Vernetzung ohne Netz Wie sich mit unvernetzten Maschinen eine IoT-Lösung aufbauen lässt

Ein Gastbeitrag von Herbert Grab* Lesedauer: 5 min |

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Vernetzte Maschinen schaffen erhebliche Effizienzgewinne. Doch nicht jede Maschine kann oder darf vernetzt werden. Mit einem Transmitter, der Nutzungs- und Laufdaten nicht vernetzter Maschinen auf eine Datenplattform überträgt, lässt sich die Netzwerklücke überbrücken.

Obwohl  viele Geräte, Anlagen und Maschinen schon ab Werk mit Sensoren ausgestattet sind, die Zustands-, Nutzungs- und Funktionsdaten erfassen, dürfen oder können sie oft nicht in das Unternehmensnetzwerk des Herstellers oder Anwenders eingebunden werden.
Obwohl viele Geräte, Anlagen und Maschinen schon ab Werk mit Sensoren ausgestattet sind, die Zustands-, Nutzungs- und Funktionsdaten erfassen, dürfen oder können sie oft nicht in das Unternehmensnetzwerk des Herstellers oder Anwenders eingebunden werden.
(Bild: frei lizenziert / Pixabay)

Wer heute als Maschinen- und Anlagenbauer oder Hersteller technischer Geräte die Leistungsfähigkeit seiner Produkte und damit seines ganzen Unternehmens steigern will, kommt nicht umhin, seine Hardware datentechnisch zu vernetzen.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Sie reichen von der Überwachung des Maschinenzustands, dem sogenannten Condition Monitoring, über die vorausschauende Wartung (engl. Predictive Maintenance) bis hin zu Anwendungen mit künstlicher Intelligenz. Dabei analysiert zum Beispiel ein IT-System auf der Basis von KI-Algorithmen die von Maschinen und Anlagen übermittelten Daten, um Probleme oder Anomalien zu erkennen, noch ehe die Hardware ausfällt. Taucht ein Problem auf, genügt oft ein Software-Update, um es zu lösen oder neue Funktionalitäten aufzuspielen – aber auch dafür müssen die Maschinen vernetzt sein.

Permanente Vernetzung nicht immer möglich

Allerdings ist genau das eine Hürde, vor der Unternehmen immer wieder stehen. So sind noch immer viele Legacy-Systeme im Einsatz, die nur über rudimentäre Kommunikationsfunktionen verfügen. Doch obwohl inzwischen viele Geräte, Anlagen und Maschinen schon ab Werk mit Sensoren ausgestattet sind, die Zustands-, Nutzungs- und Funktionsdaten erfassen, dürfen oder können sie oft nicht in das Unternehmensnetzwerk des Herstellers oder Anwenders eingebunden werden.

Die Gründe dafür sind unterschiedlich. Zum einen lassen sich Maschinen aufgrund der räumlichen Gegebenheiten oder ständig wechselnder Einsatzorte mit unzulänglichem oder gänzlich fehlendem Internet-Zugang nicht ins Netzwerk integrieren. Dies gilt zum Beispiel für landwirtschaftliche Maschinen, die unter kommunikationstechnisch schwierigen Bedingungen arbeiten, oder für Anlagen in einem Schiffsrumpf, aber auch für schlecht angebundene Arbeitsumgebungen in der Logistik- und Transportbranche.

Zum anderen stehen nicht selten sicherheitstechnische Anforderungen einer ständigen Vernetzung entgegen. Die Maschinenparks von Firmen etwa, die Geldscheine drucken oder andere hoch sensible Produkte herstellen, gehören ebenso dazu wie Unternehmen, die in kritische Infrastrukturen wie die Energieversorgung eingebunden sind und sich wirksam vor Hackerangriffen schützen müssen. Aber auch medizinische Geräte oder Forschungseinrichtungen, die mit persönlichen Krankendaten oder geheimen Informationen umgehen.

Und dann gibt es noch zahlreiche Systeme, die zwar schon mit Sensorik ausgestattet sind, aber mit veralteter IT-Technologie arbeiten. Außerdem scheuen nicht wenige Unternehmen die Kosten, die mit großen IoT-Plattformen verbunden sind. In der Regel bleibt den damit befassten Technikern oder Wartungsingenieuren nichts anderes übrig, als die Daten vor Ort direkt an der jeweiligen Maschine abzugreifen, Dokumentationen und Checklisten zur Qualitätssicherung im Device zu hinterlegen und Software-Updates mit USB-Stick oder vom Laptop aus aufzuspielen.

Nachfrage nach Offline-IoT-Lösungen steigt

Kein Wunder, dass die Nachfrage nach Offline-IoT-Lösungen steigt, wie Kerstin Glökler, Projektleiterin IoT Light beim Friedrichshafener Softwareunternehmen Double Slash, erklärt. „Es ist ohne Zweifel ein aufstrebender IoT-Bereich, schließlich wollen auch Unternehmen mit Offline-Anlagen die Vorteile von IoT nutzen.“

Jetzt hat Double Slash auf Basis des im Unternehmen entwickelten Business Filemanagers (kurz: BFM) eine Lösung geschaffen, mit der sich auch sogenannte disconnected Devices vernetzen lassen – ohne Sicherheitsanforderungen zu verletzen oder große Plattformen zu nutzen.

