Aspekte der Implementierung

Das IoT-Reifegradmodell mit typischen Applikationen.

Das IoT-Reifegradmodell mit typischen Applikationen. SAP

Die Implementierung von IoT-Plattformen für Produktion und Logistik erfolgt heute mit intelligenten Applikationen, die mit Echtzeitdaten, Analytics, Machine Learning und Künstlicher Intelligenz arbeiten. Eine schrittweise Integration in die IT- und OT-Umgebung hat sich als notwendig und sinnvoll herausgestellt. In einem IoT-Reifegradmodell lässt sich diese schrittweise Integration vom ersten Proof of Concept über die Pilotierung in größeren Anlagen bis zur Umsetzung als Geschäftsmodell abbilden. So kann ein Unternehmen den eigenen Fortschritt und Status bei der Digitalisierung analysieren. Zwei Aspekte des Reifegradmodells sind für die IT/OT-Konvergenz wesentlich:

Der Einstieg in einen bestimmten Reifegrad kann nur auf Basis der vorherigen Reifegrade erfolgen. Wenn zum Beispiel keine Echtzeitdaten aus der Produktion verfügbar sind, dann lassen sich verlässliche Vorhersagemodelle nur bedingt erstellen.

Je höher die Implementierungsstufe, desto höher ist auch der wirtschaftliche Nutzen. Während bei Reifegrad 1 und Reifegrad 2 noch die Investitionen für Konnektivität und Engineering im Vordergrund stehen, entsteht bei der Implementierungen auf Höhe der Reifegrad-Ebenen 4 und 5 echte Wirtschaftlichkeit durch Kosteneinsparungen und neue Umsatzpotenziale.

Dieses IoT-Reifegradmodell aus der IT lässt sich sehr gut mit dem Stack für die vertikale Kommunikation aus der OT in Zusammenhang bringen: Ein bestimmter Reifegrad basiert auf den zugrundeliegenden Kommunikationstechnologien und semantischen Standards. Im Bereich OT korrelieren Reifegradmodell und die Schichten der vertikalen Integration. Im Bereich der IT stellen die Schichten 4 und 5 gemeinsam den Reifegrad 4 dar. Die Geschäftsprozesse, die auf den entsprechenden Modellen basieren, entsprechen dem Reifegrad 5 mit der Umsetzung der IoT-Strategie in Geschäftsmodelle.

Diese Schichten der vertikalen Kommunikation unterstützen so eine vertikal durchgängige Architektur für die Digitalisierung der Produktion und Logistik. Also sind auch offene Standards, von der Netzwerktopologie bis zur Ebene der Informationsmodelle genauso wie auf der Ebene der Verwaltungsschale, für den digitalen Zwilling unabdingbar.

Vertikale Kommunikation und Integration von IT und OT: Ohne standardisierte Kommunikation und digitalen Zwilling gehen viele wertvolle Informationen verloren.

Vertikale Kommunikation und Integration von IT und OT: Ohne standardisierte Kommunikation und digitalen Zwilling gehen viele wertvolle Informationen verloren. SAP

Vertikale Kommunikation ist essenziell

Die vertikale Kommunikation stellt somit das technische Fundament für die Konvergenz von IT und OT bereit. Auf allen fünf Schichten werden aus unterschiedlichen Blickwinkeln die folgenden Architekturelemente und Datenstrukturen implementiert:

  • Sichere Identitäten, die eine eindeutige Zuordnung von physikalischem Asset und der virtuellen Instanz als digitaler Zwilling gewährleisten.
  • Daten mit gültiger Semantik werden von anderen Schichten erhalten und weitergegeben.

Es werden Informationen über die Struktur und Zusammenhänge der jeweiligen Objekte (Assets) als Topologie-Informationen benötigt.

Jede Schicht ist Teil einer Sicherheitsarchitektur.

Darum sind diese Technologieebenen und ihre Standardisierung wichtig: Sie ermöglichen das automatische Onboarding der Assets bei Bestandsanlagen genauso wie bei Neuanlagen. Das automatische Onboarding wiederum ist unabdingbar für die Integration von umfangreichen Anlagen in das Asset-Management.

Eine weitere wichtige Frage ist: Wie hoch ist die Synergie zwischen den verschiedenen Ebenen? Ohne Standardisierung auf den Schichten L1 bis L3 (Feldebene bis zum OPC-UA-Informationsmodell) gehen bei einer vertikalen Kommunikation viele Information verloren; Informationen die alternativ dann in der Verwaltungsschale (L4) oder abstraktes IT-Model (L5) nachgebildert werden müssten, obwohl sie in den OT-Schichten (L1-L3) vorhanden sind, aber oben mangels Standardisierung nicht ankommen.

Standards für Kooperationen notwendig

Genauso wie die durchgängige Integration von Applikationen und Kommunikation erforderlich ist, muss auch die Kooperation zwischen den beteiligten Partnern gestaltet werden.

Das Verhältnis von Kunde zu Lieferant muss um eine Zusammenarbeit zum gegenseitigen Nutzen für Betreiber und Hersteller erweitert werden. Der Betreiber schafft in seiner Produktion die Voraussetzungen für Reifegrad 1 und 2 und unterstützt Hersteller bei Implementierungen der Reifegrade 2 bis 4. So werden die Geschäftsmodelle des Reifegrads 5 möglich, die dann auch aus Sicht der Betreiber die Wandlung von Investitionskosten (CAPEX – Capital Expense) in Betriebskosten (OPEX – Operational Expense) ermöglichen. Diese Partnerschaftsmodelle werden realisiert mit offenen Architekturen, standardisierten und offenen Schnittstellen und einem Wegfall von Herstellerabhängigkeiten aufgrund der bislang proprietären Lösungen.

Perspektive der Digitalisierung

Digitale Plattformen der Zukunft werden die Grenze von IT und OT aufheben und die Definition beider Begriffe verändern. Die Hersteller können die Wertschöpfung wesentlich erweitern hin zu einem Software-basierten Angebot.

Die Herausforderung wird für alle sein, die benötigten Informationen effektiv zu erzeugen, zu übertragen und für die Applikationen nutzbar zu machen. Das heißt, die Information vertikal ohne Verluste verfügbar zu machen und genauso horizontal für die Wertschöpfung der Geschäftsprozesse zu nutzen.

Jetzt kommt es für Unternehmen darauf an, eine Digitalisierungsstrategie mit wirtschaftlichen Investitionen auf Basis der eigenen, bestehenden Wertschöpfung und Kunden- und Lieferantenbeziehungen umzusetzen.

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