Security-Architektur Industrie 4.0 – nur mit sicherem Netzwerk realisierbar

Autor / Redakteur: Jürgen Hahnrath* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Mehr als 500 präsentierte IoT-Lösungen gaben den Ball auf der Hannover Messe ganz klar an die Unternehmen weiter – die Devise lautet jetzt „handeln oder zurückbleiben“. Doch gerade in Deutschland bremsen Sicherheitsbedenken die Euphorie noch etwas. Dabei gibt es längst praxiserprobte Möglichkeiten.

Firma zum Thema

Das Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0 scheinen endlich den Sprung vom Projekt auf dem Papier in die Produktions- und Fabrikhallen deutscher Unternehmen zu schaffen. Diesen positiven Eindruck vermittelte zumindest die Hannover Messe 2017.
Das Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0 scheinen endlich den Sprung vom Projekt auf dem Papier in die Produktions- und Fabrikhallen deutscher Unternehmen zu schaffen. Diesen positiven Eindruck vermittelte zumindest die Hannover Messe 2017.
(Bild: Cisco/Sean Ebsworth Barnes)

Ob additive Fertigung, individuelle Serienproduktion durch selbststeuernde Anlagen, kollaborative lernende Roboter oder digitale Zwillinge, die reale Produkte eins zu eins abbilden und deren Daten über die Cloud auswerten: Die Zukunft war in Hannover bereits zu sehen. Unter den Leitthemen Digital Factory und Industrial Supply präsentierten Unternehmen während der Hannover Messe 2017 zahlreiche neue Lösungen für die vernetzte Fertigung und intelligente Produkte. Auch die Bundesregierung schließt sich der Begeisterung an und hat Mitte April neben dem bestehenden Digital Hub für das IoT in Berlin gleich zwei weitere Hubs für diesen Bereich angekündigt, einen für Smart Systems, Energie und Internet of Things in Dresden und Leipzig sowie einen für Future Industries in Stuttgart.

Kein Wunder, dass M2M-Kommunikation ein regelrechter Boom vorausgesagt wird. So ist nach dem Cisco Global Cloud Index im Jahr 2020 eine im IoT erzeugte Datenmenge von 600 ZB (Zettabyte = 1021 Byte), zu erwarten. Dies wäre knapp 40 mal mehr als der gesamte vorhergesagte Datenverkehr in Rechenzentren des gleichen Jahres. Ein Grund dieser Datenflut ist der zunehmende Einsatz von mobilen Geräten. So prognostiziert der Cisco Visual Networking Index, dass in fünf Jahren M2M-Verbindungen fast 30 Prozent aller mobilen Vernetzungen ausmachen. 2016 waren es gerade einmal fünf Prozent.

Bildergalerie

Industrie 4.0: Deutschland als Vorreiter

Aufgrund dieser Entwicklung wird letztlich alles mit allem vernetzt – im privaten, aber besonders auch im beruflichen, industriellen Produktionsumfeld. Dabei besitzt der Wirtschaftsstandort Deutschland eine hervorragende Ausgangsposition. Einerseits hat die Produktionsbranche hier traditionell eine starke Stellung, andererseits hat sie bereits auf der Hannover Messe 2011 den Begriff Industrie 4.0 geprägt. Die Bundesregierung übernahm die Anregungen und rief ebenfalls frühzeitig entsprechende Projekte und Initiativen ins Leben. Damit hat Deutschland international eine Vorreiterrolle inne und eine einmalige Gelegenheit, sich hier zu positionieren.

Obwohl meist große Konzerne wie die Automobilhersteller als Vorbilder gelten, wurden auch im Mittelstand bereits erfolgreiche Projekte durchgeführt. Zum Beispiel nutzt Seeberger in seinem Warenlager Wireless-Technologie, um Rohstoffbestellungen vom System direkt an Regalbediengeräte im Lager weiterzuleiten. Dort werden die Waren zusammengestellt und zu Sammelpunkten transportiert. Ein fahrerloses Transportfahrzeug nimmt die Palette auf und befördert sie zur Fertigungsanlage. Da alle Zwischenschritte vernetzt sind, kann Seeberger die Waren jederzeit transparent nachverfolgen – die ersten Schritte zur vernetzen Produktionshalle.

