IT und OT verbinden: Industrielles IoT-Erfolg durch Konvergenz vorantreiben

Unternehmen haben die Vorteile der Informationstechnologie seit vielen Jahren erkannt. Und mit dem Aufkommen der Industrial Internet of Things (IIoT) Technologie ist eine neue Revolution der Digitalisierung der Produktion im Gange. Aber da beide Technologien weiter reifen, wird IT/OT-Konvergenz zur Realität und verspricht, einen signifikanten kombinierten Nutzen für die IIoT-Adoption zu liefern, als es eines allein könnte.

Was ist die Definition von Information Technology (IT)?

IT-Systeme gibt es seit vielen Jahrzehnten. Sie bestehen aus der Sammlung von Software, Systemen, Netzwerken, Wartung und Datenspeicherung in einem kombinierten System, das Daten verarbeitet und verteilt. Manager und Entscheidungsträger nutzen diese Daten auf jeder Ebene, um Unternehmens- oder Fabrik-Entscheidungen in industriellen Umgebungen zu treffen.

Für Software kann dies eigenständige MRP-Systeme, ERP-Systeme, spezialisierte Finanz- oder Qualitätsplattformen und andere umfassen. Anfangs waren diese Softwareplattformen On-Premises-Systeme, die regelmäßige Updates benötigten und für diejenigen, die sie nutzten, kostspielig waren.

Information Technology erfordert auch ein Netzwerk. Traditionell bedeutete dies Inhouse-Server, Verkabelung in Kabel oder Glasfaser und die Wartungsfähigkeiten, um die Netzwerk-Hardware zu installieren und zu warten. Andere wertvolle Skillsets sind erforderlich, um die Software und Hardware des Systems zu verbinden.

IT-Systeme waren oft geplagt von der Unfähigkeit von Geräten, mit anderen Softwareprogrammen zu kommunizieren, was Daten isolierte und dem Bias der Eingabe und einem Zeitverzug von Datenerwerb bis zur umsetzbaren Verteilung unterwarf. Cloudbasierte Plattformen haben viel von der Notwendigkeit für Inhouse-Netzwerke ersetzt, aber viele Legacy-Hardware-Systeme haben möglicherweise immer noch keine Interoperabilität.

Was ist die Definition von Operational Technology (OT)?

Während ursprüngliche Operational Technology MES, SCADA und andere Plattformen nutzte, wie IT-Systeme, waren diese Operational-Technology-Systeme nicht immer vernetzt. Fortschritte in cloudbasierten Computerplattformen und fortgeschrittener Analytik ermöglichen es OT-Systemen, in kürzerer Zeit zu einer zentralen analytischen, verarbeitenden und integrierten Plattform zu integrieren und zu migrieren.

Diese Verbesserung wurde durch Fortschritte in Computeranalyse, künstlicher Intelligenz (KI), Machine Learning (ML), Geräteverbreitung und anderen assoziierten Technologien möglich. Als Teil der Industrial Internet of Things (IIoT) Bewegung und breiter als Teil von Industry-4.0-Technologien ist OT eine Menge von Steuerungssystemen, die Ereignisse überwachen.

OT-Daten ermöglichen es Unternehmen, Prozesse und Geräte wie Sensoren, Temperatursensoren, Vibrationsausgabe und Hochfrequenzdaten zu überwachen. Da es diese Überwachung bei oder nahe Echtzeit erreichen kann, können Unternehmens- und Fabrikebene industrielle Anpassungen vorgenommen werden, was in optimierteren Prozessen resultiert.

OTs Abhängigkeit von Echtzeitdaten ermöglicht auch, dass Anpassungen von den Maschinen schneller erkannt und durchgeführt werden als von menschlichen Operatoren. Und fortgeschrittene Systeme können entweder benutzerdefinierte Parameter oder Einblicke von KI- und ML-aktivierten Analytik-Engines empfangen, um autonome oder halbautonome Anpassungen durchzuführen.

Gibt es eine Unterscheidung zwischen IT und OT?

Die einfachste Unterscheidung zwischen IT und OT ist, dass IT spezifisch mit datenzentrierter Information umgeht. Im Gegensatz dazu konzentriert sich OT auf Maschinenkonnektivität und zentrale Analyse erworbener Daten, um bessere Entscheidungen in Operationen wie Fertigungsprozessen zu treffen.

IT kann aus interoperablen Softwareplattformen bestehen oder nicht, was bedeutet, dass Qualitätssoftware auf Fabrikebene möglicherweise nicht mit einem MRP oder mit Bedarfsplanungssoftware kommunizieren kann, usw.

