Industrielle Sicherheit durch IoT und IIoT-Integration verbessern

Das Internet in seinen vielfältigen Formen ermöglicht seit seiner Entstehung, dass Menschen sich zu verschiedenen Zwecken vernetzen und kommunizieren. Mit dem technologischen Fortschritt dehnt sich diese Verbindungsfähigkeit zunehmend auf andere Bereiche des täglichen Geschehens aus. Die Integration des Internets mit der Industrie hat eine neue industrielle Revolution ausgelöst – "Industrie 4.0". Entwicklungen in Internet of Things (IoT), Machine Learning (ML), Künstlicher Intelligenz (KI) u. a. ermöglichen es, eine Industrie zu denken und zu realisieren, die im Rahmen von Nachhaltigkeit agiert, Ressourcennutzung maximiert, Produktqualität steigert und Gesamtproduktionskosten minimiert. Neben der direkten Beeinflussung der Fertigung revolutioniert Industrie 4.0 auch Bereiche wie Transport, Sicherheit u. v. m. Dieser Artikel beleuchtet, wie Industrie 4.0 ihre Werkzeuge – insbesondere IoT – einsetzt, um Sicherheit für Mensch und Maschine zu erhöhen.

Grundidee: Industrielle Sicherheit mit IoT

Internet of Things bezeichnet ein Netzwerk physischer Objekte, die miteinander vernetzt sind und Daten untereinander über das Internet austauschen können. Diese Geräte reichen von einfachen (z. B. Helligkeitssensor) bis zu komplexen (automatisierter Roboterarm). Sie teilen Daten, die verarbeitet werden – darauf basierend werden Maßnahmen ergriffen, ganz ohne menschliches Eingreifen. Diese Eigenschaft macht die Technologie zur idealen Plattform für bessere Sicherheitsprotokolle auf Basis von Echtzeitmonitoring und automatischem Eingreifen.

Eine Basisimplementierung: Sensoren im gesamten Industrieareal überwachen kontinuierlich kritische Parameter – Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Schadgaswerte etc. Die Verarbeitung basiert auf KI/ML: Algorithmen erhalten Sollwerte und lösen Sicherheitsmaßnahmen aus, sobald Sensordaten davon abweichen. Ein weiteres Beispiel: Algorithmen, die menschliche Arbeiter erkennen und unterscheiden, werden in die Verarbeitungssysteme IoT-fähiger autonomer Roboter integriert. So können Maschinen antizipieren, ob ihre nächste Aktion einen Menschen gefährdet, und Gegenmaßnahmen einleiten.

In Hochpräzisionsprozessen können geringste Abweichungen erhebliche Sicherheitsrisiken bedeuten. Ein IoT-System, das kontinuierlich alle Parameter des gesamten Prozesses per Sensoren überwacht, erkennt Anomalien und reagiert schneller als jede menschliche Überwachung. Solche Protokolle lassen sich auf vorausschauende Wartung ausdehnen – rechtzeitige Instandhaltung, die ungeplante Ausfälle durch plötzlichen Geräteausfall verhindert. IoT-Systeme können so konfiguriert werden, dass der Ausfall eines Geräts in einem Cluster nicht zwingend den Stillstand des gesamten Prozesses nach sich zieht.

Mithilfe von IoT und M2M-Kommunikation (Machine-to-Machine) kann der fehlerhafte Prozess abgeschaltet und seine Last automatisch auf andere ähnliche Maschinen im Cluster umverteilt werden – weit schneller als mit traditionellen Überwachungs- und Durchsetzungs-systemen möglich.

Sicherheitssysteme im Bauwesen und Transport durchsetzen

Erweitert man die Sensorüberwachung, können Bauarbeiter mit smarten Wearables ausgestattet werden, die sowohl den Zustand des Arbeiters als auch Umgebungsparameter überwachen. Diese Daten werden pro Arbeiter erfasst und verarbeitet; bei Abweichungen vom Prognosemodell werden Alarme und Aufforderungen ausgelöst. Umgebungsvariablen können Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit etc. umfassen. Ein solches System hilft, Unfälle wie Stürze aus der Höhe zu verhindern.

Im verwandten Bereich Transport und Logistik lassen sich IoT-Systeme auf mehreren Ebenen für Sicherheit und Monitoring einsetzen. Eine Ebene: direktes Monitoring der Verhaltensmuster von Fahrern, Verarbeitung durch etablierte ML-Modelle zur Beurteilung der Fahrtauglichkeit. Diese Informationen gehen an einen zentralen Flottenleiter für weitere Entscheidungen. Eine weitere Anwendung: das letzte Liefermeilen-Segment, wo viele Fahrzeuge zusammenlaufen. IoT-fähige LKW können bei hohem Verkehrsaufkommen und zeitgleich geplanten Lieferungen den besten Aktionsweg bestimmen und Unfälle vermeiden.

Ausblick: Zukunft IoT-basierter Sicherheitssysteme

Der nächste Schritt führt über das bloße Nachrüsten bestehender Maschinen mit IoT hinaus: Maschinen, die auf IoT basieren, sollen bestehende Prozesse vollständig ersetzen, um Sicherheitsrisiken drastisch zu minimieren. Laut US-Arbeitssschutzbehörde (OSHA) waren 2020 Stolpern, Stürzen und Ausrutschen die häufigsten Sicherheitsverstöße – mit potenziell schweren Folgen für die Arbeitssicherheit. Solche Gefahren lassen sich durch richtige Gestaltung der Industrieflächen und Einsatz IoT-basierter automatisierter Systeme statt menschlicher Arbeiter mindern – diese sind zuverlässiger und weniger fehleranfällig. Ein weiterer Hauptverstoß: Brände durch elektrische Installationen. IoT-Systeme ermöglichen rechtzeitiges Eingreifen und sogar Prävention solcher Risiken.

Fazit: Die Implementierung von IoT-Technologien verspricht, die Sicherheit am industriellen Arbeitsplatz zu verbessern – entweder durch Monitoring und Reaktion auf Abweichungen oder durch vollständige Eliminierung des menschlichen Faktors bei bestimmten Aufgaben. Der zweite Schritt hat weitreichende Implikationen: Wegfall von Jobs im Fertigungsbereich schafft neue Beschäftigungsmöglichkeiten mit völlig anderen Anforderungsprofilen. Der Mensch wird für intellektuell anspruchsvollere Positionen rekrutiert, was die Zahl der Personen im Feld verringert – ein großer Faktor für menschliche Todesfälle.