Eine IIoT-Plattform ist die Software zwischen Ihren Maschinen und Ihren Mitarbeitern. Sie sammelt Messwerte von Sensoren, Steuerungen und Zählern, speichert ihren Verlauf, stellt sie in nützlicher Form dar, entscheidet, wann etwas Aufmerksamkeit braucht, und sendet in vielen Fällen auch Befehle zurück an die Anlagen. Die Wahl der Plattform ist wichtiger als die Wahl eines einzelnen Sensors, denn Sensoren werden alle paar Jahre ersetzt, während in der Plattform Ihre Daten, Ihre Alarmlogik und die Arbeitsgewohnheiten Ihres Teams stecken.

Vergleichsseiten von Anbietern listen meist Funktionen auf. Selten sagen sie Ihnen, welche Unterschiede an Ihrem Standort im zweiten Jahr zählen werden, wenn das System mehr Maschinen, mehr Menschen und wahrscheinlich ein zweites Werk umfasst. Genau aus diesem Blickwinkel ist dieser Leitfaden geschrieben.

Kurz erklärt

  • Eine IIoT-Plattform bindet Anlagen an, speichert ihre Daten, setzt sie in Kontext und macht daraus Dashboards, Alarme und Aktionen; sie ergänzt SCADA und den Historian, statt sie zu ersetzen.
  • Die Protokollunterstützung entscheidet, wie viel Aufwand die Anbindung jeder Maschine kostet. Prüfen Sie also, wie Modbus, OPC UA und Funksensoren auf die Plattform kommen.
  • Datenanalyse in der Produktion dreht sich vor allem um Kontext: zu wissen, welcher Messwert zu welcher Anlage gehört, in welcher Einheit er vorliegt und womit er verglichen wird.
  • Beurteilen Sie Plattformen danach, wie sie sich in der Größe verhalten, die Sie erreichen werden, und bestätigen Sie das mit einem Pilotprojekt an Ihren eigenen Anlagen.

Was ist eine IIoT-Plattform?

Eine IIoT-Plattform, kurz für Industrial-Internet-of-Things-Plattform, ist eine Softwareschicht, die Daten aus vielen Arten industrieller Anlagen an einem Ort zusammenführt und nutzbar macht. Typischerweise umfasst sie Geräteanbindung, Datenspeicherung, Visualisierung, Regeln und Alarmierung, Benutzerzugriff und die Integration mit anderen Geschäftssystemen.

Einordnen lässt sie sich am besten im Vergleich mit den Systemen, die ein Werk bereits hat. Das ISA-95-Modell, auch als IEC 62264 veröffentlicht, beschreibt ein Werk in Ebenen. Ganz unten liegen Sensoren und Aktoren. Darüber steuern SPS und andere Steuerungen die Maschinen in Echtzeit. SCADA- und HMI-Systeme überwachen Prozesse und lassen Bediener eingreifen. Ein Historian speichert hochfrequente Prozesswerte. Weiter oben verwaltet ein MES die Fertigungsaufträge, und das ERP kümmert sich um das Geschäftliche.

Eine IIoT-Plattform passt nicht sauber in eine einzige Ebene. Sie liest oft aus der Steuerungs- und der SCADA-Ebene, ergänzt Daten von Funksensoren, die nie mit irgendetwas verkabelt waren, und wird von Leuten aus Instandhaltung, Energiemanagement, Qualität und Management genutzt. SCADA ist für einen Bediener gebaut, der einen Prozess in Echtzeit steuert; eine IIoT-Plattform ist für viele Menschen gebaut, die viele Anlagen über mehrere Standorte hinweg im Blick behalten.

Dieser Unterschied prägt, was Sie von ihr erwarten können. Eine gute Plattform macht es günstig, den hundertsten Sensor und den fünften Standort hinzuzufügen. Sie ist meist nicht der Ort für eine Sicherheitsverriegelung oder einen geschlossenen Regelkreis mit Timing im Millisekundenbereich; diese bleiben in der SPS.

Was macht IIoT-Software?