Diese isolierten Daten bedeuten, dass Kommunikation zwischen funktionalen Gruppen nicht transparent oder optimiert ist. Entscheidungen werden nur im Kontext der verwendeten Software getroffen, was im Widerspruch oder sogar widersprüchlich zu einer anderen Abteilung sein kann.

OT konzentriert sich auf die Maschine und ist darauf spezialisiert, die korrekten Daten pro Gerät zu erwerben, um Shopfloor-Prozesse auszuführen und zu kontrollieren. IT kann isolierte Software oder Lücken in der Netzwerkabdeckung und Dateneingabe in das System haben; OT erfordert entsielte Daten als absolute Voraussetzung.

Weil Maschinenkonnektivität massive Dateneingänge ermöglicht, erlauben fortgeschrittene Analytik OT-Systemen, Fertigungssysteme und Shopfloor-Prozesse, Qualitätsprozesse und höherwertige Geschäftsprozesse wie Finanzen, Sales and Operations Planning (S&OP) und Bedarfsplanung zu optimieren. Das OT-Daten-Ökosystem wird von Maschinen-Daten angetrieben anstatt einfach einem verzögerten Datenverarbeitungssystem.

Warum ist OT noch immer von IT unterschieden?

OT ist aus mehreren Gründen noch immer von IT unterschieden.

Alter der Technologie

IT gibt es schon viel länger als OT und besteht aus einer Sammlung reiferer Technologien. OT begann als Versuch, die Kraft der Software auf den Shopfloor zu bringen, wurde aber durch das Voranschreiten agiler, flexibler cloudbasierter Systeme unterstützt, die mehrere Funktionalitäten in einem einzigen Echtzeitsystem kombinieren, das Daten auf Maschinenebene erwirbt.

Versunkene Kosten (Sunk Costs)

OT ist auch von IT unterschieden, weil viele Unternehmen beträchtliche CAPEX-Dollar in ein Inhouse, komplexes Netzwerk aus Kabeln, Glasfaser, Servern und Wartungsskillsets investiert haben. Stark investierte Unternehmen zögern, ihre Systeme zu veralten, trotz der niedrigeren Eintrittskosten und reduzierten physischen und wartungsbezogenen Belastungen, die OT-Systeme heute bieten.

Adoptionsrate für neue Technologien

Fertigungsunternehmen haben diverse Unternehmenskulturen. Und die Adoption neuer Technologien kann als Ergebnis verzögern. Es wird geschätzt, dass 2020 nur 25 % der Unternehmen verteilte cloudbasierte Systeme über ihr Unternehmen hinweg nutzten. Weitere 29 % nutzten solche Systeme in kleinem Maßstab, alle anderen dahinter oder irgendwo dazwischen. Die meisten Fertigungsoperationen geben beträchtliche CAPEX jedes Jahr in Form teurer Produktions-Equipment aus. Einige werden sofort adoptieren, viele werden einen inkrementellen Ansatz wählen, und andere schauen auf einen "Abwarten und Sehen"-Ansatz.

Was ist die Bedeutung von IT/OT-Konvergenz?

Sowohl IT als auch OT haben einen enormen Einfluss auf verbesserte Effizienz und Prozessoptimierung auf Fabrikebene gehabt. Jedes kann operative Daten mit der Software analysieren. Aber IT/OT-Konvergenz bedeutet, cyber-physische Systeme zu schaffen, die beide verknüpfen, um die besten Teile jedes zu nutzen und Wert zu liefern, der größer ist als jedes Stück einzeln produzieren könnte.

Diese Konvergenz bedeutet, dass physische Ereignisse und Prozesse von Fertigungssystemen mit dem Rahmen und der Infrastruktur, die bereits von Legacy-IT-Installationen und Software, fortgeschrittener Analytik und anderen aufkommenden Technologien vorhanden sind, kontrolliert werden können, um Fertigung zu digitalisieren.

Wenn Maschinendaten in massiven Datenströmen an eine Analytik-Engine eingespeist werden, können Maschinensteuerung, Simulation, Prozesseinblicke und andere Informationen Prozessoptimierung hochfahren und Effizienz, Qualität, Bestandsmanagement und andere kritische Infrastruktur innerhalb eines Unternehmens signifikant beeinflussen.

IT/OT-Konvergenz hat sich auch in den letzten Jahren beschleunigt, da Unternehmen realisieren, dass der Wert der neuen Technologien nicht ignoriert werden kann. Es wird geschätzt, dass bis 2022 bis zu 40 % der IT- und OT-Anbieter Kräfte bündeln werden, um kombinierte Lösungen zu liefern, die die Kosten für Bereitstellung und Integration um 20 % reduzieren.

