Industrie 4.0 braucht starke Fundamente

Industrieunternehmen sollten 2 bis 5 Prozent ihres Umsatzes in die Digitalisierung investieren“, rät Jörg Gnamm, Partner bei der Managementberatung Bain & Company. „Die Investitionen zahlen sich aus. Denn digitale Vorreiter wachsen nicht nur rund 50 Prozent schneller als der Wettbewerb, sondern sind auch bis zu 30 Prozent profitabler.“

„An digitalen Initiativen mangelt es in den meisten Unternehmen nicht“, ergänzt Michael Schertler, ebenfalls Bain-Partner. „Allerdings sind die Aktivitäten oft in viele Einzelprojekte zersplittert. Es fehlt eine in sich schlüssige Gesamtstrategie.“

Industrieunternehmen müssten eigentlich neue Geschäftsmodelle entwickeln. Eine zen­trale Rolle dabei können IoT-Plattformen spielen, die durch softwarebasierte Anwendungen neue Wachstumschancen eröffnen. Das Erfolgspotenzial  digitaler  Plattformen beruht  auf drei Charakteristika, so der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA):  Sie  reduzieren Transaktionskosten,  ermöglichen  neue Services  und  Geschäftsmodelle,  und der Netzwerkeffekt  erhöht den  Nutzen  der Plattformen  exponentiell  mit steigender Anzahl von Teilnehmern.

IoT-Plattformen sind laut „VDMA IT-Report 2018–2020“ denn auch auf der Überholspur: Im Jahr 2016 äußerten noch mehr als 60 Prozent der Unternehmen, dass ihnen das Thema unbekannt sei oder die Lösungen keine Relevanz für das eigene Unternehmen hätten. Heute präsentiert sich ein vollständig anderes Bild. Für drei Viertel der Unternehmen haben, so der Report, mittlerweile Plattformen eine Bedeutung, fast 30 Prozent haben schon Lösungen im Einsatz. Vorreiter ist der Service mit 22 Prozent, gefolgt von Produktion (13 Prozent) und Vertrieb (12 Prozent). Aber auch in der Entwicklung und Logistik finden sich erste Anwendungsfälle. Bis 2020 wollen insgesamt 50 Prozent der befragten Firmen IoT-Plattformen nutzen.

Doch die Suche nach einer geeigneten Industrial-IoT-Plattform gestaltet sich nicht einfach. Benötigt wird eine integrierte Plattform, die das Netzwerk organisiert, Daten intelligent auswertet, vor Cybergefahren schützt und laufend weiterentwickelt werden kann.

Der Markt für IIoT-Plattformen zeigt sich genauso zersplittert wie die Digitalisierungsstrategien vieler Industrieunternehmen. „Industrielle IoT-Anwendungen eröffnen Unternehmen große Chancen für integrierte Lösungen aus Software und Services“, erklärt Michael Schertler von Bain & Company. „Allerdings müssen sie die Anbieter sorgfältig prüfen, um in diesem extrem fragmentierten Markt den richtigen Technologiepartner für ihr strategisch wichtiges Investment zu finden.“

„Kleinere Nischenanbieter mit spezialisierten Anwendungen sind häufig erfolgreicher als die großen Konzerne, die Milliarden in ihre IoT-Lösungen investieren“, so Bain-Technologieexperte Hans Joachim Heider. Dennoch hätten gerade die Industriegiganten gute Chancen, im boomenden IoT-Markt Fuß zu fassen. Denn Unternehmen wie Siemens, Bosch oder GE hätten das Vertrauen ihrer Kunden. Doch auch andere Plattformanbieter finden ihre Nutzer.

