Das Internet der Dinge, Internet of Things (IoT), heizt die Digitalisierung weiter an. Wenn nicht nur Computer mit Computern reden, sondern Sensoren BetriebszustÃĪnde von Maschinen mitteilen oder Gesundheitsdaten erfasst werden, wird auch die physische Welt mit einem Mal digital.
Die nÃĪchste Ãra der Vernetzung wird aber nicht nur von neuen Technologien abhÃĪngen, sondern auch davon, wie sicher sie ist und wie alte Systeme in den neuen Netzwerkinfrastrukturen funktionieren.
Denn alte Legacy-GerÃĪte werden aus verschiedenen GrÞnden erst in vielen Jahren verschwinden und auch in der Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Das muss die zukÞnftige Netzwerktechnologie berÞcksichtigen. Sie darf weder in punkto IT-Security noch bei der LeistungsfÃĪhigkeit beeintrÃĪchtigt werden.
Das Internet der Dinge verleiht der Vernetzung weiter Schwung, da es die digitale und die physische Welt miteinander verknÞpft. Kabelgebundene und drahtlose Netzwerke verÃĪndern unsere Art zu leben und zu arbeiten. IoT umfasst physische GerÃĪte mit Sensoren und Software, die sich mit anderen IoT-GerÃĪten verbinden und Þber 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 gehÃķrt die Koppelung verschiedener GerÃĪte mit Sensoren zum Zwecke der DatenzusammenfÞhrung und -Auswertung mittlerweile zum Alltag. Wenn zum Beispiel die Daten der KÃķrperwaage mit denen aus dem Fitnessarmband in einer Health-App zusammengefÞhrt und in der Cloud ausgewertet werden, um VorschlÃĪge fÞr die besten Trainings zu erhalten.
KI als Turbo fÞr das IoT-Wachstum
Das Potenzial des IoT liegt nicht nur in seiner FÃĪhigkeit, physische Objekte digital miteinander zu verbinden. Das IoT reichert die digitale Welt auch mit immer neuen Daten- und Informationsquellen an. Deren Analyse lÃĪsst RÞckschlÞsse auf bestimmte Muster und ZustÃĪnde zu. Heute sind die MÃķglichkeiten des IoT noch lange nicht erschÃķpft. Das Potenzial ist groÃ, vor allem in Kombination mit der ebenfalls wachsenden Bedeutung von KÞnstlicher Intelligenz (KI). IoT und KI sind eng miteinander verknÞpft und werden sich gegenseitig verstÃĪrken. Die Kombination von IoT und KI ermÃķglicht es nicht nur, Daten zu sammeln. Sie kÃķnnen auch intelligent analysiert werden und darauf basierend zu automatisierten Entscheidungen fÞhren. Hier sind einige Beispiele, wie sich IoT und KI gegenseitig beeinflussen:
- Datenanalyse und Mustererkennung: IoT-GerÃĪte generieren eine groÃe Menge an Daten. KI-Algorithmen kÃķnnen diese Daten analysieren, Muster erkennen und Erkenntnisse gewinnen. Zum Beispiel kann KI in einem industriellen IoT-Szenario Anomalien in Sensordaten identifizieren und so frÞhzeitig auf mÃķgliche 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 kÃķnnen Systeme in Echtzeit auf Daten reagieren. In einem intelligenten Heimautomatisierungssystem kann beispielsweise KI analysieren, wann und wie oft bestimmte GerÃĪte genutzt werden, um automatisch EnergieeffizienzmaÃnahmen umzusetzen. ZusÃĪtzlich 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-GerÃĪte in industriellen Anlagen kÃķnnen Daten Þber 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 fÞr das Lernen der KI herangezogen werden. Dadurch kÃķnnen Unternehmen kostspielige Ausfallzeiten minimieren und die Lebensdauer ihrer Anlagen verlÃĪngern.
