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Internet of Things

Edge Computing, Apps und Selbstbestimmung

Mit dem Leitspruch ‚Vom Sensor in die Cloud‘ wird um das Thema Internet of Things geworben. Viele verfügbare IoT-Lösungen bringen erhobene Daten zwar in die Cloud, lassen genau dort die Anwender jedoch mit ihren Daten allein. IoT beginnt zwar beim Sensor, es hört aber nicht in der Cloud, sondern erst beim Menschen auf. Erst mit seinem Wirken wird aus der Datenerfassung eine echte IoT-Lösung. Dieses Praxisbeispiel zeigt die Rolle von Industrie-Apps in einem flexiblen IoT-System, bei der die Anwender stets die Hoheit über ihre Daten behalten.

Flexible, sichere und zuverlässige Alarmierung im industriellen Umfeld auf Basis von Industrie-Apps. Alle relevanten Informationen stehen überall bereit. (Bild: Elco Industrie Automation GmbH)

Flexible, sichere und zuverlässige Alarmierung im industriellen Umfeld auf Basis von Industrie-Apps. Alle relevanten Informationen stehen überall bereit.  (Bild: © Zivica Kerkez/Shutterstock.com)

Für die Installation und Inbetriebnahme einer mobilen Alarmierungslösung in einer chemisch-technischen Anlage bestehen besondere Anforderungen. Wartungstechnikern müssen auch in Bereitschaft Störmeldungen zur Verfügung stehen, um Störungen schnellstmöglich zu beseitigen. Allerdings schließen Vorschriften zur Daten- und Prozesssicherheit den Zugriff auf Dienste des Unternehmensnetzwerks von außerhalb aus. Der Zugriff über VPN steht jedoch nicht allen Technikern zur Verfügung und falls doch, ist der Verbindungsaufbau im Smartphone oft umständlich. Deshalb versuchen noch immer Wartungstechniker, nachdem eine Störmeldung per SMS empfangen wurde, die zur Entscheidungsfindung notwendigen Informationen telefonisch einzuholen. Das ist weder digital noch im Sinn einer Industrie 4.0. Im Rahmen einer Studie wurde als Antwort auf diese Herausforderung eine Alarmierungslösung auf Basis eines Internet of Things erarbeitet. In Kombination mit Industrie-Apps konnte die Reaktionszeit auf Störungsmeldungen sowie die benötigte Zeit zur Beseitigung der Störung deutlich reduziert werden, da Wartungstechnikern alle relevanten Informationen jederzeit zur Verfügung standen – ohne dass die IT dabei Bauchschmerzen bekam.

Alarme per IoT

Zum Einsatz kam der Alarmhub von Elco. Diese Automatisierungslösung vereint die Konzepte des Internet of Things mit denen der klassischen Prozessüberwachung und -steuerung. Ein sogenannter Edge Controller, hier in Form einer lokalen Serverkomponente in der Produktion des Kunden vor Ort, realisiert die Prozessüberwachung und generiert im Falle einer Funktionsstörung oder Grenzwertüber- oder -unterschreitung einen entsprechenden Alarm. Mittels Sofortnachricht werden verantwortliche Mitarbeiter auf ihrem Smartphone benachrichtigt. Die Mitarbeiter innerhalb des Produktionsnetzwerks können nun weitere Informationen zur Störung über WLAN aus dem Edge Controller herausziehen. Nur darin sind die Daten im vollen Umfang gespeichert. Für die Mitarbeiter außerhalb des Produktionsnetzwerks wurde ein Cloud-Zugangspunkt geschaffen. Dieser ermöglicht den Zugriff auf Informationen, die im Vorfeld als notwendig aber nicht kritisch eingestuft wurden. Der Edge Controller versorgt den Cloud-Zugangspunkt mit Daten. Durch ihren mehrstufigen Aufbau mit Edge Controller und Cloud-Zugangspunkt konnte die Alarmierungsanwendung Mitarbeiter unabhängig von ihrem Aufenthaltsort mit Informationen zur Störung versorgen, ohne dabei die Sicherheit zu vernachlässigen.

