Industrie 4.0 und die Herausforderungen

Industrie 4.0 war vergangene Woche das „Hotspot-Thema“ auf der Hannover Messe. Wir erklären, um was es dabei geht und welche Herausforderungen sich daraus ergeben. 

Der Begriff Industrie 4.0 steht im Kern für die vierte industrielle Revolution. Das Ziel dabei ist es, die Geschäftsmodelle der Industrie kontinuierlich zu digitalisieren und die Wertschöpfungskette effizienter zu gestalten. Vernetzte Maschinen, das Internet of Things (IoT) und Big Data gehörten deshalb zu den Kernthemen des Branchentreffs. Dort trafen sich letzte Woche rund 5.000 Aussteller aus mehr als 75 Ländern. Sie präsentierten den neuesten Stand in Sachen Digitalisierung und Vernetzung von Produktionsabläufen.

Industrie 4.0 erfordert in erster Linie eine enge Verzahnung von Produktion und Informationstechnologie (IT). Diese Entwicklung wird durch die digitale Transformation vorangetrieben mit dem Ziel, bestehende Fabriken intelligenter zu machen. Stichwort: Smart Factory. In einer „intelligenten Fabrik“ sind die Maschinen mit Sensoren ausgestattet und untereinander vernetzt. Die gelieferten Daten werden über ein Netzwerk an große Datenbanken übermittelt, dort gesammelt und durch Spezialsoftware intelligent ausgewertet. So lassen sich beispielsweise Konzepte für eine vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintennace) umsetzen.

Das Sammeln und Auswerten der Maschinendaten in Echtzeit liefert ein aktuelles Monitoring des Zustands der Anlage. Mögliche Optimierungsfaktoren werden schnell erkannt. Vor allem bezüglich der Fehleranfälligkeit bringt eine solche Datenanalyse wesentliche Vorteile gegenüber bisherigen Produktionsverfahren. Die Unternehmen haben dadurch die Möglichkeit, ihre Industrieanlagen proaktiv zu warten und dadurch Störungszeiten und Stillstandszeiten deutlich zu minimieren. So können Industrieunternehmen nachhaltig ihre Kosten senken und ihre Wertschöpfungskette effizienter gestalten.

Wo stehen deutsche Unternehmen bei Industrie 4.0?

Im Vorfeld der Hannover Messe beauftragte der Digitalverband Bitkom eine repräsentative Befragung von 553 Industrieunternehmen ab 100 Mitarbeitern. Diese ergab, dass bereits 24 Prozent der Maschinen und Anlagen in deutschen Unternehmen mit dem Internet verbunden sind. Das bedeutet, dass im Durchschnitt schon jede vierte Maschine „smart“ ist.

71 Prozent der befragten Unternehmen nutzen bereits spezielle Anwendungen für Industrie 4.0 oder planen deren Einsatz. Sie erhoffen sich davon vor allem die Verbesserung der Prozesse (68%), eine verbesserte Kapazitätsauslastung (58%), geringere Produktionskosten (43%) sowie eine schnellere Umsetzung individueller Kundenwünsche (41%).

Durch digitale Technologien wie Sensoren, Big-Data-Analysen oder 3D-Druck wird die Fabrik zur intelligenten Fabrik, in der Maschinen, Produkte, Kunden und Lieferanten miteinander und nach außen vernetzt sind. Dadurch können Prozesse optimiert und Kosten gespart, aber auch neue, innovative Geschäftsmodelle entwickelt werden, etwa auf der Grundlage von Plattformen oder Big-Data-Analysen.

Auch die Medienplattform „Industry of Things“ führte Ende Dezember 2017 bis Februar 2018 eine Befragung zu Industrie 4.0 unter 323 Unternehmen unterschiedlicher Größe durch. Die Umfrage zeigt, dass nahezu alle Befragten die Themen Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 zumindest geplant haben: In 32,8 Prozent der Unternehmen sind Projekte bereits umgesetzt, bei 44,9 Prozent befinden sie sich derzeit in der Umsetzung und 43,7 Prozent der Befragten haben entsprechende Projekte geplant.

Für 65 Prozent der Befragten sind IoT und Industrie 4.0 ein sehr wichtiges Thema. Die Ergebnisse zeigen jedoch auch: Je kleiner die Unternehmen, desto eher befinden sie sich noch in der Planung oder haben gar keine Projekte im Bereich „IoT/Industrie 4.0“ geplant. Das verwundert nicht, denn gerade für kleine und mittelständische Unternehmen zählt dieses Thema bei weitem nicht zur Kernkompetenz.

Industrie 4.0: Herausforderungen & Lösungsansätze

Auch bestehende Maschinen können inzwischen zwar relativ schnell und einfach mit Sensoren nachgerüstet werden. Doch das Sammeln all dieser Maschinendaten stellt Industrieunternehmen vor die Herausforderung, wie sie mit der daraus folgenden Datenflut richtig umgehen sollen. Schließlich gilt es nicht nur, die Daten zu sammeln und Big-Data-Lakes anzulegen. Ohne eine intelligente Auswertung der Daten ist das Endziel von Industrie 4.0 quasi nur zur Hälfte erreicht. Für diesen Zweck steht jedoch Spezialsoftware zur Verfügung, die ohne Installationsaufwand direkt in der Cloud verwendet werden kann. Eine solche Software as a Service (SaaS) wird beispielsweise bei den Cloud-Diensten AWS oder Azure angeboten. Mit dieser lässt sich die Datenflut intelligent auswerten, um wichtige Hinweise und Zusammenhänge zu liefern.

