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Hardware-Sicherheit für IIoT

Sicherheitsanforderungen müssen gelöst werden


Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Vorteile des IIoT in der Praxis

Schichtenmodell des Industrial IoT (IIoT) aus Sicht der Automatisierungstechnik.
Bild 1: Schichtenmodell des Industrial IoT (IIoT) aus Sicht der Automatisierungstechnik.
© Maxim Integrated

Ein gutes Beispiel für IIoT in der Praxis ist die neue 170 Millionen US-Dollar teure Fabrik von General Electric im US-Bundesstaat New York1. Sie wurde vor eineinhalb Jahren eröffnet. Produziert werden Natrium-Nickelchlorid-Akkus, die in Mobilfunkbasisstationen eingesetzt werden. In der Fabrik nehmen mehr als 10.000 Sensoren, verteilt auf einer Produktionsfläche von 16.722 qm, produktionsrelevante Daten auf. Sie kommunizieren über ein internes High-Speed Ethernet-Netzwerk. Die Sensoren überwachen verschiedenste Aktivitäten: Aus welchen Pulver-Chargen besteht der Keramik-Elektrolyt des Akkus? Welche Temperaturen sind zum Sintern notwendig? Welche Energiemenge ist erforderlich, um einen einzelnen Akku herzustellen? Wie hoch ist der lokale Luftdruck? Im Fertigungsbereich können Mitarbeiter mit Tablet-Computern alle Daten aus WiFi-Netzknoten im Umkreis der Fabrik abrufen.

Ein weiteres gutes IIoT-Praxisbeispiel ist die Elektronikfertigung in Amberg, in der Siemens die speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) Simatic fertigt2. Die Produktion erfolgt weitgehend automatisiert; Maschinen und Computer bewältigen 75 Prozent der Wertschöpfungskette. Nur zu Beginn des Prozesses muss der Mitarbeiter, der die unbestückte Leiterplatte einlegt, die Fertigung per Hand einrichten. Ab diesem Punkt steuern rund 1000 Simatic-SPSen die Fertigung weiterer Simatic-SPSen vollautomatisch von Prozessbeginn bis zum Versand.

Um solche IIoT-Systeme sicher zu machen, hat Maxim Integrated ein Schichtenmodell entworfen (Bild 1). In der untersten Ebene des IIoT-Modells befinden sich die Fertigungsanlagen. Das können Sensoren auf Feldebene, Regeleinrichtungen, Industrie-PCs etc. sein. Dies alles sind Hardware-Komponenten, die Aspekte der Hardware-Sicherheit enthalten können. Diese Geräte müssen Daten erfassen die dann über Hubs, Gateways und Switches in die Cloud (oder das Intranet) weitergeleitet werden.

Die dem IIoT zugrundeliegende Idee besteht darin, diese Datenmengen in ERP*- und CRM-Systeme zu integrieren, um die Fertigung nicht nur effizienter zu planen und zu kalkulieren, sondern auch Kunden- und Marktinformationen zu nutzen, um Fertigungsstraßen und Prozessparameter anzupassen.

Potenzielle Vorteile von Industrial IoT.
Bild 2: Potenzielle Vorteile von Industrial IoT.
© Maxim Integrated

Im Wesentlichen können die Vorteile des IIoT in drei Gruppen (Bild 2) aufgeschlüsselt werden: Asset-, Prozess- und Unternehmensoptimierung. Es ist einfacher, einen Motor zu optimieren, als einen Bohrvorgang, der wiederum einfacher zu optimieren ist als die Fertigungslinien eines großen Unternehmens. Dennoch bildet die Optimierung auf jeder Stufe die Grundlage des IIoT.

Die erste Stufe der Analyse und Abstimmung erfolgt auf der Ebene der Sensoren vor Ort, um Parameter so einzustellen, dass ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird oder festzustellen, wann mit einem Ausfall zu rechnen ist.

Die nächste Analyse findet in der Leitstelle oder an der Fertigungsstraße statt, wo die Sensordaten von mehreren Geräten und auch mehreren Fertigungslinien gesammelt werden, um damit Entscheidungen zu fällen, mit denen die Effizienz der Fabrik oder des Verfahrens erhöht werden. Beispielsweise ordnet die Leitstelle einen Leerlauf an oder die in der Warteschlange befindlichen Entscheidungsprozesse verschiedener Geräte reduzieren das Leistungsprofil des Gesamtprozesses.

Doch erst wenn die Datenanalyse auf der folgenden Stufe in die Unternehmensdaten integriert werden, lassen sich die wirklich interessanten Entscheidungen treffen.

Wenn der Markt wächst, können Unternehmen mit IIoT-Systemen die Fertigungslinie der Nachfrage entsprechend schnell programmieren oder umstellen. Viele Unternehmen möchten sich daher schnell in Richtung IIoT vorwärts bewegen. So schnell, dass Sicherheitsaspekte mit der Entwicklung der neuen IIoT-Systeme oft nicht mithalten können.


  1. Sicherheitsanforderungen müssen gelöst werden
  2. Vorteile des IIoT in der Praxis
  3. Industrial IIoT enthüllt System-Schwachstellen
  4. Risikomanagement in Industriesteuerungen auf Feldebene
  5. Die Zukunft der IoT-Sicherheit

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