- Personalisierung von Dienstleistungen: In Verbindung mit IoT-Daten ermÃķglicht KI eine personalisierte Erfahrung. Zum Beispiel kann KI in einem intelligenten Fitness-Tracking-System die gesammelten Gesundheitsdaten analysieren und personalisierte Trainings- oder ErnÃĪhrungsempfehlungen geben. Dabei werden auch wieder die (anonymisierten) Daten der anderen App-Benutzer herangezogen, um aus der Vielzahl der FÃĪlle bessere und treffendere Vorhersagen zu treffen.
- Automatisierte Aktionen: IoT-GerÃĪte kÃķnnen auf Grundlage von KI-Analysen automatisch Aktionen auslÃķsen. In einem intelligenten GebÃĪudemanagementsystem kann KI beispielsweise auf Wetterdaten reagieren und die Heizung oder KÞhlung entsprechend anpassen, um Energie zu sparen. Gleichzeitig kann die KI lernen, mehrere Parameter zu verknÞpfen, etwa, wenn damit zu rechnen ist, dass ein hoher Andrang im BÞro die RÃĪume aufheizt, wird die Raumtemperatur entsprechend gesenkt.
- Optimierung von Ressourcen: Durch die VerknÞpfung von IoT und KI kÃķnnen Ressourcen effizienter genutzt werden. Beispielsweise kann KI in der Landwirtschaft, gestÞtzt auf IoT-Daten, die BewÃĪsserungssysteme so steuern, dass Wasser nur dann verwendet wird, wenn es wirklich benÃķtigt wird. Durch die Einbeziehung zusÃĪtzlicher Parameter, wie etwa Wettervorhersage und aktuelles Stadium des Pflanzenwachstums, im Vergleich mit einer Vielzahl ÃĪhnlicher Rahmenbedingungen, kÃķnnen mit KI bessere Aussagen Þber den tatsÃĪchlichen Wasserbedarf getroffen werden.
Die Synergie zwischen IoT und KI erÃķffnet zahlreiche MÃķglichkeiten, um intelligente, datengetriebene LÃķsungen in verschiedenen Bereichen zu entwickeln und zu implementieren. Gemeinsam kÃķnnen sie dazu beitragen, die Effizienz, Sicherheit und Benutzererfahrung zu verbessern. Gerade um Legacy-GerÃĪte in solch moderne AblÃĪufe einbinden zu kÃķnnen, kÃķnnen auch USB Deviceserver, wie von SEH, Enabler sein.
Die Zahl der Anwendungen und Einsatzszenarien wird nahezu exponentiell steigen, da die GerÃĪte immer kompakter und die Netzwerke immer dichter und schneller werden. 2025 soll es bereits achtmal so viele vernetzte GerÃĪte geben wie Menschen auf der Welt.
AltgerÃĪte 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-GerÃĪte konfrontiert. 400 Terabyte Daten von 52 Milliarden IoT-GerÃĪte haben die Karlsruher Forscher des Fraunhofer Instituts fÞr System- und Innovationsforschung (ISI) mit Hilfe der Ãķffentlich zugÃĪnglichen Suchmaschine fÞr IoT-GerÃĪte im Jahr 2021 ausgewertet, berichtet der Tagesspiegel. Das Ergebnis: 52 Prozent der GerÃĪte stammten aus den USA, nur 7 Prozent aus Deutschland. Interessant ist aber ein Blick auf die Firmware-Updates: WÃĪhrend 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, kÃķnnen groÃen Schaden anrichten. Deshalb gilt fÞr jedes EndgerÃĪt, so auch fÞr IoT-Devices: Die Software muss immer auf dem neuesten Stand sein.
Aufbau zuverlÃĪssiger Netze
Die wachsende Vernetzung und Verbreitung von IoT werden sowohl die bestehenden als auch die neuen Netzwerkinfrastrukturen mit zusÃĪtzlichem Datenvolumen belasten. Mehr GerÃĪte werden dazu fÞhren, dass mehr Daten mit immer hÃķheren Raten und Geschwindigkeiten Þber die Netze Þbertragen 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 jÃĪhrlichen Wachstum von 18 Prozent entspricht. Diese Zahlen machen deutlich, dass die IoT-Evolution bereits in vollem Gange ist und die Netze bereit sein mÞssen, die prognostizierte Zunahme der Verbindungen zu bewÃĪltigen.