Welche Plattform ist nun die richtige für den eigenen Weg ins Industrial IoT? Marktforscher können bei der Auswahl einer IIoT-Plattform bisher nur begrenzt helfen. Die Übersicht „The Forrester Wave: Industrial IoT Software Platforms, Q3 2018“ konzentriert sich auf die nach Meinung der Analysten 15 wichtigsten IIoT-Plattformen – AWS, Atos, Bosch, C3 IoT, Cisco, GE Digital, Hitachi, IBM, Microsoft, Oracle, PTC, SAP, Schneider Electric, Siemens und Software AG .

Die auf das Thema spezialisierte IoT Analytics GmbH führt in „The IoT Platform Company List 2017“ 450 Plattformen auf, von denen fast ein Drittel dem Bereich Industrial/Manufacturing zugeordnet sind. Somit stehen den Industrieunternehmen rund 150 IIoT-Plattformen zur Auswahl.

Und das Beratungsunternehmen PAC hat für den „PAC RADAR – IoT Platforms in Europe 2018“ über 120 Plattformen untersucht und 43 davon in sieben Segmenten evaluiert. Über alle Segmente hinweg erhielten nur zwölf Anbieter eine „Best in Class“-Bewertung: AWS, Bosch Software Innovations, FIWARE, GE Digital, Harman, IBM, Itron, Microsoft, PTC, SAP, Siemens und Software AG.

Untersucht hat PAC zunächst die schnelle Anwendungsbereitstellung im IoT (einfache und schnelle Gerätekonnektivität, Datenvisualisierung über Drag-and-Drop-Dashboards sowie Event Processing). Die führenden Anbieter in diesem Bereich sind laut PAC Microsoft, PTC, SAP und Software AG.

Der zweite Aspekt, den PAC betrachtet hat, betrifft das Management verschiedener Gerätegruppen (Gerätebereitstellung, zentral gesteuerte Software-Aktualisierungen auf Geräteebene, Fernkonfiguration und -steuerung der Geräte). Führend sind hier Bosch Software Innovations, Microsoft, Siemens und Software AG.

Analytics-Anwendungen waren der dritte Untersuchungsbereich. Für Industrie 4.0 spielt dies etwa bei Predictive Maintenance eine wichtige Rolle. Dazu muss eine IoT-Plattform spezifische Fähigkeiten rund um Datenanalyse, Künstliche Intelligenz sowie Anwendungsintegration und -entwicklung bieten. Die Nase vorn haben in diesem Segment GE Digital, IBM, Microsoft und SAP, so die Marktforscher von PAC.

Aus den Übersichten der verschiedenen Marktforscher ergibt sich eine Schlussfolgerung: Es gibt nicht die eine führende IIoT-Plattform, vielmehr kommt es immer auf den genauen Anwendungsfall an. „Der Markt für IoT-Plattformen ist äußerst komplex und dynamisch. Wir beobachten die Entstehung neuer Marktsegmente sowie die Neupositionierung einiger Anbieter. Während wir in einigen Marktsegmenten eine beginnende Konsolidierung sehen, explodiert die Zahl der Anbieter in anderen Bereichen regelrecht“, berichtet Arnold Vogt, Principal Consultant und IoT Analyst bei PAC.

Anfang 2018 prognostizierte Werner Rieche, Geschäftsführer der Software AG Deutschland und Regional President DACH: „In diesem Jahr werden die Marktführer ihre Zusammenarbeit intensivieren, und zwar trotz der unvermeidlichen und 2018 einsetzenden Konsolidierung der über 300 IoT-Plattformen.“ Eine Marktbereinigung bei IoT-Plattformen stehe unmittelbar bevor. Ein Jahr später ist die Zahl der IIoT-Plattformen allerdings immer noch sehr groß.

Während die umfassende Konsolidierung bei den IIoT-Plattformen noch auf sich warten lässt, findet eine spürbare Spezialisierung statt. Prominentes Beispiel ist ADAMOS. ↓

Die Plattform ermöglicht den Nutzern von Maschinen und Fertigungsanlagen eine Digitalisierung ihrer Produktion. Über die ADAMOS-Plattform lassen sich Maschinen vernetzen, sodass sie Informationen über das Internet austauschen können. Das 2017 gegründete Joint Venture ADAMOS GmbH besteht aus der Software AG und den Maschinenbauern DMG MORI, Dürr, Zeiss, ASM PT, Engel und Karl Mayer.

