Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) ist zu einem geläufigen Begriff geworden, um das riesige Netzwerk verbundener Geräte zu beschreiben, das die Art und Weise revolutioniert, wie wir leben, arbeiten, kommunizieren und funktionieren. Mit dem explosionsartigen Anstieg scheinen die Möglichkeiten für IoT-Innovationen endlos. Es ist nicht verwunderlich, dass das industrielle IoT (IIoT) die bisherige Grundlage der siloartigen Legacy- und Airgapped-Infrastruktur für industrielle Netzwerke stark verändert und die nächste industrielle Revolution namens Industry 4.0 definiert.
Was ist das industrielle IoT (IIoT)?
Das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) ist die mit dem Internet verbundene Technologie, die in Netzwerke integriert wird, um ein industrielles Ökosystem zu schaffen, das effizienter, genauer, kostengünstiger, produktiver und für eine einfache Überwachung besser sichtbar ist.
Das IIoT besteht aus umfangreichen vernetzten Geräten, Sensoren und Aktoren, die ihre Daten sammeln, kommunizieren und koordinieren, die dann mit dem Ziel in die Analytik eingespeist werden, die industrielle Produktion zu verbessern und den Umsatz zu optimieren. Das IIoT löst komplexe Kontrollprobleme innerhalb eines Netzwerks aus Systemen, Plattformen und Anwendungen mit Hilfe seiner eingebetteten Technologie, die Echtzeitdaten kommuniziert und austauscht.
Die Weiterentwicklung der Netzwerktechnologien hat den Weg für Industry 4.0 und das IIoT geebnet. Die Betreiber machen sich die fortschrittliche Konnektivität und Automatisierung zunutze, um die Lücken traditioneller Industrieprozesse zu schließen und die Komplexität bei Ressourcen, Transport und Lieferkette zu überwinden.
Die Entwicklung der industriellen Netzwerkarchitektur
Die Konnektivität von Industrienetzwerken beruhte traditionell auf Festnetzverbindungen, die sich über mehrere Schichten von verbundenen Komponenten erstreckten. Die einzige Verbindung zum Internet bestand in speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), welche die Rezepte für die Steuerung der Geräte enthielten. Die SPS überwachen den Zustand von Eingabegeräten und senden dann auf der Grundlage der erfassten Daten Betriebsanweisungen. Vor dem IIoT war die Basis der Konnektivität in der Regel eine Ethernet-Verbindung.
Fortschritte des industriellen IoT und ein weniger siloartiger Ansatz haben mittlerweile zu stärker vernetzten Geräten auf verschiedenen Ebenen geführt. In einer solchen Umgebung können SPS nicht mehr den hohen Grad an Datengranularität liefern, der für eine vollständige Bewertung der Geräteleistung erforderlich ist. Durch die Anbindung von Sensoren an kleinere Komponenten wie Kompressoren, Pumpen und Schrittmotoren lassen sich immer detailliertere Dateneinblicke gewinnen. Solche Sensoren können in industriellen Prozessen angebracht und mit einem Gateway verbunden werden, das die Daten dann an eine Anwendung in einem Datenzentrum oder einer Cloud weiterleitet.
Gateways stellen die Verbindung zwischen zwei Netzwerken mit unterschiedlichen Übertragungsprotokollen dar. Alle Daten müssen die Software passieren und mit ihr kommunizieren, bevor sie weitergeleitet werden. Gateways sind also Kontrollpunkte für die Bereitstellung und Sicherung der Daten am Gateway selbst und bei der Übertragung. Gateway-Verbindungen können kabelgebunden oder drahtlos über WLAN, Bluetooth oder die Low-Power-Wide-Area-Technologie (LPWA) erfolgen.
Ein Blick in die Zukunft und auf neue technologische Entwicklungen für das IIoT
Die industrielle Vernetzung hat sich seit der frühen Einführung von Ethernet stark weiterentwickelt, und mittlerweile werden neuere drahtlose Technologien wie moderne 5G-Kommunikationsprotokolle in industriellen Umgebungen eingesetzt. Die niedrige Latenz, der hohe Datendurchsatz und die Zuverlässigkeit von Industrial 5G ermöglichen hierbei die Weiterentwicklung von IIoT-Lösungen sowie von innovativer AR- und VR-Software.
Alternativen zur Festnetzkonnektivität, wie 5G und der 3GPP-Standard (3rd Generation Partnership Project), ermöglichen es Netzeigentümern, ein privates Netzwerk zu entwickeln, das genau ihren Bedürfnissen entspricht. Diese Fähigkeiten gehen weit über die reine Überwachung des Maschinenzustands hinaus und ermöglichen umfassende Steuerungsfunktionen sowie eine nahtlose Echtzeitkommunikation.
Antriebsfaktoren und Wunschergebnisse der IIoT-Einführung
Neben neuen Technologiestandards und der Expansion der Zulieferer haben Störfaktoren wie die Pandemie und Probleme mit der Lieferkette dazu geführt, dass die IoT-Konnektivität in Industrieunternehmen zunehmend eingesetzt wird, um die Effizienz und Betriebszeit zu verbessern. Das IIoT hat eine höhere Produktqualität und Lieferzuverlässigkeit ermöglicht und gleichzeitig die Ausfallzeiten minimiert. Durch verbesserte Transparenz und erweiterte Datenanalyse lassen sich Probleme in der Lieferkette erkennen und umgehend beheben.