Die Vernetzung wird heute im Alltag als eine so grundlegende Infrastruktur wahrgenommen wie die Wasserversorgung. Ganz selbstverstÃĪndlich gehen wir davon aus, dass sie zuverlÃĪssig funktioniert. Doch die moderne Welt bewegt sich in einem solchen Tempo, dass schlechte und langsame Verbindungen negative Auswirkungen auf GeschÃĪftsprozesse haben. Zwar lockt der 5G-Mobilfunk mit groÃen Versprechungen, er muss sich aber im groÃen MaÃstab erst noch bewÃĪhren.
Edge Computing gilt als eine MÃķglichkeit, Ãberlastungen zu verringern, Latenzzeiten zu verbessern und die Bandbreiten zu entlasten. Das Rezept ist relativ simpel: Rechen- und Speicherressourcen werden nÃĪher an die Datenquellen gerÞckt, an die Kante des Netzwerks, englisch: Edge. Damit wird vermieden, dass riesige Mengen an Rohdaten ungefiltert Þber Netzwerke an Rechenzentren und zentralere Ressourcen Þbertragen werden.
Die Integration auf die nÃĪchste Stufe bringen
Um sich zÞgig an schnelle VerÃĪnderungen anzupassen, mÞssen Unternehmen innovative LÃķsungen mit offenen Standards entwickeln. Damit wird gewÃĪhrleistet, dass sich ÃĪltere GerÃĪte mit den neuen Netzinfrastrukturen verbinden kÃķnnen. Ansonsten besteht die Gefahr, dass in dieser neuen Ãra einige GerÃĪte unbrauchbar werden. Das wÃĪre fatal. Denn die RealitÃĪt sieht so aus, dass AltgerÃĪte auch in den kommenden Jahren eine zentrale Rolle spielen werden, weil Unternehmen aus Sicherheits- und BetriebsgrÞnden an ihnen festhalten.
Zu den Legacy-GerÃĪten zÃĪhlen solche, die ausschlieÃlich Þber USB- oder serielle AnschlÞsse wie RS232, RS422 oder RS485 verfÞgen, wie z.B. Dongles, USB-GerÃĪte, Drucker und industrielle LÃķsungen. Mittels Deviceservern lassen sie sich in moderne IoT-Umgebungen integrieren, was eine Reihe von Vorteilen bietet:
- KompatibilitÃĪt und NachrÞstungsfÃĪhigkeit: Viele Unternehmen haben bereits betrÃĪchtliche Investitionen in Legacy-GerÃĪte getÃĪtigt, die mÃķglicherweise noch viele Jahre lang funktionieren sollen. Durch die Integration mittels Deviceservern kÃķnnen diese GerÃĪte nahtlos in moderne IoT-Infrastrukturen eingebunden werden, ohne dass teure Hardware-Upgrades erforderlich sind.
- Erhaltung von Investitionen: Die Nutzung von Legacy-GerÃĪten ist oft mit spezifischen GeschÃĪftsprozessen oder Anwendungen verbunden, die weiterhin von Bedeutung sind. Deviceserver ermÃķglichen es Unternehmen, ihre bestehenden GerÃĪte zu nutzen und gleichzeitig von den Vorteilen des IoT zu profitieren, ohne die bereits getÃĪtigten Investitionen zu gefÃĪhrden.
- Zentralisierte Verwaltung und Steuerung: Durch die Integration mit Deviceservern kÃķnnen Legacy-GerÃĪte zentralisiert verwaltet und gesteuert werden. Dies erleichtert die Ãberwachung, Diagnose und Wartung dieser GerÃĪte, da sie von einem zentralen Standort aus Þber das Netzwerk zugÃĪnglich sind.