„ADAMOS ist die erste herstellerneutrale IIoT-Plattform, die ausschließlich auf den Maschinen- und Anlagenbau fokussiert ist“, so ADAMOS-Geschäftsführer Marco Link. „Mit ADAMOS arbeiten starke Partner auf Augenhöhe daran, die digitale Vernetzung voranzutreiben und einen Standard im Maschinen- und Anlagenbau zu etablieren.“

„Mit den Partnern von ADAMOS entwickeln wir gemeinsam maschinenbauspezifische Applikationen. Ein wichtiges Ziel ist es daher, ein breites und durchgängiges Angebot von IIoT-Lösungen anzubieten“, sekundiert Tim Busse, seit Mai 2018 weiterer Geschäftsführer der ADAMOS GmbH.

„Der Mittelstand benötigt branchenspezifische IIoT-Plattformen zur Umsetzung der Industrie-4.0-Anforderungen“, erklärt Maria Christina Bienek, Business-Development-Managerin bei IoTOS, einem Anbieter industrieller IoT-Lösungen. „Diese Plattformen leben wiederum von anwendbaren Applikationen, die der Mittelstand kostengünstig und einfach nutzen kann. Denn die mittelständischen Unternehmen sind offen für Veränderungsprozesse, sofern diese wirtschaftlich sind.“ Maria Christina Bienek macht denn auch „große Veränderungspotenziale für den deutschen Mittelstand durch die Möglichkeiten der Plattformtechnologien“ aus.

Die Marktforscher von PAC beobachten, dass weitere vertikale IoT-Plattformen als neue Kategorie auf den Markt kommen. Sie sind noch nicht in allen Marktsegmenten zu finden, aber in einigen Bereichen gibt es bereits erste Angebote: IoT-Plattformen für Connected Vehicles etwa sollen Fahrzeuge mit der Außenwelt verbinden – mit folgenden Hauptzielen: Bereitstellung von Connected Services für den Fahrer und fahrzeugbezogenen Dienstleistungen sowie Lieferung von Fahrzeugdaten an das Backend zur Weiterverarbeitung in anderen Diensten. Führende Anbieter in diesem Bereich sind der PAC-Analyse zufolge Bosch, Harman, IBM und Microsoft.

Volkswagen und Microsoft zum Beispiel haben eine strategische Partnerschaft geschlossen, um gemeinsam die Volkswagen Automotive Cloud zu entwickeln. Sie soll als industrielle Cloud alle künftigen digitalen Dienste und Mobilitäts­angebote von Volkswagen umfassen.

Die Entwicklung bei IIoT-Plattformen ist keineswegs abgeschlossen, die Plattformen unterliegen selbst der digitalen Transformation. „Das IIoT-Ökosystem entwickelt sich rasch weiter“, weiß Sharmila Annaswamy, Senior Research Analyst bei Frost & Sullivan. Sie hat drei wesentliche Branchentrends bei IIoT-Plattformen erkannt:

Die wachsende Bedeutung von APIs zeigt sich zum Beispiel bei Amazons AWS IoT. Der AWS IoT Greengrass Connector bietet Entwicklern und den Firmen im AWS Partner Network (APN) die Möglichkeit, Anwendungen von Drittanbietern über gängige Cloud-Schnittstellen mit AWS-IoT-Greengrass-Geräten zu verbinden. Beispiele sind Service Now für das Service-Management, On-Premise-Software wie Splunk für die Log-Analyse und Dienste von AWS wie Amazon Kinesis, um Daten zu erfassen.