Der flexible Aufbau des AlarmHubs ermöglicht es, dass sich die technische Lösung an die Gegebenheiten vor Ort anpasst ? und nicht umgekehrt! (Bild: Elco Industrie Automation GmbH)

Der Aufbau des Alarmhubs ermöglicht es, dass sich die technische Lösung an die Gegebenheiten vor Ort anpasst.  (Bild: Elco Industrie Automation GmbH)

Daten zum Menschen bringen

Apps für Geräte wie Smartphones und Tablets spielen eine bedeutende Rolle für IoT-Umgebungen, weil sie Daten ortsunabhängig zum Menschen bringen. Apps formen Mehrwerte aus den in der Cloud, Edge oder anderswo gespeicherten Daten, indem sie diese aufbereiten, z.B. in Form von Sofortnachrichten im Fehlerfall. Hierfür kommt eine Besonderheit der mobilen Betriebssysteme zum Einsatz: die Push-Dienste. Ein Push-Dienst ermöglicht es, Benachrichtigungen an eine App zu senden, auch wenn diese nicht geöffnet ist. Eine solche Push-Benachrichtigung oder Sofortnachricht wird als Systemnachricht verarbeitet und angezeigt; das Smartphone wird also in jedem Fall ‚Alarm schlagen‘. Berührt der Anwender die Sofortnachricht, dann wird er direkt an die relevante Stelle in der dazugehörigen App geleitet. So kann umgehend reagiert werden, ohne noch lange nach der Quelle der Nachricht zu suchen. Eine Alarmmeldung wird nun also über Push-Dienste an ein Smartdevice ausgeliefert. Dabei werden keine Alarmdaten und damit potenziell sensible Prozessinformationen über externe Netzwerke übertragen. Über die Push-Netzwerke werden nur nichtssagende Nummern übermittelt. Die Zuordnung zu einem bestimmten Alarm erfolgt erst in der Industrie-App, dort sind alle Namen, Bezeichner, Beschreibungen und auch Übersetzungen für die Mehrsprachigkeit in den sicheren Bereichen des Smartphones hinterlegt.

Selbst bestimmen

Unter Sicherheitsaspekten ist Datenarmut die Devise. Aber es wird gerade in solchen Anwendungsfällen, bei denen ein ortsunabhängiger Zugriff auf Informationen gewünscht ist, nicht klappen, den Zugriff auf Daten komplett einzuschränken. Die dahinter verborgenen Bedenken sollten allerdings ernst genommen werden. Deshalb ist von vornherein eine genaue Analyse der Anwendungsszenarien, der dafür benötigten Daten sowie Untersuchungen zu möglichen Bedrohungspotenzialen Pflicht. Daten werden zu Informationen verdichtet, bewertet und den Sicherheitszonen zugewiesen. Erst jetzt darf über technische Umsetzungen diskutiert werden. Durch die Möglichkeit der Kaskadierung des Alarmhubs von der Edge bis zur Cloud kann gesteuert werden, welche Daten auf welchem Knoten verarbeitet, vorgehalten und bereitgestellt werden. Durch diese Architektur ist das Produkt in der Lage, sich auf die Gegebenheiten vor Ort anzupassen. Eine letzte Baustelle: die Push-Netzwerke werden durch Apple und Google betrieben. Auch wenn nur Nummern und Datensalat über diese Dienste übertragen werden und die Verbindungen verschlüsselt sind, was immerhin schon deutlich sicherer ist als die gute alte SMS, ist es vielen Betreibern nicht einerlei. Deshalb haben Entwickler einen Push-Dienst erstellt, der als selbst-gehostete Variante im eigenen Netzwerk installiert werden kann.

Impulsgeber Mensch

Bei der Ausarbeitung der Alarmierungslösung gingen die Entwickler in kleinen Schritten vor und bezogen die Wartungstechniker schon früh mit ein. Es wurde geklärt, welche Informationen für die Entscheidungsfindung notwendig sind, um die Datenmenge zu reduzieren, die über den Cloud-Zugangspunkt bereitgestellt wird. Insgesamt zeigte die Studie, dass bei der Entwicklung einer IoT-Applikation vom Entwurf über die Realisierung bis hin zum Betrieb erst der Mensch die Impulse liefert, die eine Lösung erfolgreich machen.


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