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Industrial Internet of Things (IIoT)

So gelingt der Aufbruch ins Industrial IoT

| Autor / Redakteur: Bernd Groß / Stefanie Michel

Basis jedes IoT-Projekts ist eine technisch hochwertige und leistungsfähige IoT-Plattform mit hohem Sicherheitsstandard.
Basis jedes IoT-Projekts ist eine technisch hochwertige und leistungsfähige IoT-Plattform mit hohem Sicherheitsstandard. (Bild: Software AG)

Servicebasierte Geschäftsmodelle im Industrial IoT lassen sich leichter umsetzen, wenn Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau Best-Practice-Beispiele beachten.

Das Industrial IoT (Internet of Things) und die Industrie 4.0 eröffnen dem Maschinen- und Anlagenbau Wege zu nutzen- und servicebasierten Geschäftsmodellen. Allerdings fällt die Auswahl bei einigen Hundert Plattformen auf dem Markt nicht leicht. So lassen sich auf der Grundlage von Betriebsdaten der Werkzeugmaschinen weitere Dienstleistungen anbieten, etwa um Qualitätsverluste zu senken oder die Prozessstabilität zu verbessern. Dazu sind vernetzte Geräte erforderlich, die Sensoren haben und die Daten via Internet an den Hersteller senden. Doch wie gelingt der Einstieg in das Industrial IoT? Folgende Best-Practice-Beispiele sollen Hinweise und Hilfen geben auf dem Weg von der Idee zum Geschäftsmodell.

Retrofit macht Altmaschinen IoT-fähig

Die Produktzyklen im Maschinen- und Anlagenbau sind sehr lang, doch der Einstieg ins IoT ist trotzdem möglich. Industrieunternehmen können den Shopfloor nachträglich vernetzen und Maschinenbauer sind in der Lage, ihren Altbestand bei den Kunden nachzurüsten. Dafür gibt es am Markt eine Vielzahl von Lösungen. Sensorboxen statten bisher vollkommen „sensorlose“ Maschinen nachträglich aus und senden ihre Daten über gängige Drahtlosstandards wie Bluetooth oder WLAN ins Netz. Darüber hinaus gibt es auch Kommunikationslösungen, die in die Signalwege bisheriger Industriesteuerungen eingreifen, Daten ausleiten und für das Industrial IoT verfügbar machen.

Maschinen über IoT-Gateways vernetzen

Zahlreiche ältere Werkzeugmaschinen und Industrieanlagen haben bereits eine Sensorik, die Daten für Industrial Control Systems ermittelt. Doch es wäre auch kein Problem, Sensoren nachzurüsten. Um sowohl die ICS-Daten als auch die Sensordaten auswerten zu können, ist der Einsatz von IoT-Gateways empfehlenswert. Das sind vernetzte Kleincomputer, die nach unten auf der Maschinenebene Datenzugriffe bündeln und nach oben an IoT-Plattformen in der Cloud senden. Gateways reduzieren Kosten und vermeiden Probleme mit der Bandbreite von Datenleitungen und erhöhen die Sicherheit, weil nun pro Shopfloor nur noch ein Gerät eine Internetverbindung aufbauen muss.

Verteilte Architektur mit Edge Computing aufbauen

Wegen der unkalkulierbaren Latenzzeiten für Verbindungen können nicht alle Anwendungen als reiner Cloud Service verwirklicht werden. Ein Beispiel ist Condition Monitoring, bei dem die Software auf bestimmte Alarme (Alerts) reagieren muss. Fehlermeldungen wie „starker Druckverlust“ oder „Überhitzung“ muss die Software in Echtzeit verarbeiten, um Sach- und Personenschäden zu vermeiden. Dazu ist eine Analyse der Daten in der Nähe der zu überwachenden Anlagen erforderlich. Hierbei wird von Edge Computing und Edge Analytics gesprochen, weil sich die entsprechenden Geräte am Rand des Internets befinden.

Intelligente Gateways übertragen die Daten in die Cloud und führen bereits erste Analytics-Anwendungen aus – etwa zur schnellen Reaktion auf Warnhinweise, aber auch zur Reduktion der übertragenen Datenmengen. Eine entsprechende Lösung wie Cumulocity Edge bietet diese Möglichkeiten und sorgt für eine nahtlose Integration in die Cloud Services.

Die richtige IoT-Plattform auswählen

Basis jedes IoT-Projekts ist eine technisch hochwertige und leistungsfähige IoT-Plattform mit hohem Sicherheitsstandard. Wichtige Eckpunkte bei der Entscheidung für einen Anbieter sind schnelle Einsetzbarkeit, Skalierbarkeit sowie eine offene Plattformarchitektur, die das Retrofit erleichtert. Entscheidend ist eine möglichst hohe Effizienz durch automatisierte Prozesse. Einige Plattformen wie Cumulocity IoT bieten integrierte Funktionen wie Condition Monitoring, sodass Geräte und Maschinen „Code-frei“ per Drag-and-drop gewartet oder Daten analysiert werden können.

Multi-Mandanten-Architektur nutzen

Entscheidend für neue Geschäftsmodelle ist die Mandantenfähigkeit der gewählten IoT-Plattform. Das Industrial IoT ermöglicht neue, nutzungsbasierte Abrechnungsmodelle, die eine Multi-Mandanten-Architektur voraussetzen. Damit lassen sich die Daten auf der Datenbankebene pro Endkunde vollständig trennen. So wird maximale Datensicherheit gewährleistet, obwohl nur eine Single-Plattform-Architektur eingesetzt wird. Das heißt auch, dass die Betriebskosten von der Anzahl der Endkunden entkoppelt sind.

Höchste Sicherheit ist gefordert

Die Vernetzung mit der Cloud erfordert höchste Sicherheitsstandards. Das bedeutet zunächst auf der Infrastrukturebene, dass eine Plattform wie Cumulocity IoT auf die Sicherheit eines Tier-4-Rechenzentrums zurückgreift. Auf der Anwendungs- und Geräteebene sollte eine moderne Verschlüsselung, eine Authentifizierung und Autorisierung aller Komponenten und Benutzer stattfinden.

Werkzeugmaschinen und IoT-Gateways sollten individuell authentifiziert werden und mit minimalen Rechten ausgestattet werden, um die Auswirkungen eines Einbruchs in ein Gerät zu reduzieren. Ebenso sollten Geräte physisch gesichert werden und keinerlei offene Anschlüsse in ein Netz außerhalb der Anlage betreiben, um keine Angriffsfläche zu bieten.

Software AG auf der Hannover Messe 2018:

Bei Siemens in der Mind Sphere Lounge: Halle 9, Stand D35

Bei Deutsche Telekom: Halle 6, Stand F16

Bei EdgeX Foundry: Halle 6, Stand B17

Bei Huawei: Halle 6, Stand D1

* Bernd Groß ist Senior Vice President IoT & Cloud Business bei der Software AG sowie CEO von Cumulocity in 40221 Düsseldorf

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