Ohne Code zu schreiben, können Entwickler mit AWS IoT Greengrass weitere Funktionen hinzufügen, beispielsweise für standortbezogene Dienste, Nachschub, industrielle Datenverarbeitung, Warnmeldungen und Benachrichtigungen, Reparatur und Wartung sowie Logistik. Zu den Kunden und APN-Partnern, die diese IoT-Dienste schon einsetzen, gehören Intel, Bayer, LogicSupply, Reply, Onica und Uptake.

Die zunehmende Verknüpfung von IoT-Plattformen und KI sehen neben Sharmila Annaswamy auch andere IoT-Experten. „Viele Produkte, Maschinen und Anlagen verfügen inzwischen über eingebettete IoT-Sensoren“, erklärt etwa Christian Pedersen, Chief Product Officer beim Software­Anbieter IFS. „Die Rolle der IoT-Sensoren wird sich aber verändern. Sie sammeln nicht länger nur Daten und senden sie an angeschlossene Systeme; sie können zunehmend auch Informationen empfangen, mit Hilfe von KI-Algorithmen verarbeiten und zur Steuerung der Produkte, Maschinen oder Anlagen verwenden – ganz so, wie es bei autonomen Fahrzeugen bereits in die Tat umgesetzt wird.“

Christian Pedersen erwartet diese Entwicklung auch innerhalb von Unternehmen: „Das Zusammenwirken von IoT-Technologie und Künstlicher Intelligenz wird nun auch die Unternehmenswelt erreichen und ihr eine neue Welle autonomer Geschäftsprozesse bringen. Vor allem die Bereiche Asset- und Service-Management werden 2019 die ersten einschlägigen Anwendungen dieser KI-IoT-Automatisierung liefern.“

Die steigende Nutzung von Cloud-Services bleibt ebenfalls nicht ohne Folgen für die IIoT-Plattformen. „Während sich Industrieunternehmen auf ein Multi-Cloud-Modell zubewegen, müssen Anbieter von IoT-Plattformen automatisierte Lastausgleichsstrategien einführen, um Multi-Cloud-Datentransfers zu ermöglichen und die Anwendungsleistung auf verschiedenen Cloud-Plattformen zu steigern“, so Sharmila Annaswamy von Frost & Sullivan.

Auch auf eine weitere Entwicklung in der Digitalisierung müssen die IIoT-Plattform-Anbieter reagieren. „Ob Connected Cars, autonomes Fahren, Smart Buildings, intelligente Verkehrs- und Strominfrastrukturen oder eine Vielzahl örtlich weit verteilter Geräte im industriellen IoT-Bereich – das Datenmanagement verlagert sich immer weiter an die Netzwerkränder“, erläutert Dirk Schuma, Sales Manager Europe bei Opengear, einem Anbieter von Netzwerküberwachungs-Lösungen.

„Durch Edge-Computing entfällt die Notwendigkeit, Daten über lange Strecken an zentrale Rechenzentren oder in die Cloud zu senden. Mit steigenden Datenmengen werden Unternehmen diese deshalb zunehmend näher an dem Ort verarbeiten, an dem sie final benötigt werden.“ Daraus würden weitere Aufgaben für IIoT-Plattformen erwachsen: „Eine zentrale Out-of-Band-Fernüberwachung und -verwaltung kritischer Infrastrukturen „at the Edge“ wird deshalb zukünftig für Unternehmen noch wichtiger werden, um die Ausfallsicherheit von jeglichen Netzwerkkomponenten an allen Standorten zu gewährleisten“, meint Dirk Schuma.

Einige Plattformanbieter haben bereits entsprechende Lösungen: ADAMOS Edge ist eine schlanke Version der ADAMOS IIoT-Plattform, die direkt in Anlagen und Maschinen installiert und betrieben wird, üblicherweise auf dem Industrie-PC der Maschine. Gedacht ist ADAMOS Edge für die Vorverarbeitung und Analyse von Daten mit hohem Durchsatz und geringer Latenzzeit.

