die ISO 270001 (Informationssicherheits-Managementsystem), ISO 20000 (Service Management System), die Schweizer DSMS-Richtlinie (Datenschutz-Managementsystem) und die DSGVO (Datenschutz-Grundverordnung) dazu bei, Vertrauen in IIoT-Ökosysteme zu bilden.
Risiken von IIoT-Lösungen
Obwohl IIoT-Lösungen viele Vorteile bieten, bringen sie, wie alle Dinge, auch einige Risiken mit sich, wie beispielsweise die digitale Kontamination.
Die Herstellung und Lieferung von digitalen Produkten erfordert bedeutende Mengen an Energie, wodurch sich die CO2-Emissionen erhöhen, wie im Artikel "Sustainability in a Digital World Needs Trust" diskutiert wird. Erstaunlicherweise hat The Shift Project herausgefunden, dass digitale Technologie für mehr Verschmutzung sorgt als die Luftfahrtindustrie, nämlich für 4 % der weltweiten Treibhausgasemissionen.
Wir müssen also im Hinterkopf behalten, dass digitale Produkte bei der Herstellung, Auslieferung und Verwendung nicht gerade CO2-arm sind. Außerdem sollten wir versuchen, der digitalen Kontamination durch eine effektive Energienutzung entgegenzuwirken.
Andererseits aber kann man im WEF-Bericht "Internet of Things Guidelines for Sustainability" auch nachlesen, dass die Mehrzahl der untersuchten IIoT-Anwendungsfälle zu den UN-Zielen beiträgt, eine nachhaltige Entwicklung zu erreichen. Daher überwiegt das Nachhaltigkeitspotenzial dieser Technologien also die Risiken, weshalb sie in der Industrie als notwendig betrachtet werden sollten.
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