So behalten Altgeräte in der Zukunft der Vernetzung ihren Platz

Das Internet der Dinge, Internet of Things (IoT), heizt die Digitalisierung weiter an. Wenn nicht nur Computer mit Computern reden, sondern Sensoren Betriebszustände von Maschinen mitteilen oder Gesundheitsdaten erfasst werden, wird auch die physische Welt mit einem Mal digital.

Die nächste Ära der Vernetzung wird aber nicht nur von neuen Technologien abhängen, sondern auch davon, wie sicher sie ist und wie alte Systeme in den neuen Netzwerkinfrastrukturen funktionieren.

Denn alte Legacy-Geräte werden aus verschiedenen Gründen erst in vielen Jahren verschwinden und auch in der Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Das muss die zukünftige Netzwerktechnologie berücksichtigen. Sie darf weder in punkto IT-Security noch bei der Leistungsfähigkeit beeinträchtigt werden.

Das Internet der Dinge verleiht der Vernetzung weiter Schwung, da es die digitale und die physische Welt miteinander verknüpft. Kabelgebundene und drahtlose Netzwerke verändern unsere Art zu leben und zu arbeiten. IoT umfasst physische Geräte mit Sensoren und Software, die sich mit anderen IoT-Geräten verbinden und über Netzwerke, auch das Internet, ihre Daten bereitstellen.

IoT-Anwendungen werden in fast allen Branchen eingesetzt, allen voran im Verkehrswesen, in der Logistik, im Fertigungsumfeld und im Maschinenbau. Aber auch im privaten Umfeld gehört die Koppelung verschiedener Geräte mit Sensoren zum Zwecke der Datenzusammenführung und -Auswertung mittlerweile zum Alltag. Wenn zum Beispiel die Daten der Körperwaage mit denen aus dem Fitnessarmband in einer Health-App zusammengeführt und in der Cloud ausgewertet werden, um Vorschläge für die besten Trainings zu erhalten.

KI als Turbo für das IoT-Wachstum

Das Potenzial des IoT liegt nicht nur in seiner Fähigkeit, physische Objekte digital miteinander zu verbinden. Das IoT reichert die digitale Welt auch mit immer neuen Daten- und Informationsquellen an. Deren Analyse lässt Rückschlüsse auf bestimmte Muster und Zustände zu. Heute sind die Möglichkeiten des IoT noch lange nicht erschöpft. Das Potenzial ist groß, vor allem in Kombination mit der ebenfalls wachsenden Bedeutung von Künstlicher Intelligenz (KI). IoT und KI sind eng miteinander verknüpft und werden sich gegenseitig verstärken. Die Kombination von IoT und KI ermöglicht es nicht nur, Daten zu sammeln. Sie können auch intelligent analysiert werden und darauf basierend zu automatisierten Entscheidungen führen. Hier sind einige Beispiele, wie sich IoT und KI gegenseitig beeinflussen:

• Datenanalyse und Mustererkennung: IoT-Geräte generieren eine große Menge an Daten. KI-Algorithmen können diese Daten analysieren, Muster erkennen und Erkenntnisse gewinnen. Zum Beispiel kann KI in einem industriellen IoT-Szenario Anomalien in Sensordaten identifizieren und so frühzeitig auf mögliche Probleme in Maschinen oder Anlagen hinweisen. Das kann durch IoT-Vernetzung noch verfeinert werden: Dann werden nicht nur Daten der einen Maschine ausgewertet und analysiert, sondern auch die Daten anderer Maschinen gleichen Typs zum Vergleich und zur Analyse herangezogen.
• Echtzeit-Entscheidungsfindung: Durch die Kombination von IoT und KI können Systeme in Echtzeit auf Daten reagieren. In einem intelligenten Heimautomatisierungssystem kann beispielsweise KI analysieren, wann und wie oft bestimmte Geräte genutzt werden, um automatisch Energieeffizienzmaßnahmen umzusetzen. Zusätzlich kann die KI lernen, wie sich etwa Bewohner an bestimmten Wochentagen oder zu bestimmten Jahreszeiten verhalten, so dass sie das bei der Steuerung entsprechend geplant vorwegnimmt.
• Predictive Maintenance: IoT-Geräte in industriellen Anlagen können Daten über den Zustand von Maschinen sammeln. KI kann diese Daten analysieren, um vorherzusagen, wann eine Wartung oder Reparatur erforderlich ist. Auch hier wird die Vorhersage wieder verbessert, in dem Maschinendaten nicht nur einer, sondern aller Maschine für das Lernen der KI herangezogen werden. Dadurch können Unternehmen kostspielige Ausfallzeiten minimieren und die Lebensdauer ihrer Anlagen verlängern.
• Personalisierung von Dienstleistungen: In Verbindung mit IoT-Daten ermöglicht KI eine personalisierte Erfahrung. Zum Beispiel kann KI in einem intelligenten Fitness-Tracking-System die gesammelten Gesundheitsdaten analysieren und personalisierte Trainings- oder Ernährungsempfehlungen geben. Dabei werden auch wieder die (anonymisierten) Daten der anderen App-Benutzer herangezogen, um aus der Vielzahl der Fälle bessere und treffendere Vorhersagen zu treffen.
• Automatisierte Aktionen: IoT-Geräte können auf Grundlage von KI-Analysen automatisch Aktionen auslösen. In einem intelligenten Gebäudemanagementsystem kann KI beispielsweise auf Wetterdaten reagieren und die Heizung oder Kühlung entsprechend anpassen, um Energie zu sparen. Gleichzeitig kann die KI lernen, mehrere Parameter zu verknüpfen, etwa, wenn damit zu rechnen ist, dass ein hoher Andrang im Büro die Räume aufheizt, wird die Raumtemperatur entsprechend gesenkt.
• Optimierung von Ressourcen: Durch die Verknüpfung von IoT und KI können Ressourcen effizienter genutzt werden. Beispielsweise kann KI in der Landwirtschaft, gestützt auf IoT-Daten, die Bewässerungssysteme so steuern, dass Wasser nur dann verwendet wird, wenn es wirklich benötigt wird. Durch die Einbeziehung zusätzlicher Parameter, wie etwa Wettervorhersage und aktuelles Stadium des Pflanzenwachstums, im Vergleich mit einer Vielzahl ähnlicher Rahmenbedingungen, können mit KI bessere Aussagen über den tatsächlichen Wasserbedarf getroffen werden.

Die Synergie zwischen IoT und KI eröffnet zahlreiche Möglichkeiten, um intelligente, datengetriebene Lösungen in verschiedenen Bereichen zu entwickeln und zu implementieren. Gemeinsam können sie dazu beitragen, die Effizienz, Sicherheit und Benutzererfahrung zu verbessern. Gerade um Legacy-Geräte in solch moderne Abläufe einbinden zu können, können auch USB Deviceserver, wie von SEH, Enabler sein.

Die Zahl der Anwendungen und Einsatzszenarien wird nahezu exponentiell steigen, da die Geräte immer kompakter und die Netzwerke immer dichter und schneller werden. 2025 soll es bereits achtmal so viele vernetzte Geräte geben wie Menschen auf der Welt.

Altgeräte werden nicht verschwinden

Doch mit IoT steigt auch das Sicherheitsrisiko. Potenziell ist jedes elektronische Bauteil, das mit dem Internet verbunden ist, verwundbar durch gezielte Cyberattacken. Laut einer im April 2023 publizierten Studie des israelischen Cyber-Security-Unternehmens Check Point, werden mehr als 50 Prozent der Unternehmen jede Woche mit Angriffsversuchen auf IoT-Geräte konfrontiert. 400 Terabyte Daten von 52 Milliarden IoT-Geräte haben die Karlsruher Forscher des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) mit Hilfe der öffentlich zugänglichen Suchmaschine für IoT-Geräte im Jahr 2021 ausgewertet, berichtet der Tagesspiegel. Das Ergebnis: 52 Prozent der Geräte stammten aus den USA, nur 7 Prozent aus Deutschland. Interessant ist aber ein Blick auf die Firmware-Updates: Während in Deutschland das Alter der Firmware rund 1,9 Jahre betrug, lag es im EU-Schnitt schon bei 2,5 Jahren.