Eine Edge-Installation kann autark zum Einsatz kommen, in den meisten Fällen wird sie aber mit einer Cloud- oder einer On-Premise-Installation kombiniert. Hybride Szenarien sollen es Anwendern ermöglichen, von Cloud und Edge zu profitieren – und folgenden Vorteilen:

Bernd Gross, Senior Vice President, IoT and Cloud bei der Software AG, unterstreicht deshalb die Bedeutung von Edge- Computing: „Unsere neue Edge-Verarbeitung verleiht der Endbenutzeranwendung größere Autonomie. Die Geräte erhalten ihre Anweisungen und Analysen nicht mehr von einer zentralisierten Cloud-Infrastruktur, sondern können die betreffenden Aufgaben eigenständig ausführen. Die Entwicklung eigenständiger Geräte wie selbstfahrender Autos, Drohnen und anderer IoT-Geräte schreitet rasch voran und verdrängt Cloud-Dienste, da die Verarbeitung zunehmend an die Netzwerkperipherie verlagert wird. Edge-Computing wird immer greifbarer. Daher müssen Unternehmen die an der Peripherie erfassten Daten aggregieren und in Echt­zeit analysieren, um intelligente Geschäftseinblicke zu erhalten.“

Ein weiteres Beispiel für eine IIoT-Edge-Lösung ist Azure IoT Edge von Microsoft. Zu deren ersten Nutzern gehört Schneider Electric, ein französischer Hersteller von Lösungen für die Energiebranche, der auf vorausschauende Wartung seiner Maschinen setzt.

Unternehmen wie Moxa wiederum, ein Lösungsanbieter von Netzwerkprodukten, nutzen Azure IoT Edge, um Betriebszeiten von Geräten zu erhöhen, Unfälle durch vorausschauende Analysen zu vermeiden oder die Zuverlässigkeit von Diensten auch bei fehlender Internetverbindung gewährleisten zu können.

Robert Jackson, Global IIoT Partner Manager bei Moxa, wirbt für die Verbindung von Microsoft Azure IoT Edge mit den IIoT-Edge-Gateways von Moxa mit folgender Aussage: „Diese Integration erleichtert es Kunden, IIoT-Lösungen für intelligentere Industrieanwendungen bereitzustellen. Im Zusammenspiel mit den Microsoft-Azure-Cloud- und -Analysediensten beschleunigen sie ihre digitale Transformation und ihren Geschäftswert.“

Die IIoT-Plattform der Wahl muss nicht nur Edge-Computing können, sie muss vor allem auch immer mehr zur Industrial-Security-Plattform werden – ein weiterer Punkt, der den Markt der IIoT-Plattformen verändert. Der Grund ist offenkundig: Deutsche Industrieunternehmen sind beliebte Ziele für Sabotage, Datendiebstahl oder Wirtschaftsspionage.

Drei von vier Chemie- und Pharmaunternehmen (74 Prozent) wurden in den vergangenen zwei Jahren Opfer solcher Angriffe, weitere 22 Prozent waren vermutlich betroffen, so das Ergebnis einer Studie des Digitalverbands Bitkom.

Unternehmen aus dem Automobilbau leiden mit 68 Prozent am zweithäufigsten unter solchen Attacken. „Wir gehen davon aus, dass IIoT-Geräte 2019 zu einem wichtigen Ziel für Cyberangreifer werden, insbesondere in der Fertigungsindustrie“, warnt Markus Braendle, CEO von Airbus CyberSecurity. „Der Trend von Industrie 4.0, die IIoT-Technologie für die Echtzeit-Datenerfassung von Produktionsprozessen einzusetzen, birgt zwar große Chancen, aber auch zusätzliche Risiken aufgrund der noch geringen Reife des Cybersicherheitsschutzes von IIoT-Geräten“, betont Braendle.