Die meisten IIoT-Softwarelösungen erledigen dieselben sechs Aufgaben. Die Unterschiede zwischen den Produkten liegen darin, wie gut jede dieser Aufgaben skaliert.

  1. Anbinden. Sie empfängt Daten von Anlagen über Industrie- und IoT-Protokolle wie Modbus, OPC UA, MQTT und LoRaWAN, direkt oder über ein Edge-Gateway, das ein Protokoll in ein anderes übersetzt.
  2. Modellieren. Sie macht aus Rohwerten Anlagen und Messgrößen: Diese Zahl ist die Austrittstemperatur von Pumpe 3 in Halle B, in Grad Celsius.
  3. Speichern. Sie hält den Verlauf lange genug vor, um diesen Monat mit dem Vorjahr zu vergleichen.
  4. Anzeigen. Sie stellt Dashboards für verschiedene Rollen dar, vom Smartphone des Technikers bis zum Großbildschirm in der Leitwarte.
  5. Entscheiden. Sie wertet Regeln aus und löst Alarme aus, die die richtige Person erreichen.
  6. Handeln und integrieren. Sie sendet Befehle an Anlagen, die solche annehmen, und tauscht über APIs Daten mit Instandhaltungs-, ERP- oder BI-Systemen aus.

Die erste Aufgabe entscheidet, was Sie jede neue Maschine kostet. Ältere Anlagen sprechen Modbus, ein Protokoll, das Modicon 1979 eingeführt hat und das bis heute überall zu finden ist. Neuere Anlagen bieten oft OPC UA, genormt als IEC 62541, das sowohl Werte als auch eine Beschreibung ihrer Bedeutung überträgt. Batteriebetriebene Nachrüstsensoren nutzen meist LoRaWAN oder einen ähnlichen energiesparenden Funk. Eine Plattform, die für jedes davon eigenen Code braucht, wächst nur langsam.

Nehmen wir eine konkrete Plattform als Beispiel: Auf der IIoT-Plattform von Kilo binden Sie Modbus-, OPC-UA- und BACnet-Anlagen über ein MQTT-Edge-Gateway an, das ihre Daten für den MQTT-Connector von Kilo in MQTT übersetzt, und LoRaWAN-Sensoren verbinden Sie mit dem in die Plattform integrierten Netzwerkserver. Benennen zwei Hersteller denselben Messwert unterschiedlich, ordnen Sie ihre Rohschlüssel einer normalisierten Metrik zu, sodass ein Dashboard oder eine Regel eine einheitliche Temperatur sieht.

Das Modellieren, die zweite Aufgabe, kann ein Projekt Monate kosten. Bringt jedes Gerät eigene Feldnamen und Einheiten mit, muss jedes Dashboard von Hand gebaut werden. Mit wiederverwendbaren Definitionen für Messgrößen und Gerätevorlagen konfigurieren Sie einen Sensortyp einmal und übertragen ihn auf die nächsten fünfzig.

Wie funktioniert die Datenanalyse im IIoT?

Die Datenanalyse im IIoT macht aus einem Strom von Messwerten Antworten auf betriebliche Fragen: Welche Maschinen laufen zu heiß, wie viel Energie hat Linie 2 letzte Woche im Vergleich zu Linie 1 verbraucht, welche Pumpen arbeiten am längsten nahe an ihrer Grenze? Das meiste davon ist weniger exotisch, als der Begriff „Analytics“ vermuten lässt.

Am Anfang steht der Kontext. IIoT-Daten kommen als Zahlen an, die an Geräte-IDs und Feldnamen hängen. Bevor jemand sie analysieren kann, muss die Plattform wissen, zu welcher Anlage ein Messwert gehört, in welcher Einheit er vorliegt, wie der Normalzustand dieser Anlage aussieht und welche anderen Messwerte dazugehören. Ein Vibrationswert von 4,5 mm/s sagt für sich allein wenig. Bei einer kleinen Pumpe, die seit Monaten bei 1,8 läuft, lohnt sich ein genauerer Blick.

