Die Chancen des Industrial Internet of Things ergreifen

Industrial Internet of Things (IIoT), auch unter dem Namen Industrie 4.0 bekannt, ist noch eine vergleichsweise neue Entwicklung. Für den Einsatz und die optimale Nutzung von IIoT kann es erforderlich sein, eine neue Infrastruktur einzurichten beziehungsweise Änderungen an einer vorhandenen Installation vorzunehmen. In beiden Fällen entstehen allerdings in der Regel beträchtliche Investitionskosten. Bei vielen OEMs (Original Equipment Manufacturers) muss daher eine gewisse Überzeugungsarbeit geleistet werden, damit sie überhaupt für ein Engagement in diesem Bereich bereit sind.

Software-definierte Infrastruktur

Bei Unternehmen, die im Bereich für kritische Infrastruktur tätig sind – in Sektoren wie Verteidigung, Energieversorgung, Fertigung, Transport und Kommunikation – kann ein Software-definierter Ansatz für die Infrastruktur hilfreich sein. Damit können diese Unternehmen nämlich IIoT verstärkt nutzen. Dabei ist es unerheblich, ob alte Infrastruktur ersetzt oder komplett neue Infrastruktur aufgebaut wird.

Generell lassen sich zwei Unternehmensgruppen unterscheiden. Bei der ersten Gruppe handelt es sich um die Hersteller von hochwertigen Produktionsanlagen, die ihren Aufgabenbereich „nach unten“ ausweiten müssen, sodass Kommunikationstechnologie und Cloud-basierte Analysen eingeschlossen sind. Zur zweiten Gruppe gehören herkömmliche Embedded-Anbieter, die „nach oben“ hin zu größeren Plattformen expandieren. Zwischen diesen beiden Extremen befindet sich zudem eine Art „Niemandsland“, das sich ebenfalls als interessanter Markt nutzen lässt.

Der Wandel in der Industrie

Für die Industrie ist nichts stetiger als der Wandel, angetrieben durch eine ganze Reihe von Faktoren. Unternehmen müssen ihre Investitionskosten senken. Anlagen und Geräte erreichen das natürliche Ende ihrer Lebensdauer. Die Sicherheit ist möglicherweise unzureichend. Die vorhandenen Systeme mögen stabil und zuverlässig sein. Schwierigkeiten bereiten sie jedoch, weil sie oft maßgeschneidert sind und ihre Ausstattung mit neuen Funktionen damit teuer und zeitaufwendig ist. Es kann auch extrem schwierig sein, Daten aus diesen Systemen auszulesen, um Effizienzmöglichkeiten zu analysieren und verwirklichen.

Bild 1: Cloud Computing, Virtualisierung und offene Plattformen gehören zu den Schlüsseltechnologien für die Sicherheit und Interoperabilität des IIoT. Wind River

Darüber hinaus kann es vorkommen, dass sich immer weniger Mitarbeiter wirklich mit der Funktionsweise bestehender Systeme auskennen, da altgediente Kollegen durch Personal ersetzt werden, das den Umgang mit moderneren Technologien gewohnt ist. All dies treibt die Wartungs- und Integrationskosten in die Höhe, behindert die Innovation und begrenzt die Fähigkeit von Organisationen, die Betriebskosten zu senken, die Sicherheit auszuweiten, die Sicherheit der Arbeitnehmer zu verbessern und schnell auf neue Marktanforderungen zu reagieren. Bei der Bewältigung dieser Herausforderungen werden Technologien wie Cloud Computing, Virtualisierung, IoT, Data Analytics und offene Plattformen eine Schlüsselrolle spielen (Bild 1).

Die Rechenleistung, die zur Verarbeitung der Datenflut erforderlich ist, welche bei IIoT anfällt – sowohl in der Cloud als auch am Rand des Netzwerks (Edge) – weist der professionellen Virtualisierung eine wichtige Rolle zu. Ihr Einsatz kann dabei helfen, die Vorteile nutzbar zu machen, die bereits im Bereich Embedded Systems zum Tragen kommen. Dort haben Entwickler erfolgreich Echtzeitsysteme erstellt, die hohe Sicherheit mit geringen Speicheranforderungen und wenig Kommunikations-Overhead kombinieren.