Welche Rolle spielt Industrial IoT dabei, IT und OT näher zusammenzubringen?

IT- und OT-Systeme entwickelten sich auf unterschiedlichen Wegen, weil sie unterschiedliche Dinge taten. Wo IT auf Daten basierte, die auf Fabrikebene verwendet werden konnten und oft genutzt wurden, wurde OT entworfen, um die Kraft der Software zu nutzen, um Prozesse auf Shopfloor-Ebene zu verbessern.

Die bedeutendste Rolle, die die Einführung von IIoT-Technologie für IT/OT-Konvergenz bringt, ist, dass IIoT als Brücke zwischen den beiden fungiert. Es tut dies, indem es Zeitverzögerungen reduziert, sodass sowohl IT- als auch OT-Komponenten Zugriff auf Daten haben, sobald sie produziert werden.

Es überbrückt auch Equipment-ROI, weil IIoT-Technologie hochflexibel ist und in analogem Legacy-Equipment durch Installation von Geräten und mit OEM-Equipment mit eingebetteter Konnektivität eingesetzt werden kann. Es kann auch Mobilfunktechnologie für schwer erreichbare Equipment oder in Betrieben mit begrenztem oder vielseitigem Raum nutzen.

Diese Brücke ermöglicht es dem Unternehmen, höheren ROI auf Equipment zu realisieren, weil eine neue Analytik-Plattform, die IIoT nutzt, keinen neuen Equipment-Kauf erfordert, um alle physischen Equipment unter demselben System-Dach zu bringen.

Schließlich liegt seine Rolle als Brücke in seiner Programmierungs- und Verarbeitungsflexibilität. Das bedeutet, dass Unternehmen ganze Plattformen kaufen können, wo Software-Interoperabilität nativ ist oder wo sie mit APIs kombiniert werden kann, um Informationen zu entsielen und alle funktionalen Bereiche mit der gleichen Analytik-Plattform zu verknüpfen.

Industrial IoT-Lösungen werden mit zunehmender Rate eingesetzt, da Hersteller versuchen, die physischen und digitalen Komponenten ihres Shopfloors zu vereinen.

Was sind die Vorteile einer IT/OT-Konvergenz-Strategie?

Traditionelle IT- und OT-Plattformen basierten auf "Dateninseln". Für kritische Fabrikebene-Operationen wie Zykluszeit können diese Dateninseln Ineffizienzen verbergen, da Auftragsstandards und Zykluszeiten manuell gemessen und aufgezeichnet werden müssen und alle Anpassungen manuell kommen müssen.

Durch die Nutzung von Echtzeitdaten und das Treiben von Entscheidungsfindung vom Shopfloor bis zu den C-Suites wird größerer Wert im gesamten Betrieb getrieben, und Unternehmen können einen Pfad zur Innovation finden. Echtzeit-Datenerwerb fokussiert auf die tatsächliche Maschinenleistung statt auf erwartete Leistung.

Vorteile der IT/OT-Konvergenz umfassen:

Echtzeit-Produktionstransparenz

Operator-Bias und Annahmen werden durch tatsächliche Maschinenbedingungen ersetzt.

Erhöhte Kapazität

Entscheidungsträger werden den tatsächlichen Zustand ihres Betriebs aufdecken und datenbasierte Lösungen entwickeln. Sie können erhöhte Kapazität vom selben Equipment realisieren, was CAPEX-Ausgaben reduziert.

Umsetzbare Einblicke

Weil die Daten sofort Prozessverbesserungen antreiben können, können sie Managern helfen, Lösungen wie verbesserte Automatisierung, Fabrik-Layout-Änderungen, Schulungsbedarf und Personalauslastung zu entwickeln.

Verbessertes Design

Digitale Daten bringen Echtzeit-Funktionalität in Design und Entwicklung. Diese Funktionalität verkürzt teure iterative Projekte und reduziert Time-to-Market für neue Produkte und Dienstleistungen. Und es ermöglicht die Nutzung von CAD/CAM und Project Lifecycle Management (PLM) Software.

Verbesserte Fertigbarkeit

Wahre IT/OT-Integration mit IIoT-Technologie erschließt die Fähigkeit, fortgeschrittenes 3D-Modellieren und Leistungssimulationen zu nutzen. Die Erstellung von "Digital Twins" kann Designern helfen, Produkte zu erstellen, die für Produktion optimiert werden können.