Dann folgen einige Standardoperationen, die einen überraschend großen Teil des tatsächlichen Bedarfs abdecken:

  • Aggregation: Minimum, Maximum, Mittelwert und Summen pro Stunde, Schicht, Tag oder Monat, die aus Rohwerten Berichte machen.
  • Vergleich: dieselbe Messgröße über baugleiche Maschinen hinweg oder dieselbe Maschine über die Zeit, was Ausreißer sichtbar macht.
  • Grenzwerte und Dauer: ein Wert, der länger als eine festgelegte Zeit über einem Grenzwert liegt, was aus Daten einen Alarm macht, ohne Fehlalarme durch kurze Spitzen.
  • Abgeleitete Werte: Energie pro produzierter Einheit, Betriebsstunden aus einem Strommesswert oder die Temperaturdifferenz über einen Wärmetauscher.

Maschinelles Lernen setzt darauf auf und hilft bei Problemen, mit denen Grenzwerte schlecht umgehen, etwa ungewöhnliche Kombinationen mehrerer Messwerte zu erkennen oder einen Wert vorherzusagen. Dafür braucht es einen sauberen Verlauf mit Kontext, und deshalb ist eine Plattform, die die Grundlagen beherrscht, die Voraussetzung.

Eine IoT-Analytics-Plattform muss außerdem festlegen, wo Berechnungen stattfinden. Einfache Zusammenfassungen können in der Cloud laufen. Hochfrequente Signale wie vollständige Vibrations-Wellenformen, die tausendfach pro Sekunde abgetastet werden, werden meist zuerst am Edge reduziert, weil sie im Rohformat Netzwerke und Speicher überlasten würden.

Welche IIoT-Plattform ist die beste?

Die eine beste IIoT-Plattform gibt es nicht, denn die richtige Wahl hängt davon ab, welche Anlagen Sie haben, wo Sie Software betreiben dürfen und wie weit Sie skalieren wollen. Die Tabelle unten listet Kriterien, in denen sich Plattformen in der Praxis unterscheiden, jeweils mit einer Frage an den Anbieter.

Kriterium Warum es wichtig ist Frage an den Anbieter
Protokollunterstützung Bestimmt die Kosten für die Anbindung jeder Maschine Wie genau gelangen Modbus, OPC UA und Funksensoren auf die Plattform, und was muss vor Ort laufen?
Bereitstellung IT-Richtlinien oder Kundenverträge können eine Public Cloud ausschließen Gibt es dasselbe Produkt als Cloud, On-Premise oder beides?
Skalierung über mehrere Standorte Am Wachstum im zweiten Jahr scheitern Plattformen, die für einen einzigen Standort gebaut sind Wie sind Standorte, Berechtigungen und Gerätezahlen bei 10 Standorten und 1.000 Geräten organisiert?
Datenzugriff Sie werden Ihren Verlauf auch in anderen Tools nutzen wollen Welche APIs und Exportmöglichkeiten gibt es, und sind sie im Preis enthalten?
Zugriffskontrolle Dienstleister, Bediener und Führungskräfte brauchen unterschiedliche Rechte Lassen sich Berechtigungen pro Bereich und pro Standort festlegen?
Alarmierung Ein Alarm, auf den niemand reagiert, muss jemand anderen erreichen Können Alarme an eine andere Person eskalieren, wenn niemand reagiert?
Preismodell Manche Modelle bestrafen Wachstum Wird pro Gerät, pro Datenpunkt, pro Nachricht oder pro Benutzer abgerechnet, und was kostet es bei der dreifachen Größe von heute?

Skalierbarkeit hat zwei Seiten. Die technische ist, ob die Plattform mithält, wenn sich Geräte, Nachrichten und Jahre an Verlaufsdaten ansammeln; dafür können Anbieter meist Zahlen vorlegen. Die organisatorische ist in einer Demo schwerer zu erkennen: wie viel Arbeit es macht, den fünften Standort hinzuzufügen. Heißt jeder neue Standort, Dashboards neu zu bauen, Alarmregeln neu anzulegen und Benutzerberechtigungen von Hand neu einzugeben, verkraftet die Software das Wachstum vielleicht, während Ihr Team bei jedem Rollout wochenlang beschäftigt ist. Lassen Sie sich vom Anbieter zeigen, wie das Setup eines bestehenden Standorts auf einen neuen übertragen wird.