In vielen Branchen muss darüber hinaus garantiert sein, dass die Systeme fünf bis sechs Jahre lang ohne Eingriff von außen kontinuierlich laufen. Eine Möglichkeit, dies sicherzustellen, ist dreifache Redundanz am Rand des Netzwerks: ein Live-System wird ergänzt durch zwei Backup-Systeme. Allerdings kann dies mit beträchtlichen Investitionen verbunden sein. Stattdessen können Organisationen, die diese überdurchschnittlich hohe Sicherheit benötigen, entsprechende intelligente IIoT-Features integrieren und damit sowohl die Kosten reduzieren als auch gleichzeitig verbesserte Systemfähigkeiten erreichen.

Genau an dieser Stelle ist nun Überzeugungsarbeit gefragt: Wenn OEMs am Netzwerkrand von proprietärer Hardware zu allgemein üblicher Hardware wechseln, brauchen sie die Gewissheit, dass sie die zuvor erreichte Sicherheit und Zuverlässigkeit weiterhin haben.

Robuste Lösungen für das IIoT

Produkte von Wind River, einschließlich dem Real Time Operating System VxWorks, bieten genau diese Gewissheit. Das Unternehmen hat eine Erfolgsbilanz beim Aufbau von ausfallsicheren Lösungen für kritische Infrastruktur vorzuweisen und erweitert jetzt sein Embedded-Portfolio um robuste IoT-Lösungen.

Bild 2: Die Plattform Titanium Control von Wind River fungiert als Bindeglied zwischen der Betriebssystem- und der Cloud-Ebene. Wind River

Wind River Titanium Control beispielsweise ist eine kommerziell einsetzbare Software-Virtualisierungsplattform, mit der Organisationen ihre Altsysteme IoT-fähig weiterentwickeln können (Bild 2). Sie bietet die Leistung, Effizienz, Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit, die Systeme mit kritischer Infrastruktur benötigen. Damit erreichen OEMs zweierlei: Sie minimieren Kosten und können gleichzeitig ihre wichtigen Systeme weiterlaufen lassen.

Titanium Control integriert eine Reihe wichtiger Elemente. Dazu gehört etwa eine auf Unternehmen ausgerichtete Version von Linux, um die Zuverlässigkeit, Sicherheit, Verfügbarkeit und Leistung zu liefern, die in der industriellen Automatisierung erforderlich sind. Hinzu kommt ein Real-Time-KVM-Hypervisor (Kernel-based Virtual Machine) mit zusätzlichem Kernel und Userspace-Optimierungen, um konsistente und deterministische Leistung zu bieten. Ebenfalls enthalten ist OpenStack, die branchenweit führende Open-Source-Cloud-Plattform mit zusätzlicher Zuverlässigkeit und Verfügbarkeitserweiterungen. Dies ermöglicht Features wie Virtual-Machine-Migration (VM) in Hunderten von Millisekunden statt Minuten zusammen mit schnellerer VM-Ausfallerkennung und automatischer Wiederherstellung von ausgefallenen VMs.

Die Kombination dieser Technologien mit Beschleunigung auf Datenebene (Data Plane Acceleration) und VM-Management-Services stellt eine neue Klasse von On-Premise-Cloud-Infrastruktur für den Markt der industriellen Automatisierung bereit. Darüber hinaus können Organisationen Gerätemanagement-Fähigkeiten mit der Helix-Device-Cloud von Wind River direkt in ihre IoT-Infrastruktur integrieren. Damit lassen sich gängige Herausforderungen im Bereich Lebenszyklus-Management bewältigen, die bei der Installation und beim Betrieb großer Implementierungen entstehen.

Umsetzung von IIoT in Phasen

Während die volle Umsetzung von IIoT signifikante Änderungen an der Infrastruktur erforderlich machen kann, müssen diese nicht so abschreckend sein, wie Organisationen dies vielleicht anfangs befürchten. Es gibt Unternehmen – darunter einige Fortune-100-Fertigungsunternehmen – die den Übergang zu Industrie 4.0 in Phasen und in eigenem Tempo vollzogen haben. Das kann zur Nachahmung empfohlen werden.

Für Organisationen, die im Bereich für kritische Infrastruktur tätig sind, bietet IIoT eine hochinteressante Möglichkeit, ihr Geschäft zu transformieren, die Effizienz und Produktivität zu verbessern und Kosten zu senken. Produkte, wie etwa Echtzeitbetriebssysteme (Real Time Operating Systems), Virtualisierungssoftware und Gerätemanagement-Werkzeuge geben die notwendige Gewissheit, dass sich die erforderlichen Sicherheit und Zuverlässigkeit erreichen lassen, die Unternehmen im Bereich kritische Infrastruktur auf ihrem Weg in die Zukunft mit Industrie 4.0 brauchen.

(ku)