Mit nicht aktueller Firmware steigt aber das Risiko, Opfer von Cyberangriffen zu werden. Und manipulierte Sensoren, die falsche Daten weiterleiten, können großen Schaden anrichten. Deshalb gilt für jedes Endgerät, so auch für IoT-Devices: Die Software muss immer auf dem neuesten Stand sein.

Aufbau zuverlässiger Netze

Die wachsende Vernetzung und Verbreitung von IoT werden sowohl die bestehenden als auch die neuen Netzwerkinfrastrukturen mit zusätzlichem Datenvolumen belasten. Mehr Geräte werden dazu führen, dass mehr Daten mit immer höheren Raten und Geschwindigkeiten über die Netze übertragen werden. Laut Ericsson-Experten soll die Zahl der IoT-Verbindungen von 13,2 Milliarden im Jahr 2022 auf 34,7 Milliarden im Jahr 2028 ansteigen, was einem jährlichen Wachstum von 18 Prozent entspricht. Diese Zahlen machen deutlich, dass die IoT-Evolution bereits in vollem Gange ist und die Netze bereit sein müssen, die prognostizierte Zunahme der Verbindungen zu bewältigen.

Die Vernetzung wird heute im Alltag als eine so grundlegende Infrastruktur wahrgenommen wie die Wasserversorgung. Ganz selbstverständlich gehen wir davon aus, dass sie zuverlässig funktioniert. Doch die moderne Welt bewegt sich in einem solchen Tempo, dass schlechte und langsame Verbindungen negative Auswirkungen auf Geschäftsprozesse haben. Zwar lockt der 5G-Mobilfunk mit großen Versprechungen, er muss sich aber im großen Maßstab erst noch bewähren.

Edge Computing gilt als eine Möglichkeit, Überlastungen zu verringern, Latenzzeiten zu verbessern und die Bandbreiten zu entlasten. Das Rezept ist relativ simpel: Rechen- und Speicherressourcen werden näher an die Datenquellen gerückt, an die Kante des Netzwerks, englisch: Edge. Damit wird vermieden, dass riesige Mengen an Rohdaten ungefiltert über Netzwerke an Rechenzentren und zentralere Ressourcen übertragen werden.

Die Integration auf die nächste Stufe bringen

Um sich zügig an schnelle Veränderungen anzupassen, müssen Unternehmen innovative Lösungen mit offenen Standards entwickeln. Damit wird gewährleistet, dass sich ältere Geräte mit den neuen Netzinfrastrukturen verbinden können. Ansonsten besteht die Gefahr, dass in dieser neuen Ära einige Geräte unbrauchbar werden. Das wäre fatal. Denn die Realität sieht so aus, dass Altgeräte auch in den kommenden Jahren eine zentrale Rolle spielen werden, weil Unternehmen aus Sicherheits- und Betriebsgründen an ihnen festhalten.

Zu den Legacy-Geräten zählen solche, die ausschließlich über USB- oder serielle Anschlüsse wie RS232, RS422 oder RS485 verfügen, wie z.B. Dongles, USB-Geräte, Drucker und industrielle Lösungen. Mittels Deviceservern lassen sie sich in moderne IoT-Umgebungen integrieren, was eine Reihe von Vorteilen bietet:

1. Kompatibilität und Nachrüstungsfähigkeit: Viele Unternehmen haben bereits beträchtliche Investitionen in Legacy-Geräte getätigt, die möglicherweise noch viele Jahre lang funktionieren sollen. Durch die Integration mittels Deviceservern können diese Geräte nahtlos in moderne IoT-Infrastrukturen eingebunden werden, ohne dass teure Hardware-Upgrades erforderlich sind.
   
2. Erhaltung von Investitionen: Die Nutzung von Legacy-Geräten ist oft mit spezifischen Geschäftsprozessen oder Anwendungen verbunden, die weiterhin von Bedeutung sind. Deviceserver ermöglichen es Unternehmen, ihre bestehenden Geräte zu nutzen und gleichzeitig von den Vorteilen des IoT zu profitieren, ohne die bereits getätigten Investitionen zu gefährden.
   
