Die Zukunft des IIoT
Cumulocity: Device-Management und Analytics als Triebkräfte
Die Integration von Device-Management und Analytics wird die nächste Generation des IIoT prägen. Beide Technologien hängen in vielerlei Hinsicht zusammen. Dr. Jürgen Krämer, Chief Product Officer der Software-AG-Tochter Cumulocity, erläutert die Hintergründe.
Markt&Technik: Welche Rolle spielen Device-Management und Analytics im heutigen und zukünftigen Industrial IoT?
Dr. Jürgen Krämer: Device-Management spielt vor allem deshalb eine wichtige Rolle, weil viele Maschinen noch gar nicht an die Cloud angeschlossen sind. Device-Management ermöglicht es, von überall und jederzeit auf Maschinen und deren Daten zuzugreifen – auch ohne Cloud. Es schafft quasi eine konstante Kommunikation mit den einzelnen Maschinen.
Ist damit die Pipeline zum Zugriff auf die Daten geschaffen, kommen Analytics ins Spiel. Analytics ermöglichen es, aus den gewonnenen Daten Insights zu erzeugen und mit ihnen konkrete Handlungen bzw. Actions abzuleiten, um das System zu optimieren. Device-Management wiederum macht es möglich, diese Actions auch tatsächlich in die Tat umzusetzen. Man könnte also sagen: Device-Management sorgt dafür, dass Maschinendaten Insights liefern können, aus denen konkrete Actions hervorgehen.
Industrial-Ethernet-Protokolle sind heutzutage in der industriellen Produktion weit verbreitet. Inwieweit unterstützen sie Device-Management und Analytics?
Die Entwicklung, gerade bei industriellen Protokollen, geht eher langsam voran. Müsste ich einen Standard nennen, den ich für den wichtigsten halte, wäre das auf jeden Fall OPC UA, das ist die neue Welt. Die alte Welt ist leider extrem fragmentiert, was wir ändern müssen. Gerade für Analytics ist es wichtig, auch alte Protokolle unterstützen und migrieren zu können – denn viele Unternehmen können nicht einfach so mal eben auf neue Protokolle umstellen. Dieser Prozess braucht Zeit, und wir als Anbieter müssen uns darauf einstellen, Datentransfers und Analysen trotzdem möglich zu machen. Die Wahrscheinlichkeit, dass wir bei Cumulocity ein vorhandenes Protokoll unterstützen, ist hoch – und falls nicht, haben wir viele zertifizierte Partner, die Protokoll-Translator soft- oder hardwareseitig in ihren Gateways haben. Wenn es trotzdem überhaupt nicht machbar ist, können wir immer noch eine eigene Lösung coden.
Aktuell findet eine Evolution von einfachen M2M-Systemen zu komplexen Netzwerken statt, die nicht nur kommunizieren, sondern auch intelligent Daten analysieren. Wodurch ist die Evolution gekennzeichnet?
Früher war die Idee: Ich habe eine Maschine mit ein paar Sensoren, die schließe ich an die Cloud an und kann sie dann von der Cloud aus verwalten. Ein einfaches M2M-System, die Welt war gut. In der Realität ist das aber leider oft nicht mehr so machbar. Nehmen wir einmal das Beispiel Windturbinen: So eine Turbine enthält Hunderte von Sensoren, deren Daten teilweise in einer hohen Abtastrate über ein Mobilfunknetz in die Cloud geschickt werden müssen. Dadurch explodieren die Kosten schnell. Aus diesem Grund gibt es immer mehr Unternehmen, gerade auch in der Produktion, die gar nicht mehr alle Daten an die Cloud schicken wollen. Die Verarbeitung findet dann direkt im Werk oder, wie bei den Turbinen, im Windpark statt. Die Lösung ist eine Art lokale Mini-IoT-Plattform direkt vor Ort, die die Analytics ohne Umwege über Mobilfunknetze oder die Cloud durchführen kann.
Modernes Device-Management umfasst Safety- und Security-Management, Geräte-Updates und Konfigurationsmanagement. Welche Bedeutung kommt ihm im IIoT zu? Wie lässt es sich einrichten und betreiben?