Die Tabelle können Sie mit einem Pilotprojekt überprüfen, der statt der Anbieter-Demo Ihren schwierigsten realen Fall nachbildet. Binden Sie eine alte Modbus-Maschine über ein Gateway an, dazu zwei oder drei Funksensoren und ein Gerät eines anderen Herstellers. Bauen Sie das Dashboard, das Ihr Instandhaltungsleiter nutzen würde, richten Sie einen eskalierenden Alarm ein und bitten Sie jemanden außerhalb des Projekts, ohne Hilfe einen Grenzwert zu ändern. Ein solches Pilotprojekt dauert einige Wochen und beantwortet die meisten Fragen oben mit belastbaren Belegen.

Zwei Warnsignale verdienen bei der Bewertung Aufmerksamkeit. Das eine ist eine Plattform, bei der jeder neue Gerätetyp die Professional Services des Anbieters braucht. Das andere ist ein Preismodell, das im Pilotmaßstab günstig und darüber hinaus unklar ist.

Häufige Fragen zu IIoT-Plattformen

Ist eine IIoT-Plattform dasselbe wie SCADA?

Nein. SCADA überwacht und steuert Prozesse in Echtzeit, meist in einem lokalen Netzwerk mit direkter Verbindung zu den SPS. Eine IIoT-Plattform konzentriert sich darauf, Daten aus vielen Quellen und Standorten für Monitoring, Analyse und Alarme zu sammeln. Viele Werke betreiben beides, wobei die IIoT-Plattform ausgewählte Werte aus SCADA oder den SPS liest.

Was ist eine IIoT-Cloud-Plattform?

Das ist eine IIoT-Plattform, die der Anbieter hostet und die über das Internet erreichbar ist, sodass Sie keine eigenen Server betreiben. Die Anlagen senden Daten über Gateways mit ausgehenden Verbindungen, was im Werk in der Regel keine eingehenden Firewall-Freigaben erfordert. Die Kehrseite: Die Internetverbindung wird Teil des Datenpfads, deshalb sollten Gateways Messwerte zwischenspeichern, wenn die Verbindung abbricht.

Was kostet eine IIoT-Plattform?

Die Preismodelle unterscheiden sich: pro angebundenem Gerät, pro Datenpunkt oder Tag, nach Nachrichtenvolumen, pro Benutzer oder als pauschale Enterprise-Lizenz. Hardware, Installation und Gateways kommen meist separat dazu, und manche Anbieter berechnen zusätzlich API-Zugriff oder eine längere Datenhistorie. Vergleichen sollten Sie die Gesamtkosten bei der Größe, die Sie in drei Jahren erwarten.

Braucht eine IIoT-Plattform Sparkplug B?

Nicht unbedingt, bei MQTT-Daten ist es aber hilfreich. Sparkplug B ist eine offene Spezifikation der Eclipse Foundation, die festlegt, wie Industriegeräte MQTT-Topics und Payloads strukturieren, einschließlich Nachrichten, die melden, wenn ein Gerät online geht oder die Verbindung verliert. So lassen sich MQTT-Daten verschiedener Anbieter leichter einheitlich interpretieren. Plattformen, die Sparkplug B unterstützen, erkennen neue Tags in der Regel mit weniger manueller Zuordnung.

Binden Sie eine alte Steuerung über ein Edge-Gateway an, dazu vier Funksensoren an den Maschinen, die Ihr Instandhaltungsteam am genauesten beobachtet, und bauen Sie das eine Dashboard, das Ihr Instandhaltungsleiter jeden Morgen öffnen würde. Fünf Geräte passen in den kostenlosen Tarif von Kilo, das Pilotprojekt kostet Sie also nur die Hardware und ein paar Wochen Aufmerksamkeit.