Ein wichtiger Indikator für die Nutzung des IIoT ist die Fähigkeit der vorausschauenden Wartung, um den Maschinenzustand kontinuierlich zu überwachen und potenzielle Ausfälle erkennen zu können. Dadurch wird die Notwendigkeit regelmäßiger vorbeugender Wartungszyklen, die Zeit und Geld kosten, eingeschränkt und Ausfallzeiten der Maschinen auf kostengünstige Weise verhindert.
Was sind die Haupttreiber des industriellen IoT?
Kurz gesagt, es gibt viele Gründe, warum der Industriemarkt immer vernetzter wird. Sie reichen von Fortschritten und der Verfügbarkeit von Technologie bis hin zu wettbewerbsbedingten makroökonomischen Trends. Zu den Motivationsgründen gehören:
-
Verbesserung der betrieblichen Flexibilität, Produktivität und Effizienz
-
Ermöglichung größerer Produktkonfigurierbarkeit und -anpassung
-
Schaffung neuer Geschäftschancen und Einnahmen
-
Maximierung von Anlagennutzung und Ressourcenplanung
-
Unterstützung der Ausweitung von Nachhaltigkeitsinitiativen
Neben dem IIoT sind künstliche Intelligenz, Big-Data-Analytik und Cloud Computing die Schlüsseltechnologien von Industry 4.0. KI-Automatisierung und Robotik, gepaart mit IIoT, die IT und OT miteinander verbinden, und unterstützt durch Datenanalyse und Cloud Computing – all das verändert die traditionellen industriellen Paradigmen radikal.
Aktuelle IIoT-Märkte und Expansionspotenzial
Die potenziellen Anwendungsfälle für das IIoT scheinen grenzenlos zu sein, wobei es eine wachsende Präsenz in den Bereichen Fahrzeuge, Gastgewerbe, Landwirtschaft und Gesundheitswesen gibt.
Derzeit gibt es drei Hauptmarktsegmente:
-
Bei der Förderung geht es um die Gewinnung von Rohstoffen für die industrielle Produktion wie Öl, Gas, Kohle, Lithium und andere Materialien für die Energieerzeugung. Die Konnektivität beruht auf Mobilfunk- und Satellitentechnologien, die mit Gateways, SPS und IIoT-Lösungen kommunizieren. Diese sind für die Verlängerung der Lebensdauer von Anlagen und die Reduzierung unnötiger Wartungsarbeiten von Bedeutung.
-
Auch die Fertigung profitiert in hohem Maße von der IIoT-Konnektivität, da sie ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal bei der Erfüllung der KPIs für verbesserte Betriebszeit, Effizienz, Qualität und Transparenz darstellt. Um von diesen Technologietrends zu profitieren, bauen die OEMs mittlerweile sowohl entsprechende Service- als auch Vertriebsmodelle auf. Aber auch die Nutzung privater Netze in der Fertigung nimmt aus Gründen der Spezifität stark zu.
-
Versorgungsunternehmen für die Stromerzeugung – für fossile, nukleare, Wasser-, Solar- und Windkraftanlagen – verwenden SPS, Gateways und Sensoren, um ihre kritischen Prozesse zu überwachen. Mittlerweile werden immer mehr Pipelines und verteilte Inline-Netzwerkinfrastrukturen miteinander verbunden, zum Teil dank LPWA-Technologien. Nicht zuletzt werden Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn in Zukunft auch bei sensorgestützten IoT-Lösungen eine Rolle spielen.
Zertifizierte sichere Geräte sind für die Cybersicherheit in der Industry 4.0 unerlässlich
Die Ausweitung der Internetzugänglichkeit zu kritischen Industriemaschinen und -systemen ist angesichts der zunehmenden und ausgefeilten Internetkriminalität ein wichtiges Sicherheitsproblem. Nach Angaben von ABI Research werden bis 2030 mehr als 1,2 Milliarden Maschinen und Produktionssysteme vernetzt sein.
benötigt diese riesige Anzahl von Geräten eindeutige, zertifizierte Identitäten, damit die Betreiber wirklich nützliche Sicherheitsrichtlinien erstellen können. Ein mehrschichtiger Sicherheitsansatz für zertifizierte Geräte sollte Folgendes umfassen: Multi-Faktor-Authentifizierung, explizite Zugangskontrollen, Zero Trust, Bedrohungserkennung und -reaktion sowie ein Lebenszyklusmanagement. Digitale Zertifikate von einer vertrauenswürdigen Stelle, basierend auf PKI-Technologie, sind der beste Identifizierungsansatz für Flexibilität und Skalierbarkeit.
PKI hat sich zur wichtigsten Plattform für die Authentifizierung von Maschinenidentitäten entwickelt. Die Partnerschaft mit einer vertrauenswürdigen Zertifizierungsstelle wird einen besseren Cyberschutz für unsere kritischen Industrienetze gewährleisten und in der Zukunft sichere Innovationen ermöglichen.
Lesen Sie unser Whitepaper zur Sicherung des IIoT-Marktes
Oder wenn Sie daran interessiert sind, Ihre IoT-Geräte vor Hackern zu schützen, klicken Sie hier für mehr Informationen über Globalsigns umfassende Identitäts- und Sicherheitslösungen