3. Zentralisierte Verwaltung und Steuerung: Durch die Integration mit Deviceservern können Legacy-Geräte zentralisiert verwaltet und gesteuert werden. Dies erleichtert die Überwachung, Diagnose und Wartung dieser Geräte, da sie von einem zentralen Standort aus über das Netzwerk zugänglich sind.
   
4. Erweiterung der Funktionalität: Deviceserver ermöglichen es, die Funktionalität von Legacy-Geräten zu erweitern, indem sie beispielsweise Daten in Echtzeit über das Netzwerk bereitstellen oder ferngesteuerte Steuerungsfunktionen hinzufügen. Dadurch können Unternehmen ihre bestehenden Geräte mit neuen IoT-Funktionen ausstatten, ohne dass zusätzliche Hardware erforderlich ist.
   
5. Verbesserte Sicherheit: Deviceserver können auch Sicherheitsfunktionen bieten, die den Schutz von Legacy-Geräten vor potenziellen Cyberbedrohungen verbessern. Durch Verschlüsselung, Zugriffskontrolle und andere Sicherheitsmechanismen können Unternehmen sicherstellen, dass ihre Legacy-Geräte vor unbefugtem Zugriff oder Manipulation geschützt sind.

Durch die Netzwerkanbindung über Deviceserver können Maschinen- und Anlagendaten nahtlos in Unternehmenssysteme wie Enterprise Resource Planning (ERP) oder Manufacturing Execution System (MES) integriert werden. Damit können auch Daten von Legacy-Geräten für betriebliche Entscheidungsprozesse und verbesserte Transparenz und Koordination innerhalb des Unternehmens genutzt werden. Auch ermöglicht das eine genauere Überwachung des Ressourcenverbrauchs von Altgeräten wie Energie, Wasser oder Rohstoffe. Durch die Analyse dieser Daten können Unternehmen Ressourceneffizienz verbessern, Kosten senken und Umweltauswirkungen minimieren werden.

Beispielsweise nutzt der US-amerikanische Konzern Emerson Automation Solutions in seiner rumänischen Niederlassung 22 Deviceserver von SEH. Dort werden Durchflussmesser getestet und kalibriert. Die USB-Spezialadapter und genutzten Protokolle in dem neuen Kalibrierungszentrum waren nicht mit dem unternehmensweiten Standard kompatibel. Über die USB-Schnittstelle und dank der Deviceserver konnte der Kalibrierungsaufbau trotzdem unverändert weiter genutzt und die Daten in das internationale Firmennetzwerk eingespielt werden. Das ersparte die Neuprogrammierung der Spezialsoftware und die Neuanschaffung von Geräten.

Einer vergleichbaren Herausforderung stand die niederbayerische Loibl Förderanlagen GmbH gegenüber. Im Zuge der IT-Modernisierung sollten die Steueranlagen für die Laser-, Plasma- und Brennschneide-Anlagen virtualisiert werden. Die Steuerbefehle wurde früher über RS232-Schnittstelle gesendet und zudem war die Steuersoftware noch durch USB-Lizenzdongles geschützt. Die Datenausgabe über die RS232-Schnittstelle war nicht veränderbar, da sie untrennbar mit den Schneidmaschinen verbunden war. Ein Datenkonverter von SEH übernahm deshalb die Umwandlung für die Übertragung per USB. Damit konnten die Daten aus den Schneidemaschinen via USB-Deviceserver in die neue virtuelle Umgebung eingebunden werden. Zudem ließen sich die Lizenzdongles mit dem Deviceservern so einsetzen als wären sie lokal installiert.

Die Zukunft der Vernetzung bringt einerseits viele positive Möglichkeiten mit sich. Sie wird uns aber auch vor Herausforderungen stellen, die es zu bewältigen gilt. Damit die Chancen genutzt werden können, müssen Netze zuverlässig und sicher sein. Ein weiterer Schlüsselaspekt ist die Integration von Legacy-Geräten, die aus verschiedenen Gründen noch für viele Jahre präsent sein werden. Die Zukunft der Netzwerktechnologie liegt in der Fähigkeit, sowohl mit hochmodernen als auch mit älteren Systemen nahtlos zu interagieren, ohne dabei die Sicherheit und Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Das wird für die Zukunft der Vernetzung und des IoT in einer sich ständig weiterentwickelnden digitalen Welt entscheidend sein.