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Industrie 4.0 – mit dem Internet der Dinge neue Märkte erschließen

Thomas Fischer schreibt seit über 20 Jahren für unterschiedliche namhafte PC-Zeitschriften über IT-Themen sowie Business-Software, war beteiligt an der Entwicklung von Konzepten neuer IT-Magazine und arbeite mehrere Jahre in einem Verlag im Bereich Corporate Publishing. Sein Slogan ist: Technik einfach erklärt..
Das Internet der Dinge eröffnet der produzierenden Wirtschaft enorme Chancen, seine Wettbewerbsfähigkeit weltweit zu behaupten und zu steigern. Hierfür wurde speziell der Begriff Industrie 4.0 geprägt, der die Vernetzung des gesamten Produktionsprozesses inklusive der Maschinen, Zulieferketten und der Produkte beinhaltet.

Industrie 4.0 beschreibt die Vernetzung des gesamten Produktionsprozesses. Damit sind nicht nur die produzierenden Maschinen gemeint, sondern alle an der Produktion beteiligten Bereiche sowie letztendlich das Produkt selbst. Intelligente auf den Produktionsprozess zugeschnittene Analyseprogramme sind anhand der gelieferten Daten in der Lage, den Produktionsablauf sofort und flexibel an sich ändernde Anforderungen anzupassen. Die "4" im Begriff Industrie 4.0 soll nach Ihren Erfindern die vierte Revolution in der Produktion - nach Erfindung der Dampfmaschine, der automatischen Fertigung (Fließband) und der Elektrizität - verdeutlichen.

Intelligente Produktionsstätten

Was können Unternehmen von Industrie 4.0 erwarten? Die durchgängige Vernetzung aller an der Produktion beteiligten Maschinen und Prozesse bis hin zum fertigen Produkt hat zur Folge, dass der gesamte Produktionsprozess immer intelligenter wird.

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So lässt sich eine Störung oder ein Engpass beispielsweise in der Zulieferkette augenblicklich erkennen und sofort eine Prognose für die weitere Produktion ableiten. Als Folge könnte dann eine Alternative, etwa ein anderer Spediteur, ein anderes Transportmittel oder ein anderer Zulieferer automatisch beauftragt werden. All das geschieht innerhalb weniger Augenblicke unter Abwägung optimaler Erfolgsaussichten. Der Vorgang erfolgt wesentlich schneller, effektiver und ist weniger fehleranfällig als bei einer herkömmlichen manuellen Reaktion und Aktion. Ein Produktions- und Gewinnausfall verbunden mit eventuellem Imageschaden für das Unternehmen lässt sich durch den konsequenten Einsatz von Industrie 4.0 minimieren oder ganz ausschließen. Wichtig dabei ist zu wissen, welche Daten zu welchem Zeitpunkt zur Erfüllung der betrieblichen Anforderungen benötigt werden.

Mit Industrie 4.0 lässt sich alles miteinander vernetzen – selbstverständlich weltweit. So lassen sich beispielsweise komplette Produktionszyklen wesentlich effektiver steuern.
Mit Industrie 4.0 lässt sich alles miteinander vernetzen – selbstverständlich weltweit. So lassen sich beispielsweise komplette Produktionszyklen wesentlich effektiver steuern.
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Rückkopplung

Industrie 4.0 und das Internet der Dinge liefern den Unternehmen völlig neue Geschäftsfelder. Nahezu jedes Produkt lässt sich mit bestimmten Sensoren bestücken, die beispielsweise seine Bedienung erfassen. Daraus lassen sich zunächst bestimmte Aktionen ableiten, die etwa für den Nutzer des Produkts gewollt sind. Zugleich besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Hersteller des Produkts diese Daten analysiert, quasi eine Art Rückkopplung zum Produkt herstellt und nutzt. In diesem einfachen Beispiel lässt sich relativ einfach feststellen, ob und wie das Produkt kundenfreundlicher in seiner Bedienung werden kann. Letztendlich steigert das die Kundenzufriedenheit und fördert die Kundenbindung.