Gesicherte Umgebung

Entscheidend: Beim Einsatz von BFM Connect, so der Name der Offline-IoT-Lösung, befinden sich die Maschinen nicht direkt im Netz, sondern in ihrer gesicherten Umgebung. Daten lassen sich über die BFM Connect-App und die BFM Connect-Cloud nur abgreifen oder synchronisieren, wenn dies aus einem gesicherten Netzwerk aktiv angestoßen wird.

Die App verfügt über unterschiedliche Netzwerk-Connectoren wie WLAN Direct, Bluetooth und andere. Die Protokolle zur Kommunikation mit dem jeweiligen Device beziehungsweise den darauf laufenden Services lassen sich einfach anpassen.

Wichtig ist, dass nur autorisierte Personen eine Datenübertragung anstoßen können. Gleiches gilt für das Aufspielen neuer Software. Der Zugriff auf die App und das Connect-Backend ist geschützt. Die Authentifikation kann entweder über BFM erfolgen oder beispielsweise in MS Azure AD integriert werden.

Rechte und Rollen lassen sich für jedes einzelne Gerät spezifisch definieren und vergeben. Die Daten zwischen der BFM Connect-App und dem BFM Connect-Server werden verschlüsselt übertragen. Sofort nach dem Ende des aktuellen Datentransfers ist die Maschine wieder offline und die Koppelung wieder getrennt.

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Mit BFM Connect auch nicht vernetzbare Maschinen in die smarte Servicewelt einbinden.
Mit BFM Connect auch nicht vernetzbare Maschinen in die smarte Servicewelt einbinden.
(Bild: Double Slash)

Kein Angriffsvektor

Damit gibt es keinen Angriffsvektor über eine bestehende Internetverbindung. Dennoch lässt sich auf diese Weise ein transparenter Überblick über Softwarestände, Funktions- und Betriebsdaten der so erfassten Geräte, Maschinen und Anlagen schaffen. Denn alle Daten, Logs und Dokumente zur jeweiligen Maschine befinden sich an einem zentralen Speicherort und sind so für angrenzende Systeme und Anwendungen jeder Art verfügbar. Sei es, um Software-Updates aufzuspielen, Produktdaten zu verwalten, Analysen zu fahren oder Störungen frühzeitig zu erkennen.

Im Prinzip bieten sich damit alle Möglichkeiten wie sie aus permanent vernetzten Systemen bekannt sind. Devices können angelegt und Kunden oder Produkten zugeordnet werden. Über ein Produkt-Daten-Management (kurz: PDM) oder ein Produkt-Informationsmanagement -System (kurz: PIM) lassen sich Daten in BFM Connect integrieren. Auch eine Anbindung an Ticketing-Systeme, wie sie heute in vielen Unternehmen üblich sind, ist problemlos möglich. Und selbstverständlich lassen sich die Daten dazu nutzen, dass das System beispielsweise über häufig auftretende Fehler informiert und Informationen zu deren Behebung liefert.

Ein Wartungstechniker etwa verbindet sich mit der BFM Connect-App. Über sie kann er nach dem Store-and-Forward-Prinzip Daten zwischen Maschine und Zentrale hin- und herschieben. Sie zeigt ihm wesentliche Informationen etwa zum Zustand der jeweiligen Maschine und begleitende Dokumente wie Konfigurationsanleitungen oder Checklisten an. Logfiles werden direkt vom Human Machine Interface auf den Business Filemanager übertragen. Die Daten lassen sich an zentraler Stelle auswerten und analysieren, und der Hersteller kann auf demselben Weg Software-Updates an die Maschine senden.

Alle relevanten Daten zentral verfügbar

Alle relevanten Daten sind zentral verfügbar und bieten eine Basis, auf der alle damit verbundenen Prozesse optimiert werden können – von der Arbeit des Wartungstechnikers an der Maschine über Konstrukteure oder Produktmanager bis zum oberen Management. Außerdem lassen sich Wartungsintervalle künftig am konkreten Zustand der Maschinen und Anlagen ausrichten.

Bestimmte Maschinendaten kann der Anwender automatisiert an den Hersteller übermitteln, der sie analysieren und zur Verbesserung seiner Maschinen nutzen kann. So lässt sich ein Kreislauf für ein selbstlernendes System realisieren.

BFM Connect ist mit gängigen Standardschnittstellen ausgestattet, damit können Unternehmen die Software leicht in die eigene IT-Landschaft integrieren. Die Lösung kann sowohl On-Premises im eigenen Rechenzentrum als auch im ISO 27001 zertifizierten Rechenzentrum als SaaS gehosted werden.

Dieser Artikel stammt von unserem Partnerportal Industry of Things.

* Herbert Grab ist freier Journalist. Zu seinen Schwerpunkten zählen Themen rund um nachhaltige IT-Lösungen, KI und IoT.

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