Das IIoT ist im Grunde nichts anderes als die Kommunikation zwischen verschiedenen Devices; egal, ob es da um einen kleinen Temperatursensor in einer Kühlhalle geht oder um einen riesigen Bagger in einer Mine. Diese Geräte smart zu managen, also Device-Management zu betreiben, ist eine wichtige Grundlage für Industrie 4.0. Voraussetzung dafür ist stets reibungslose Kommunikation, weshalb der erste Schritt darin besteht, alle Geräte sicher und zuverlässig anzubinden. Erst im zweiten Schritt geht es darum, die Geräte übergreifend und kontinuierlich zu managen, also Software-Updates, Firmware-Updates, Konfigurationen, Remote-Diagnosen und so weiter durchzuführen. Es müssen auch Fragen geklärt werden wie: Wie geht man mit Fehlern oder Connectivity-Problemen um? Und natürlich spielt auch das Thema Cybersecurity eine immer größere Rolle, gerade im Hinblick auf den 2025 kommenden Cyber Resilience Act. Er wird die Vorgaben für Hersteller nochmals deutlich verschärfen. Damit steigt auch die Bedeutung von Device-Management für Cybersecurity.
Wie kann modernes Device-Management die Skalierbarkeit und Effizienz von IoT-Netzwerken erhöhen?
Die meisten IIoT-Netzwerke sind noch nicht besonders gut skalierbar, weil sie oftmals beispielsweise auf ein Werk beschränkt sind, also sehr lokal arbeiten. Skalierbarkeit wird möglich, wenn mehrere Standorte über die gleiche Software miteinander vernetzt bzw. integriert sind. Eine Möglichkeit, das zu erreichen, wäre eine IIoT-Plattform in der Cloud. Eine andere Variante wäre, eine verteilte Architektur aufzubauen, also mehrere Edges in den vernetzten Standorten laufen zu lassen. Die einzelnen Standorte werden wiederum an eine Cloud-Plattform angeschlossen, sodass man standort- und sogar länderübergreifend Werke miteinander vergleichen und aufeinander abstimmen kann.
Um Netzwerklatenzen zu minimieren und rechtliche Vorgaben bestimmter Länder wie etwa China zu berücksichtigen, bietet beispielsweise Cumulocity seine IIoT-Plattform agnostisch von den Cloud-Service-Providers (AWS, Azure, Alibaba) an und gewährleistet so eine flexible, globale Abdeckung. Die meisten Unternehmen sind aber noch lange nicht an diesem Punkt – im Gegenteil, viele nutzen je nach Standort unterschiedliche Cloud- und Edge-Anbieter, was automatisch zu Silos führt. Eine einheitliche Software mit denselben Schnittstellen in der Cloud und Edge – wie dies bei Cumulocity der Fall ist – kann diese Unterschiede ausgleichen und so Skalierbarkeit, aber auch Unabhängigkeit schaffen.
Wie kann Analytics dazu beitragen, aus den riesigen Mengen vom IIoT eingesammelter und im IIoT übertragener Daten wertvolle Geschäftseinblicke zu gewinnen, etwa durch Predictive Maintenance und verbesserte Betriebsüberwachung?
Analytics selbst ist ein passiver Analyseprozess, der unglaublich wertvolle Daten für die Optimierung von Prozessen liefert. IIoT und Device-Management machen die Erhebung dieser Daten direkt an der Maschine möglich. Analytics selbst verändert noch nichts, aber es sagt uns, was verändert werden sollte. Genau an diesem Punkt kommen dann Anbieter wie Cumulocity ins Spiel, die die gewonnenen Erkenntnisse nehmen und in konkrete Aktionen übersetzen. Im Fall von Predictive Maintenance etwa wird der Zustand einer Maschine kontinuierlich überwacht und analysiert. Anzeichen für potenzielle Ausfälle können somit erkannt werden, noch bevor es dazu kommt, sodass eine Wartung erfolgen kann, bevor eine Reparatur nötig ist. So lassen sich Kosten und Ausfallzeiten einsparen.
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