Dies Beispiel zeigt auch, welche Chancen und Möglichkeiten Industrie 4.0 für die Produktion, für Unternehmen und letztendlich auch für Endkunden in Zukunft eröffnet. Der IT kommt bei der Verwirklichung dieser Revolution eine Schlüsselrolle zu. Denn für das Internet der Dinge sind einfach zu handhabende Netzwerkstrukturen sowie lückenlose Internetanbindungen mit entsprechend großer Bandbreite eine unbedingte Grundvoraussetzung.

Um Maschinen in der Produktion miteinander kommunizieren zu lassen, braucht es eine zuverlässige und hoch performante Infrastruktur. Der sehr großen Menge erfasster Daten gilt es, Herr zu werden. Die Themen Big Data und Cloud-Management, Informationsmanagement und Mobile Workforce Management werden somit immer wichtiger. Die IT muss zeitnah darauf reagieren. Für ein zukunftsfähiges Unternehmen ist das überlebenswichtig. Zudem sind entsprechend leistungsfähige Analysetools wichtig, um die Produktionsprozesse intelligent und effizient zu regeln.

Komplett aus einer Hand bekommen Sie professionelle Lösungen sowie die Unterstützung, die für Unternehmen bei der Realisierung von Industrie 4.0 wichtig sind.
Komplett aus einer Hand bekommen Sie professionelle Lösungen sowie die Unterstützung, die für Unternehmen bei der Realisierung von Industrie 4.0 wichtig sind.
Foto: Dell

Sicherheitsrisiken

Nicht nur PCs, auch jedes andere mit dem Internet verbundene Gerät (Ding), ist angreifbar. Gemeint sind damit Angriffe von cyberkriminellen Personen oder Gruppen, die irgendwo auf der Welt sein können. Aber nicht nur beim Endanwender befindliche Geräte oder Dinge sind das Ziel. Auch und vor allem miteinander vernetzte Produktionsgeräte (Maschinen) sind als Angriffsziel beliebt. Denn damit lässt sich beispielsweise ein großer wirtschaftlicher Schaden erzielen. Schwachstellen werden außerdem dazu genutzt, Unternehmen und Regierungen zu erpressen.

Zu den möglichen Sicherheitsrisiken vernetzter Maschinen gehören DDoS-Angriffe, Malware und solche Angriffe, die von Botnets ausgehen. Mit solchen Aktionen lässt sich zum Beispiel die zu den Maschinen gehörende Peripherie beeinflussen, etwa um damit die Leistungsfähigkeit der Produktion zu vermindern oder um komplette Produktionsanlagen plötzlich abzuschalten. Dabei muss die betroffene Peripherie noch nicht einmal für einen Internetzugang konzipiert sein. Ein hierfür immer wieder gern genommenes Schreckensszenario, ist das Eindringen von Hackern in die IT-Struktur eines Kernkraftwerks. Hier hätte eine plötzliche Abschaltung des Produktionsprozesses katastrophale Folgen.

Ein weiteres Szenario ist die Verletzung der Datensicherheit. Vorstellbar wäre hier der Diebstahl von geheimen Produktunterlagen samt wichtiger Informationen zum Produktionsablauf. Das könnte dem betroffenen Unternehmen im schlimmsten Fall durchaus seine Existenz kosten.

Die Grafik zeigt den Datenzyklus des Internets der Dinge. Diese fünf Elemente gilt es gegen unberechtigten Zugriff abzusichern.
Die Grafik zeigt den Datenzyklus des Internets der Dinge. Diese fünf Elemente gilt es gegen unberechtigten Zugriff abzusichern.
Foto: Dell

Aufgaben der IT-Verantwortlichen

IT-Sicherheitsexperten im Unternehmen stehen im Zeitalter von Industrie 4.0 neuen Herausforderungen gegenüber. Je eher sie sich damit auseinandersetzen und sich darauf einstellen, desto erfolgreicher und sicherer wird die Realisierung von Industrie 4.0 in ihrem Unternehmen letztendlich sein. Was also ist zu tun?

Ein IT-Verantwortlicher sollte alle Geräte (Dinge, Maschinen) genauestens analysieren lassen, die auf ihr IT-System zugreifen. Die IT muss wissen, welche Aufgabe jedes einzelne Gerät hat. Auch sollte sie Klarheit darüber haben, welche Daten jedes einzelne Ding über welche Sensoren erfasst und welche Daten davon es überhaupt an welchen Empfänger schicken darf. Auch der Eigentümer der Daten muss bekannt sein. IT-Verantwortliche brauchen daher einen Überblick darüber, ob für die Geräte Schwachstellenanalysen oder Zertifizierungen vorhanden sind.

