Eine genaue Definition des Industrial Internet of Things (IIoT) ist aufgrund seiner zahllosen Ausprägungen und Anwendungsmöglichkeiten sehr schwierig. Was sich jedoch in fast jeder Beschreibung wiederfindet, ist das enge Zusammenspiel zwischen der Automatisierung (OT) und der IT. Statt parallel und mit wenigen Anknüpfungspunkten zu agieren, ist im Zuge des IIoT oder auch der Industrie 4.0 von einer sehr engen Verzahnung die Rede. Dies stellt ganz neue Anforderungen an OT-Hersteller. 

Um sich dem Thema anzunähern, hilft es, sich die Kernkompetenzen der jeweiligen Welten in Bezug auf das IIoT anzusehen. Die Automatisierungswelt besticht vor allem durch die sehr zuverlässige Generierung von Daten. Moderne Sensorik ist in der Lage, auch kleinste physikalische Gegebenheiten mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Zudem verfügt die Branche über enormes Wissen, wie die Datenerfassung zuverlässig selbst unter extremen Bedingungen erfolgen kann.

Die Auswertung der Daten und die damit verbundenen Algorithmen wiederum sind das klassische Gebiet der IT. Zwar ist für die richtige Interpretation der Daten Fachwissen über den jeweiligen Prozess nötig, die zugrundeliegenden ­Techniken wie zum Beispiel Machine Learning gelten aber als Domänen der IT. 
 

Cloud-Plattformen

Cloud-Plattformen wie Amazon Web Services oder Microsoft Azure haben die IT-Landschaft in den letzten Jahren stark verändert. Diese sehr universell einsetzbaren ‚Baukästen‘ ermöglichen es nahezu jedem Software-Entwickler, schnell und unkompliziert auch komplexe Applikationen umzusetzen. Rechenkapazitäten sind praktisch auf Knopfdruck verfügbar, komplexe Technologien wie beispielsweise Machine Learning sind in ‚Bauklötzen‘ gekapselt und so auch ohne tieferes Fachwissen für jedermann zugänglich. Aus diesen Gründen wandert die IT immer mehr in die Cloud – und auch im Kontext von IIoT spielen Cloud-Plattformen eine zentrale Rolle. Wichtig zu verstehen ist, dass ‚Cloud‘ nicht nur irgendein Dashboard ist, sondern ein sehr mächtiges Werkzeug, um Daten zu verarbeiten und entsprechende Applikationen bereitzustellen. 

Auf einem vereinfachten Level betrachtet, teilt sich also die Zuständigkeit zwischen OT und IT wie folgt auf: Die OT generiert zuverlässig Daten, die anschließend von der IT ­verarbeitet werden. Aus Sicht der industriellen Sensorik stellt sich daher die Frage, wie weit Daten für die Weitergabe an die Cloud aufbereitet werden müssen und wo der perfekte Übergabepunkt an die IT ist.
 

Zugriff ohne Fachwissen

Die meisten Software-Entwickler kennen die Cloud-Plattformen sehr gut und benötigen im Grunde nur noch Daten aus dem Feld – sie suchen im Endeffekt Cloud-fähige Sensoren. Zum Beispiel also einen Abstandssensor, der direkt mit Amazon Web Services (AWS) kompatibel ist. Dies ist allerdings heute entweder technisch noch nicht realisierbar oder aber würde die Kosten in die Höhe treiben. Status quo ist, dass ein IO-Modul – beispielsweise ein ­IO-Link-Master – nötig ist, das die Daten via Feldbus an eine ­Steuerung oder ein Edge-Gateway weiterreicht. Aber: Der Software-Entwickler kennt sich in der Regel weder mit IO-Modulen noch mit Feldbussen oder Steuerungen aus. Auch die meisten Edge-Gateways setzen Fachwissen aus der Automatisierung voraus. Ergo wird im Normalfall ein Systemintegrator engagiert, der für den jeweiligen Kunden eine Verbindung zwischen OT und Cloud realisiert. Da dies aber zeit- und kostenintensiv ist, scheitern derzeit viele IIoT-Projekte am fehlenden Return-of-Invest.

Übersicht der verbundenen CloudRail.Boxen in der Device Management Cloud. Von hier lassen sich zum Beispiel ­Remote-Firmware-Updates einspielen, neue Sensoren verbinden oder Fehler identifizieren.

© CloudRail

Ziel muss also sein, der IT einfachen Zugriff auf die OT zu geben, ohne dass dafür spezielles Fachwissen nötig wäre. An ­diesem Punkt kommt die Firma CloudRail ins Spiel, die mit der ‚CloudRail.Box‘ IO-Module und Sensoren Plug&Play mit beliebigen Cloud-Plattformen verbindet. Hierfür erkennt die Box ­automatisch zum Beispiel angeschlossene IO-Link-Master verschiedenster Hersteller und konfiguriert sie komplett eigen­ständig. Der Nutzer muss sich also weder mit der Funktionsweise von IO-Link, den Konfigurationsoberflächen der Master oder dem Feldbus auseinandersetzen. Auch mehrere Master, selbst von verschiedenen Herstellern und unterschiedlichen Feldbussen, können gleichzeitig verbunden werden. 