Niedrigere Kosten

Kosteneinsparungen durch eine Konvergenz von IT und OT reichen von der ganzheitlichen Ebene bis zur Spindel-Ebene an der Maschine. IIoT-Sensoren und Echtzeit-Datenerfassung und -Analyse bedeuten, dass Prozesse auf Fabrikebene optimiert werden können. Aber IIoT kann die Entwicklung von vorausschauenden Wartungsplänen ermöglichen, die Reparaturen und Austausch auf tatsächlichen Daten basieren. Hitzemanagement, Maschinenwerkzeugverschleiß und andere Faktoren, die am optimalen Punkt ersetzt werden, sind Beispiele für diese Kosteneinsparungen.

Welche Hindernisse stehen Organisationen im Weg zur IT/OT-Konvergenz?

Während IT/OT-Konvergenz beschleunigt, beeinflussen einige Herausforderungen einen noch schnelleren Schritt in Richtung vollständiger Fabrikdigitalisierung. Diese Herausforderungen umfassen:

Sicherheit

Da IT- und OT-Konvergenz IIoT-Technologie nutzt, ist Datensicherheit ein Anliegen für viele.

Skalierbarkeit

Unternehmen, die IT und OT zusammenführen wollen, müssen auch berücksichtigen, wie sie skalieren. Wegen des großen Datenvolumens können viele Geräte und Sensoren so viele Informationen durchdrücken, dass es einen Bandbreiten-Flaschenhals erzeugt. Technologie schreitet für Edge Computing voran, wo Latenz und Bandbreitenprobleme reduziert werden, indem ein Großteil der Verarbeitung erfolgt, sodass nur die relevantesten und teilweise verarbeiteten Daten für die cloudbasierte Analytik-Plattform erforderlich sind.

Legacy-Probleme

Viele Geräte sind in Bezug auf Kommunikation einweg. IT- und OT-Systeme erfordern normalerweise Zweiweg-Kommunikationsfähigkeit. Die Art des IT- und OT-Systems, das vorhanden ist, spielt auch eine Rolle wegen Kommunikationsprotokollen, da viele OT-Geräte nicht-standardisierte Protokolle haben.

IT/OT-Konvergenz ist jetzt möglich wegen technologischer Fortschritte

Neue technologische Fortschritte kommen online, die helfen können, viele der Herausforderungen zu mildern, denen man in der IT/OT-Konvergenz gegenübersteht. Diese Technologien bieten Fortschritte wie:

No-Code-Anwendungen

Viele neue Geräte und Sensoren erlauben die Nutzung natürlicher Sprachprogrammierung. Diese Programmierung bedeutet, dass Programmierkenntnisse nicht erforderlich sind, um sie online zu bringen.

Digitale Zwillinge (Digital Twins)

Durch das Erstellen digitaler Replikate von Objekten bieten Digital Twins viele Vorteile. Sie können ganze Maschinen oder Maschinensysteme sein. Sie können auch einzelne Teile oder Baugruppen sein, die unter Belastung bis zum Versagen simuliert werden können. Oder sie können neue Produktentwicklungen sein.

Ein digitaler Zwilling einer CNC-Maschine.

Erweiterte Realität (Augmented Reality)

Erweiterte Realität kann für Inspektion verwendet werden. Es ist aber auch ein Weg, Schulung zu verbessern oder einem qualifizierten Techniker an einem entfernten Ort zu ermöglichen, Reparaturen zu unterstützen, die von einem unqualifizierten Operator durchgeführt werden.

Edge Computing

Riesige Datenströme schaffen Flaschenhälse zur Cloud. Durch Edge Computing werden Daten teilweise verarbeitet, bevor sie in die Cloud eintreten. Diese Verarbeitung bedeutet, dass die Analytik-Plattform besser für Analytik beauftragt werden kann, und es bedeutet, dass Latenz am Maschinen-Ende reduziert wird.

IT/OT-Konvergenz mit MachineMetrics

MachineMetrics versteht die Kraft von Maschinendaten und Ihren Bedarf, Ihre Legacy-IT/OT-Funktionalität unter einer Best-in-Class-IoT-Plattform, die speziell für Hersteller gebaut wurde, zu vereinen. Die MachineMetrics-Plattform verbindet sich mit jedem Fabrikat und Modell von Equipment, und die Installation ist schnell.

Produktionsüberwachung, Zustandsüberwachung und andere robuste Lösungen ermöglichen es Ihnen, Engpässe in der Produktion zu identifizieren und schnell zu handeln. Mit Echtzeit-Datenanalytik können Sie Ihre Prozesse mit umsetzbaren Einblicken optimieren, während sie passieren, und Daten in anderen Systemen wie Qualität, Wartung und Kalkulation nutzen.

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