Vergewissern Sie sich, welche zum Internet der Dinge gehörenden Geräte zu welcher Zeit auf Ihr IT-System zugreifen und machen Sie sich klar, was mit diesen Daten genau passiert. Das ist wichtig, um den Netzwerkstatus neu zu bewerten und Veränderungen zeitnah zu erkennen. Über die Auswirkungen auf den Datenverkehr der Geräte in ihrem Netzwerk sollten zu jeder Zeit Klarheit herrschen. Wenn neue Geräte hinzugefügt wurden, insbesondere nicht zugelassene Geräte, muss dies vermerkt und erkannt werden.

Sinnvoll ist es zudem, für Geräte der Kategorie "Internet der Dinge", eine separate Richtlinie zu implementieren. Diese könnte beispielsweise die Bezeichnung "Ohne Vertrauen" haben. Wichtig ist, dass diese Geräte sich in einem separaten Netzwerksegment oder VLAN befinden. Es darf nicht möglich sein, dass diese Geräte auf unternehmensrelevante Daten Zugriff bekommen können.

Spoofing und Reverse Spoofing könnten sich gerade bei Geräten im Internet der Dinge als ein beliebtes Einfallstor entpuppen. Der Grund: Die vom Gerät erzeugten und gelieferten Daten stammen von einem Sensor. Der kann aber nicht wissen, ob die empfangenen Daten von einer legitimen oder von einer gefälschten Quelle stammen. Sind die Daten unecht, kann das fatale Folgen haben. Die Authentifizierung ist daher sehr genau zu nehmen. Ebenso wichtig ist die Autorisierung. Denn mit der Zunahme der Komplexität der Geräte im Internet der Dinge wird auch die Wahrscheinlichkeit zunehmen, dass ein Sensor seine Daten an mehrere Empfänger schickt. Richtlinien zur Autorisierung sorgen daher dafür, dass ein Sensor seine Daten nur dorthin schickt, wo sie auch hingehören.

So gut wie nie wird es möglich sein, Sensoren physisch so zu sichern, dass sie nicht gegen andere getauscht werden können. Diebstahl und Manipulation ist daher nicht ausgeschlossen. Daher müssen Sensoren so konzipiert sein, dass sie ihre Daten während der Übertragung verschlüsseln. Prüfen Sie und stellen Sie sicher, dass die eingesetzten Netzwerkprotokolle Verschlüsselung einsetzen. Das ist besonders bei Wireless-Protokollen wichtig.

Sicherheitsverletzungen entstehen am häufigsten, wenn die Software (Firmware) veraltet ist. Vernachlässigt ein Hersteller die Aktualisierung seiner Software oder kündigt diese gar ab, ist Vorsicht geboten. Solche Geräte sollten Sie möglichst schnell ausmustern.

Das Netzwerk ist so zu konzipieren, dass integrierte Geräte ausschließlich auf Bereiche Zugriff haben, die für sie relevant sind.
Das Netzwerk ist so zu konzipieren, dass integrierte Geräte ausschließlich auf Bereiche Zugriff haben, die für sie relevant sind.
Foto: Dell

Die Sicherheit im Netzwerk hat nach wie vor höchste Priorität. Ein erster Schritt in Richtung Sicherheit bei Industrie 4.0 und Internet der Dinge ist daher der Einsatz einer Firewall der nächsten Generation mit hoher DPI-Leistung (DPI = Depp Packet Inspetion). Vergewissern Sie sich häufig und regelmäßig, welche Vorgänge in Ihrem Netzwerk aktiv sind. Nur dann ist es möglich, dem eigenen Netzwerk einen höchstmöglichen Schutz zu verleihen. Schützen können Sie nur das, was Sie sehen. Dazu gehört auch, dass Sie sich selber und in Folge auch Ihre IT-Mitarbeiter zu allen Standards und Entwicklungen im Bereich der Thematik Internet der Dinge schulen. Die Entwicklung geht hier sehr schnell voran und was heute als problemlos sicher gilt, kann schon morgen eine Sicherheitsbedrohung sein.

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