Steve Purser, Leiter der Abteilung Core Operations bei der EU-Agentur für Cyber-Sicherheit ENISA, sieht dies ganz ähnlich: „Die fortschreitende Digitalisierung, die im Rahmen von Industrie 4.0 vorgesehen ist, ist ein Paradigmenwechsel in der Funktionsweise der Industrie und verwischt die Grenzen zwischen der physischen und der digitalen Welt. Die Sicherheitsherausforderungen in Bezug auf Industrie 4.0 und Internet der Dinge sind erheblich.“

Spezielle Security-Plattformen bilden deshalb eine ganz wichtige Ergänzung der Sicherheitsfunktionen, die IIoT-Plattformen von Haus aus mitbringen. Der besondere Vorteil solcher zusätzlicher Plattformen für IIoT-Sicherheit liegt darin, dass sie übergreifend für verschiedene IIoT-Plattformen genutzt werden können.

GlobalSign zum Beispiel stellte kürzlich eine neue IoT-Identity-Plattform vor. Lancen LaChance, Vice President IoT Solutions bei Global­Sign, begründet das mit „dringenden Anforderungen des Marktes“, denn Sicherheit sei für IoT-Ökosysteme ein wichtiger Faktor und die neue Lösung eigne sich für kostengünstige Implementierungen von IoT-Geräten. Er berichtet von einigen Unternehmen, die als Early Adopter die IoT-Identity-Plattform bereits mit sehr positiven Ergebnissen nutzen würden.

Zu den wichtigsten Funktionsmerkmalen der IoT-Identity-Plattform gehören PKI-basierte, (Public Key Infrastructure) starke und eindeutige Geräteidentitäten und standardbasierte PKI zur Authentifizierung und Vertrauensbildung zwischen Geräten und Diensten.

Das Versprechen von GlobalSign ist es, mehr Sicherheit durch IoT-Identitäten zu ermöglichen – über den gesamten IoT-Stack inklusive Partnerschaften auf der Geräteseite und auf der Cloud-Seite mit zahlreichen Plattform-Anbietern wie AWS IoT und Azure IoT Hub. IoT-Identitäten sollen sich dadurch plattformübergreifend einsetzen und überprüfen lassen.

Auch die Experten von Deloitte monieren, dass das stark fragmentierte IoT-Ökosystem mit seinen Einzelanwendungen und vielen geschlossenen Plattformen eine umfassende Inter­operabilität verhindert. Mit dem Aufbau einer übergreifenden, offenen „Supra-Plattform“ könnten zwar die Voraussetzungen für echten digitalen Mehrwert geschaffen werden, doch noch ist eine solche Supra-Plattform nicht in Sicht.

Anstatt vergeblich darauf zu warten, sollten Industrie­unternehmen besser nach eingehender Prüfung mit einer bestehenden IIoT-Plattform starten: „Für den Einstieg in das Thema Plattformen sollten Maschinenbau-Unternehmen eine objektive Bestandsaufnahme durchführen, um sich realistische Ziele und Zeitpläne beim Aufbau eines Plattformgeschäfts zu geben. Wie steht es um die ,digitale Reife‘ des Unternehmens? Auf welchen existierenden Initiativen und auf welcher Wissensbasis im Unternehmen kann aufgesetzt werden? Und schließlich: Welche Know-how-Träger und Budgets stehen für eine Beschäftigung mit Plattformen zur Verfügung?“, heißt es in einem Bericht von Roland Berger (siehe auch nebenstehenden Kasten).

Auf Grundlage einer solchen sorgfältigen Planung kann ein digitales Fundament für eigene Industrie-4.0-Projekte gefunden werden – ein Fundament, das offen und flexibel genug wäre, um auch später noch Arbeiten an der Basis zu­zulassen. Ein IIoT-Projekt darf ganz sicher kein Schnellschuss sein, es ist aber auch nicht für alle Ewigkeit in Stein gemeißelt.

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