OT- und IT-Systeme
Das IoT schließt die Lücke
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
OT- und IT-Systeme verzahnen
Die Verantwortlichen aus den Fachbereichen und die IT-Architekten sehen IoT als einen Katalysator für Veränderungen. Sie wollen standardbasierte Betriebsleitsysteme als wichtigen Bestandteil von IoT-Projekten nutzen und damit alleinstehende Messgeräte, Sensoren und Aktoren durch intelligente IP-basierte Devices ersetzen. Durch die Verzahnung von OT- und IT-Lösungen auf Basis gängiger Protokolle und Bausteine können Unternehmen heterogene Systeme und Verfahren verknüpfen und damit Redundanzen eliminieren.
Aus der angestrebten Verzahnung von OT- und IT-Systemen ergeben sich für Systemarchitekten eine Reihe funktionaler Anforderungen:
- Skalierbarkeit: Intelligente Systeme erfassen und analysieren große Datenmengen von einer Vielzahl von Endpunkten und benötigen dazu leistungsstarke Rechen-, Speicher- und Netzwerkkapazitäten.
- Verfügbarkeit: Viele intelligente Systeme sollen dort zum Einsatz kommen, wo ein Systemausfall zu einer verminderten Produktivität, unzufriedenen Kunden oder gar zu Umsatzausfällen führt. Bei kritischen Applikationen – zum Beispiel medizinischen Applikationen, Überwachungslösungen und Smart-Grid-Implementierungen – könnte ein Systemausfall sogar zu schwerwiegenden Umwelt- oder Gesundheitsschäden führen.
- Sicherheit: Intelligente Systeme sind vielfach auf das allgemein zugängliche Internet angewiesen oder nutzen cloudbasierte Rechen- und Speicherressourcen. Zum Schutz vor Datenverlust, Datendiebstahl oder einem Denial-of-Service-Angriff müssen die neuen Lösungen optimal abgesichert und einfach wartbar sein. Das bedeutet beispielsweise auch, dass sich Sicherheitspatches schnell einspielen lassen. OT ist darauf traditionell nicht eingestellt.
Hohe Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit sicherstellen
Um eine optimale Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit zu erzielen, empfiehlt sich eine hierarchische, intelligente Systemarchitektur, bestehend aus einer Geräte-Schicht (Device Tier), einer Steuerungs-Schicht (Gateway Tier) und einer Rechenzentrums (Datacenter Tier)- oder Cloud-Schicht. Die Geräte-Schicht umfasst Endpunkte wie Messgeräte, Sensoren, Displays, Aktoren, medizinische Geräte, Antennen,
Maschinen und Fahrzeuge, an denen Daten gesammelt und anschließend weitergeleitet werden. Die Rechenzentrums- oder Cloud-Schicht besteht aus Rechen- und Speicherkapazitäten, beispielsweise zur industriellen Prozesskontrolle und -steuerung. Sie beinhaltet aber auch eine Integration in die existierende IT-Infrastruktur, in die im Einsatz befindlichen ERP-Systeme und in andere betriebswirtschaftlich ausgerichtete Unternehmensapplikationen. Hier erfolgt die Verknüpfung mit der Wertschöpfungskette eines Unternehmens.
Die Steuerungs-Schicht dient als Vermittler zwischen den Geräten und dem Rechenzentrum beziehungsweise der Cloud. Sie aggregiert die Gerätedaten, kann sie zwischenspeichern und leitet sie an das Rechenzentrum weiter. Darüber hinaus übermittelt sie auf Basis offener Messaging-Standards Steuerinformationen an die Geräte. Zudem dient sie als Zwischenspeicher für Daten, die für die taktische Analyse oder regulatorische Anforderungen benötigt werden. Darüber hinaus können Gateways bei Bedarf eine direkte lokale Reaktion – ohne den Weg über das Rechenzentrum – ermöglichen.
IoT-Gateways bauen eine Brücke zwischen OT- und IT-Systemen
IoT-Gateways bilden die Eckpfeiler einer konvergenten OT-/IT-Architektur. Sie wurden speziell entwickelt, um die Lücke zwischen den Geräten im Feld und den zentralen betriebswirtschaftlichen und industriellen Applikationen zu schließen. IoT-Gateways optimieren die Leistung einer Lösung, indem sie Daten aus den Betriebsabläufen am Ort ihres Entstehens in Echtzeit erfassen und eine erste Aufbereitung vornehmen. Sie entlasten damit die Applikationen in den Rechenzentren sowie in der Cloud und ermöglichen durch den Einsatz einer Abstraktionsschicht zwischen den Devices und den Applikationen eine effiziente Entwicklung. Zudem können durch die Trennung der Devices von den Applikationen schneller und einfacher neue Endpunkte zu einer Konfiguration hinzugefügt werden.
Das Industrial Internet of Things bietet in diesem Zusammenhang ein gutes Beispiel: Hier werden aufgrund der unterschiedlichen Kommunikationstechnologien Gateways benötigt, die an der Schnittstelle zwischen IT und OT Mehrwertdienste liefern. In diesem Use Case müssen oft Daten zwischen Feldbussystemen – zum Beispiel dem seriellen Modbus – und Transmission Control Protocol (TCP) umgewandelt
werden. Daten können dabei aggregiert werden und beispielsweise Maschinenzustände nur melden, wenn es eine Änderung gibt.
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