- Erweiterung der FunktionalitÃĪt: Deviceserver ermÃķglichen es, die FunktionalitÃĪt von Legacy-GerÃĪten zu erweitern, indem sie beispielsweise Daten in Echtzeit Þber das Netzwerk bereitstellen oder ferngesteuerte Steuerungsfunktionen hinzufÞgen. Dadurch kÃķnnen Unternehmen ihre bestehenden GerÃĪte mit neuen IoT-Funktionen ausstatten, ohne dass zusÃĪtzliche Hardware erforderlich ist.
- Verbesserte Sicherheit: Deviceserver kÃķnnen auch Sicherheitsfunktionen bieten, die den Schutz von Legacy-GerÃĪten vor potenziellen Cyberbedrohungen verbessern. Durch VerschlÞsselung, Zugriffskontrolle und andere Sicherheitsmechanismen kÃķnnen Unternehmen sicherstellen, dass ihre Legacy-GerÃĪte vor unbefugtem Zugriff oder Manipulation geschÞtzt sind.
Durch die Netzwerkanbindung Þber Deviceserver kÃķnnen Maschinen- und Anlagendaten nahtlos in Unternehmenssysteme wie Enterprise Resource Planning (ERP) oder Manufacturing Execution System (MES) integriert werden. Damit kÃķnnen auch Daten von Legacy-GerÃĪten fÞr betriebliche Entscheidungsprozesse und verbesserte Transparenz und Koordination innerhalb des Unternehmens genutzt werden. Auch ermÃķglicht das eine genauere Ãberwachung des Ressourcenverbrauchs von AltgerÃĪten wie Energie, Wasser oder Rohstoffe. Durch die Analyse dieser Daten kÃķnnen Unternehmen Ressourceneffizienz verbessern, Kosten senken und Umweltauswirkungen minimieren werden.
Beispielsweise nutzt der US-amerikanische Konzern Emerson Automation Solutions in seiner rumÃĪnischen 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. Ãber die USB-Schnittstelle und dank der Deviceserver konnte der Kalibrierungsaufbau trotzdem unverÃĪndert weiter genutzt und die Daten in das internationale Firmennetzwerk eingespielt werden. Das ersparte die Neuprogrammierung der Spezialsoftware und die Neuanschaffung von GerÃĪten.
Einer vergleichbaren Herausforderung stand die niederbayerische Loibl FÃķrderanlagen GmbH gegenÞber. Im Zuge der IT-Modernisierung sollten die Steueranlagen fÞr die Laser-, Plasma- und Brennschneide-Anlagen virtualisiert werden. Die Steuerbefehle wurde frÞher Þber RS232-Schnittstelle gesendet und zudem war die Steuersoftware noch durch USB-Lizenzdongles geschÞtzt. Die Datenausgabe Þber die RS232-Schnittstelle war nicht verÃĪnderbar, da sie untrennbar mit den Schneidmaschinen verbunden war. Ein Datenkonverter von SEH Þbernahm deshalb die Umwandlung fÞr die Ãbertragung per USB. Damit konnten die Daten aus den Schneidemaschinen via USB-Deviceserver in die neue virtuelle Umgebung eingebunden werden. Zudem lieÃen sich die Lizenzdongles mit dem Deviceservern so einsetzen als wÃĪren sie lokal installiert.
Die Zukunft der Vernetzung bringt einerseits viele positive MÃķglichkeiten mit sich. Sie wird uns aber auch vor Herausforderungen stellen, die es zu bewÃĪltigen gilt. Damit die Chancen genutzt werden kÃķnnen, mÞssen Netze zuverlÃĪssig und sicher sein. Ein weiterer SchlÞsselaspekt ist die Integration von Legacy-GerÃĪten, die aus verschiedenen GrÞnden noch fÞr viele Jahre prÃĪsent sein werden. Die Zukunft der Netzwerktechnologie liegt in der FÃĪhigkeit, sowohl mit hochmodernen als auch mit ÃĪlteren Systemen nahtlos zu interagieren, ohne dabei die Sicherheit und LeistungsfÃĪhigkeit zu beeintrÃĪchtigen. Das wird fÞr die Zukunft der Vernetzung und des IoT in einer sich stÃĪndig weiterentwickelnden digitalen Welt entscheidend sein.