Aber auch das Thema Fernwartung ist in der Praxis schon zu sehen. Die Homag Group nutzt eine Kombination aus Mobil- und Video-Technologien, um Vor-Ort-Wartungen deutlich zu reduzieren. Die Maschinen des Herstellers werden mit einem Tablet ausgeliefert, auf dem sich eine Kommunikations- und eine Service-App befinden. Mitarbeiter in der Fabrikhalle können so mit dem Service Center des Unzternehmens per Video sprechen. Da sich Fehler dadurch schneller beheben sowie Ausfallzeiten und Reisekosten reduzieren lassen, erhöhte sich die Kundenzufriedenheit um 10 Prozent.

Integriertes Netzwerk – Basis für die Digitalisierung

Diese Beispiele zeigen, dass Industrie-4.0-Projekte schon heute Realität sind und sich auch mit überschaubarem Aufwand realisieren lassen. Dabei können Unternehmen in kleinen Schritten vorangehen und in Teilbereichen des eigenen Unternehmens erste Projekte durchführen, um Erfahrungen zu sammeln. Wer jedoch vollständig vom Wertschöpfungspotenzial profitieren möchte, kommt um eine Verknüpfung von Produktions- und Unternehmensnetzwerk nicht herum. Denn nur die Integration aller Prozesse in eine umfassende Netzwerkstruktur ermöglicht eine zentrale, digitale und weitgehend automatisierte Steuerung der Produktionsabläufe.

Das Netzwerk bildet dabei auch die Basis für die Digitalisierung. Denn schließlich müssen sowohl die anfänglichen Sensordaten als auch die finalen Analyseergebnisse zwischen Maschinen, Steuerungssystemen, Anwendungen, Rechenzentren und Cloud-Lösungen ausgetauscht werden, um den benötigten Informationsfluss zu gewährleisten. Dies ist nur in digitalen Formaten ohne Reibungsverluste und Fehler durch Medienbrüche oder manuelle Eingriffe möglich.

Sicherheit als Enabler

Für solche übergreifenden Netzwerk-Architekturen sind umfassende Sicherheitskonzepte nötig. Denn jede Komponente, die mit dem IoT verbunden wird, bildet ein potenzielles Einfallstor für Cyberkriminelle. Daher ist jeglicher Zugriff auf die Infrastruktur mit strengen Identifizierungs- und Authentifizierungsdiensten zu überwachen. Hierbei sind sämtliche Bereiche wie Netzwerk, Rechenzentrum, Cloud, Anwendungen und Geräte zu berücksichtigen – vor, während und nach einem Angriff.

Sicherheit ist aber kein Bremser, sondern ein Enabler für Industrie 4.0. Denn alle Konzepte und neuen Entwicklungen sind nur umsetzbar, wenn sie sicher ablaufen. Aktuelle Anforderungen an den sicheren Zugang zum Internet und der Nutzung von Cloud-Anwendungen erfüllt zum Beispiel Cisco Umbrella als erster Secure Internet Gateway (SIG) in der Cloud. Die Lösung funktioniert ortsunabhängig und ohne VPN-Verbindung sowohl innerhalb als auch außerhalb des Unternehmensnetzwerks. Mit der Cisco Firepower 2100 Series Next-Generation Firewall (NGFW) lassen sich hohe Volumina an sensiblen Transaktionen ausführen sowie eine hohe Verfügbarkeit kritischer Geschäftsfunktionen und -daten sicherstellen – vom Rand des Internets bis zum Rechenzentrum. Direkt an den Maschinen und in der Fertigung kommt die Industrial Security Appliance ISA3000 zum Einsatz, die auf der Hutschiene montiert wird und die gängigen Industrieprotokolle direkt vor Ort interpretieren und absichern kann.

Die skizzierten Lösungen machen deutlich, dass die Zukunft der Industrie automatisiert und netzwerkbasiert sein wird. Dies kann aber nur mithilfe einer sicheren Netzwerk-Infrastruktur im Unternehmen gelingen, die über alle Prozessbereiche – von der Produktion bis hin zur Administration – implementiert und miteinander verknüpft werden muss. Nur so können Unternehmen die Basis zum sicheren Ausbau heutiger und zukünftiger Industrie-4.0-Projekte legen.

Die Redaktion in eigener Sache: Die Themen Internet of Things und Industrie 4.0 haben viel zu viel Potential, deshalb sollten Sie es nicht als Hype links liegen lassen. Ob Einsteiger oder Fortgeschrittener: Besuchen Sie den IoT-Kongressvom 13. - 14. September 2017 im NH Hotel München Dornach.

* Jürgen Hahnrath, Head of IoT Solution bei Cisco

(ID:44745733)