Das Internet der Dinge – zukunftssichere Standards richtig umsetzen

Die Zukunft der auf die Digitalisierung setzenden Unternehmen liegt in der Vernetzung von Maschinen und Fertigungsanlagen. Gerade in den Anfangsjahren gab es oft eine Entwicklung individueller Lösungen, die von einzelnen Unternehmen weitab jeglicher Standards eingesetzt wurden. Die Zukunft des Internet der Dinge (auch IoT = Internet of Things) setzt dagegen mehr auf standardisierte Lösungen für die Vernetzung von Technologien, auch solchen, die auf unterschiedlichen Plattformen basieren. Leider handelt es sich beim Internet der Dinge immer noch um einen nur unzureichend genau umschriebenen Begriff. Im Wesentlichen geht es aber um die intelligente Vernetzung von verschiedenen Objekten über das Internet. Der Zweck liegt ganz klar in einer schnellen Verarbeitung und Verfügbarkeit von unterschiedlichen Daten.

Die Datenverfügbarkeit soll für eine hohe Produktivität sorgen

Das Internet der Dinge oder auch Internet of Things ist keinesfalls ein Einzelspieler. Es steht in einem direkten Zusammenhang mit Begriffen wie der Digitalisierung von Unternehmen oder Begriffen wie Industrie 4.0. Der Datenaustausch zwischen Maschinen und Computeranlagen spielt eine immer größere Rolle bei der Umsetzung von effizienten Produktionsprozessen. Zwar gibt es immer noch keine allgemein gültige Definition dieses Begriffes, im Wesentlichen geht es aber um die Kommunikation mikroprozessorgesteuerter Komponenten (quasi die „Dinge“) über ein digitales Netz. Wozu dient das Ganze? Hier sind einige Beispiele:

  • Statusinformationen über einzelne Produktionsprozesse an die unmittelbare Umgebung oder weitere Bereiche senden
  • die digitale Auswertung oder Weiterverarbeitung dieser Daten ermöglichen (Beispiele: RFID-Funketiketten oder QR-Codes zur Identifizierung einzelner Komponenten einsetzen)
    die komplette Vernetzung ganzer Produktionsstraßen oder Werkshallen mit allen einzelnen Produktionsschritten
  • smarte Produktion mithilfe des Internet der Dinge wie beispielsweise flexibel einsetzbare Roboter oder 3D-Druck
  • wesentlich besser umsetzbare Just-in-time-Produktion mithilfe perfekt vernetzter Fertigungsschritte, dadurch wesentlich weniger notwendige Lagerflächen
  • die Koordination und Kontrolle unterschiedlichster Maschinen ohne die Notwendigkeit, dass die Koordination immer durch Menschen vorgenommen werden muss

Das Internet der Dinge hat Vor- und Nachteile

Früher waren ausschließlich Computer mit dem Internet verbunden, wenn überhaupt. Eine Weitergabe von digitalen Daten über das Internet erfolgte logischerweise ebenfalls nur über Computer. Dies ändert sich heute mit dem Internet der Dinge, in dem einfach verschiedene Dinge mit dem Internet eine Verbindung herstellen. Im Haushalt sind dies beispielsweise Haushaltsgeräte (Stichwort: Smart Home). Aber auch im Bereich der Industrie spielt das Internet der Dinge eine immer größer werdende Rolle durch die zusätzliche Anbindung an das Internet. Viele Produkte aus dem Bereich der Industrie setzen auf die automatisierte Produktion, die zum größten Teil nur noch durch die Vernetzung über das Internet möglich ist. Möglich wird das durch die Nutzung intelligenter Produktionsgeräte bzw. Maschinen. Es findet eine Interaktion dieser Geräte untereinander statt, ohne dass dabei der Mensch eingreifen muss. Dies funktioniert mithilfe einer zentralen Datenbank, in der alle relevanten Informationen zusammenlaufen. Die Vorteile bestehen ganz klar darin, dass alle Daten an einer zentralen Stelle zur Verfügung stehen und dadurch zügige Reaktionen auf unterschiedliche Produktionsanforderungen oder Situationen möglich sind. Es gibt aber auch einige Nachteile. Schließlich sorgt die internetbasierte Verbindung von Maschinen untereinander immer für gewisse Sicherheitsrisiken und meist für eine aufwendige Umstellung von bereits vorhandenen Maschinen. Das Internet der Dinge kann unter ungünstigen Umständen auch ein Energiefresser sein, beispielsweise bei der nicht effizienten Nutzung von Internettechnologien in den Maschinen.

Wichtig: Sicherheitsmaßnahmen konsequent umsetzen

Überall dort, wo Daten gesammelt, gespeichert oder untereinander ausgetauscht werden, sind gewisse Sicherheitsstandards erforderlich. Diese umzusetzen, ist ein wesentlicher Bereich bei der Umstellung von Produktionsschritten auf Industrie 4.0 und das Internet der Dinge. Leider haben heute immer noch viele Unternehmen große Bedenken im Hinblick auf die Sicherheit von einzelnen Produktionsanlagen und deren Anbindung an das Internet. Sicherlich sind diese Bedenken nicht ungerechtfertigt. Allerdings können die Gefahren minimiert werden, wenn die Sicherheit bei der Umsetzung bzw. Umstellung auf das Internet der Dinge von Anfang an eine Rolle spielt. Je mehr Daten in Produktionssystemen digitalisiert werden, desto wichtiger ist die Sicherheit. Beispiele für eine Umsetzung von Sicherungsmaßnahmen gibt es einige. Einige davon dürften schon bekannt sein aus der tagtäglichen Nutzung des Internets mithilfe von Computern:

  • mit einem Passwort geschützte Zugänge von Bedienelementen oder HMIs (Human Machine Interfaces)
  • die Kommunikation von verschiedenen Geräten innerhalb einer Netzwerkumgebung mithilfe von Zertifikaten zur Authentifizierung, beispielsweise mithilfe einer hybriden Verschlüsselung oder mithilfe von anderen Zertifikaten
  • die Analyse von Netzwerkzugriffen innerhalb der Systeme, beispielsweise durch „Policy Enforcement Point“ (PEP) mithilfe von vorher festgelegten Richtlinien für Zugänge zum Netzwerk
  • „Policy Decision Point“ (PDP) als Sicherheitsmechanismus, bei dem Entscheidungen für die Autorisierung anhand von Nutzerattributen erfolgen, welche zuvor für einzelne Systemkomponenten festgelegt wurden

Das Internet der Dinge in verschiedenen Bereichen einsetzen

Es gibt heute zahlreiche Bereiche, in denen das Internet der Dinge eine wesentliche bzw. immer größer werdende Rolle spielt. Hier sind einige Beispiele:

  • Fertigungsanlagen

    Während früher die Maschinen in der Fertigung meist nur vor sich hinarbeiteten, setzt man heute auf eine effiziente Vernetzung, so dass alle Produktionsschritte von Anfang bis Ende optimal aufeinander abgestimmt werden können. Das funktioniert nur mit einer perfekten Steuerung und Überwachung ganzer Fertigungsbereiche.

  • Internet der Dinge im Bereich der Mobilität

    Auch Fahrzeuge sind schon von der digitalen Welt erfasst und werden immer häufiger ein Teil des Internets. Wichtige Stichpunkte stellen hierbei die Vernetzung von Fahrzeugen dar oder ein automatisiertes Fahren. Das Internet der Dinge löst hier zur Zeit einen Strukturwandel aus.

  • Gesundheits- und Medizinprodukte fälschungssicher machen

    Das Internet der Dinge spielt auch im Bereich der Überwachung und Steuerung von Gesundheitsprodukten sowie bei der Medizinherstellung eine wichtige Rolle. Wichtige Einsatzgebiete der Sicherheitstechnik in diesem Bereich bestehen beispielsweise aus Qualitätskontrollen oder der Sicherstellung der Fälschungssicherheit, zum Beispiel durch den Einsatz einer Data-Matrix-Codierung.

  • Die Energiewende vorantreiben und auf Effizienz setzen

    Auch durch die Energiewende werden hohe Anforderungen an Netzinfrastruktur gestellt, beispielsweise bei der intelligenten Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen in die Stromnetze. Ebenso gilt es aber auch darum, mithilfe des IoT (Internet of Things) das Netzmanagement möglichst effizient zu gestalten, und das bei einer ausreichenden Sicherheit der Anlagen.

  • IoT und HMIs, aber mit ausreichenden Sicherheitsstandards

    Trotz der Vernetzung von unterschiedlichsten Dingen kommt man um die Bedienung einzelner Komponenten mithilfe von HMIs nicht herum. Auch diese sind ein wichtiger Bestandteil des Internet der Dinge, genauso wie Big Data oder beispielsweise Smart Factory. HMIs sind dabei die Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine, die natürlich entsprechende Sicherheitsstandards aufweisen müssen.

    Automatisierung geht nicht ohne IoT

    Die produktive und effiziente Automatisierung wäre ohne das Internet der Dinge nicht denkbar. Ohne eine Bereitstellung aller betriebsrelevanten Daten weit über das firmeninterne Netzwerk hinweg funktioniert die Automatisierung heute nicht mehr. Dabei kommt es auf eine ausreichende Datenkapazität und natürlich die Sicherheit an.

    Auf Nachhaltigkeit setzen von Anfang an

    Auch die nachhaltiges gerade im Hinblick auf die Nutzung des Internet der Dinge wichtig, beispielsweise für die effiziente Nutzung von erneuerbaren Energien. Die gibt es noch viel Verbesserungspotenzial, da in der jüngsten Vergangenheit der Verbrauch der einzelnen Komponenten des Internet der Dinge sehr stark angestiegen ist und damit ebenso der unnötig verbrauchte Strom. Ein intelligentes Energiemanagement ist hier gefragt.

    Das IoT und die Rolle Deutschlands bei seiner Entwicklung

    Deutschland spielt auch bei der Entwicklung des Internet der Dinge eine wichtige Rolle. Einige wichtige Bereiche stellen dabei der elektronische Handel dar, ebenso der Austausch von Daten über das Internet, die im Bereich der vollautomatischen Produktion unterschiedlichster Güter anfallen oder auch gesundheitsrelevante Daten oder solche aus dem Bereich Internet und Kommunikation.

    Fazit:

    Das Internet der Dinge ist bereits allgegenwärtig. Allerdings gibt es noch großen Handlungsbedarf, insbesondere bei der Bereitstellung systemübergreifender Sicherheitsstandards, einer optimalen Nutzung der Energie für die elektronischen Systeme, gerade im Hinblick auf die Nutzung alternativer Energien. Wichtig ist es vor allem, die zukunftsträchtigen Technologien von Anfang an in die Produktionsprozesse mit einzuplanen, so dass diese von Anfang an optimal integriert werden können. Ebenso wichtig ist die Standardisierung unterschiedlicher Komponenten und Dienste im Bereich des Internet der Dinge wie beispielsweise die Nutzung einer allgemeinen Netzwerkanbindung, die für alle Geräte in diesem Bereich geeignet ist.

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