Die zunehmende Vernetzung der Geräte und der andauernde Datenaustausch stellen die interne IT-Infrastruktur vor große Herausforderungen. Für viele Industrieunternehmen ist es nicht möglich, große Big-Data-Rechenzentren aufzubauen, um die anfallenden Datenmengen der Maschinen zu verarbeiten. Hier bietet sich die Zusammenarbeit mit einem Managed-Hosting-Anbieter an. Er verfügt in der Regel über große, sicherheitszertifizierte Rechenzentren und kann skalierbare Lösungen für Big Data anbieten.

Dabei werden häufig klassische dedizierte Server oder eine Private Cloud mit einer Public Cloud kombiniert, um jedem Workload die passende Infrastruktur zu bieten. Bei der Nutzung einer solchen hybriden Lösung greifen Unternehmen beispielsweise für die Steuerung der Produktionsprozesse weiterhin auf die eigene IT-Infrastruktur zu. Die aus diesen Prozessen gesammelten Daten landen dann in Datenbanken, die auf Cloud-Instanzen in einem hochsicheren Rechenzentrum des Hosting-Providers laufen.

Ein Hosting-Provider stellt eine Vielzahl von Cloud-, Server-, Storage-, und Netzwerk-Ressourcen bereit und ergänzt sie je nach Bedarf um Management- und Service-Level. Dadurch können sich Industrieunternehmen voll und ganz auf ihre Kernkompetenzen fokussieren und vermeiden unnötige Investitionen in zusätzliche IT-Infrastruktur.

Security wichtiger Aspekt bei Industrie 4.0

Die Vernetzung von Maschinen über das Internet bringt viele Vorteile mit sich. Klar ist aber auch, dass vernetzte Sensoren, Maschinen und Anlagen Cyberkriminellen eine neue Angriffsfläche bieten. Deshalb gewinnt das Thema Sicherheit im Zuge von Industrie 4.0 wesentlich an Bedeutung. Die größten Gefahren sind Infektionen mit Schadsoftware, Erpressung mittels Trojanern oder Ransomware, Einbrüche über Fernwartungszugänge und menschliches Fehlverhalten. Das ergab der VDE Tec Report 2018 im April dieses Jahres. Dazu befragte der Technologieverband VDE 1.350 Mitgliedsunternehmen und Hochschulen der Elektro- und Informationstechnik.

Im Rahmen von IoT und Industrie 4.0 gilt es zudem, sich vor sogenannten DDoS-Attacken zu schützen. DDoS steht dabei für Distributed Denial of Service. Bei einem solchen Angriff geht es darum, gezielt die IT-Infrastruktur oder bestimmte IT-Komponenten lahmzulegen. Dazu werden zum Beispiel Server oder Netzwerkkomponenten solange mit Datenanfragen bombardiert, bis sie überlastet und nicht mehr verfügbar sind.

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DDoS-Angriffe sind heute weit verbreitet. So verteidigte das Link11 Security Operation Center (LSOC) beispielsweise zwischen Juli und September 2017 einen Höchststand von 26.945 DDoS-Angriffen. Das waren im Schnitt 293 Angriffe pro Tag auf Ziele in Mitteleuropa. Das Schlimme darin ist: Für Cyberkriminelle ist es heute leicht, einen DDoS-Angriff zu starten. Dazu bedarf es nicht einmal mehr speziellen Know-hows. Die nötige kriminelle Energie genügt. Denn DDoS-Angriffe lassen sich heute bereits für wenig Geld im Darknet kaufen.

Bei der Umsetzung von Industrie-4.0-Maßnahmen fürchten Unternehmen zudem hohe Anforderungen an den Datenschutz. Das geht aus der Bitkom-Umfrage hervor. Befragt nach den Hemmnissen für den Einsatz von Industrie-4.0-Anwendungen in ihrem Unternehmen gaben 72 Prozent der Teilnehmer hohe Investitionskosten an. Es folgten 58 Prozent mit Anforderungen an den Datenschutz und 56 Prozent Anforderungen an die Datensicherheit.

Industrie 4.0: Industrie und IT müssen zueinander finden

Es besteht kein Zweifel daran, dass die Digitalisierung auch die Geschäftsmodelle in Industrieunternehmen nachhaltig verändern wird. Industrie 4.0 ist allerdings noch lange nicht umgesetzt, sondern steht vielmehr noch am Anfang. Dennoch sollten sich vor allem kleine und mittlere Industrieunternehmen nicht dem Thema verweigern. Denn Industrie 4.0 hilft ihnen dabei, ihre Effizienz zu steigern, Kosten zu senken und Ressourcen zu sparen. Das wiederum ermöglicht es ihnen, agiler zu werden, wettbewerbsfähig zu bleiben und in Zukunft noch individueller auf Kundenwünsche eingehen zu können.

Bei der Umsetzung von Industrie-4.0-Maßnahmen müssen Industrie- und IT-Unternehmen einen gemeinsamen Weg finden. Industrieunternehmen wissen, dass Industrie 4.0 von strategischer Bedeutung ist und ihnen unmittelbare und nachhaltige Wettbewerbsvorteile bietet. Momentan sind vorwiegend kleine und mittlere Industrieunternehmen noch skeptisch vor allem bezüglich der Datenintegrität und -sicherheit. Doch hier können erfahrene IT-Unternehmen wie Managed-Hosting-Anbieter ein zuverlässiger Partner sein.

Es gibt sogar Anbieter, die ihre Rechenzentren ausschließlich in Deutschland betreiben, um den strengen Compliance-Anforderungen vor Ort gerecht zu werden. Industrieunternehmen können daher sicher sein, ihre Daten bei einem vertrauenswürdigen Partner vorzuhalten. Dieser kann zum Enabler für sie werden, um Industrie-4.0-Maßnahmen erfolgreich und zeitnah umzusetzen.