Ähnliches gilt für angeschlossene Sensoren. Die CloudRail.Box erkennt einen Temperatursensor direkt als solchen und verbindet ihn innerhalb weniger als einer Minute mit der gewünschten Cloud-Plattform. Die übertragenen Daten werden als JSON-Objekt in einem IT-gängigen Format übergeben – im Fall des Temperatursensors also nicht als eine Reihe von Bits, sondern zum Beispiel als ‚64 °C‘. 

Abgegriffen werden die Daten entweder via Feldbus oder über Y-Weichen wie ­beispielsweise bei IO-Link-Mastern der ‚Dataline‘-Reihe von ifm. Für die automatische Erkennung und Konfiguration von IO-Modulen und Sensoren nutzt CloudRail eine zentrale Datenbank, von der die Boxen jederzeit Definitionsdaten auch aktueller Modelle laden können. 

Die Konfiguration der Cloud-Rail.Boxen erfolgt über ein ebenfalls Cloud-basiertes Device-Management-Portal. So lassen sich alle Boxen und damit verbundene Geräte zentral und von überall auf der Welt verwalten. 
 

Sicher verschlüsselt

Da jede ‚CloudRail.Box‘ mit dem Internet verbunden ist, spielt das Thema IT-Sicherheit eine wichtige Rolle. Daher ist jegliche Verbindung zwischen den Boxen, der Device Management Cloud und der Cloud-Plattform des Kunden sicher verschlüsselt. Über Remote-Firmware-Updates lassen sich Sicherheitslücken schnell schließen und neue Features ausrollen. 

CloudRail dient somit als Brücke zwischen OT und IT, macht industrielle Sensoren Cloudfähig und damit zugänglich für klassische Software-Entwickler. Typisches Anwendungsgebiet ist vor allem das Retrofitting, also zusätzlich an bestehenden Anlagen angebrachte Sensoren. Diese sogenannten Secondary Sensors machen einen Großteil der aktuellen IIoT-Projekte aus. Über die erwähnten Y-Weichen lassen sich aber auch Daten aus bereits vorhandenen Systemen erfassen. 

Warum die großen Plattformen?

Es bleibt die Frage, wie sinnvoll es überhaupt ist, sich als Sensor-Hersteller mit den großen Cloud-Plattformen zu verbinden. Aus der Branche werden vor allem zwei Bedenken geäußert: 

• „Der Kunde weiß nicht, was genau er mit den Daten in der Cloud machen soll. Ergo sind Komplettlösungen nötig, die vom Sensor bis zur Anwendung in der Cloud reichen.“ 
  Diese Annahme ist für eine bestimmte Kundenzielgruppe sicherlich korrekt. Es gibt Kunden, vornehmlich aus dem klassischen Maschinenbau, die über keine oder wenige Kompetenzen in der Cloud verfügen. Hier sind Komplettlösungen ein guter Ansatz. Dies sind aber zumeist Insellösungen für ein bestimmtes Problem, was wenig mit dem Gedanken hinter dem IoT – einer vernetzten Welt – zu tun hat. Denn nur weil Berechnungen in der Cloud anstatt wie früher lokal ausgeführt werden, ist dies noch kein IIoT. Der wahre Mehrwert des IIoT liegt in der Vernetzung verschiedener Systeme und Geräte, unabhängig davon, ob sie aktuell der OT oder IT zugeordnet werden. Das IIoT ist zu vielschichtig für spezialisierte Insellösungen, es erfordert generische Plattformen wie AWS oder Azure. Dies bedeutet nicht, dass Komplettangebote nicht sinnvoll sind. Es gibt definitiv einen Markt hierfür, aber es sollte nicht die einzige Strategie in diesem Bereich sein. Die große Chance im IIoT-Markt liegt in der engen Verzahnung mit der IT, das heißt, die industrielle Sensorik für die Zielgruppe ‚Software-Entwickler‘ und damit ganz neue Märkte zu öffnen. Diese Zielgruppe ist meist deutlich agiler, kennt die IT beziehungsweise Cloud schon gründlich und wartet nur noch auf die richtigen Daten, um IIoT-Projekte umzusetzen. Gerade in großen Unternehmen werden IIoT-Projekte schon heute maßgeblich von der IT beziehungsweise Innovations-Abteilungen mit IT-Hintergrund getrieben. 

Übersicht der verbundenen CloudRail.Boxen in der Device Management Cloud. Von hier lassen sich zum Beispiel ­Remote-Firmware-Updates einspielen, neue Sensoren verbinden oder Fehler identifizieren.

© CloudRail

•  „Die meisten Cloud-Plattformen werden von US-Unter­nehmen betrieben, sodass der Datenschutz ein Problem ist.“
  Nahezu alle großen Unternehmen in Deutschland nutzen bereits Cloud-Plattformen für ihre IT-Systeme und bringen inzwischen viel Erfahrung mit. Die Datenschutzfragen lassen sich durch entsprechende Verträge regeln und werden ­selten als Problem angesehen. Cloud-Plattformen bieten ein Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit, das nur unter ­Aufwendung erheblicher Mittel in lokalen Installationen erreicht werden kann.

Cloud-Technologien haben die IT revolutioniert, und werden dies auch mit der OT tun. Dass zeitkritische Steuerungsaufgaben weiterhin lokal ausgeführt werden, steht außer Frage – doch die Analyse und die Verarbeitung von Daten sowie das Zusammenspiel mit IT-Systemen wird in der Cloud geschehen.

Autor: 
Felix Kollmar ist Geschäftsführer der Firma CloudRail in Mannheim.