Internet der Dinge & Industrie 4.0

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1 Internet der Dinge & Industrie 4.0 Konzepte, Anwendungen, Herausforderungen und Chancen René Riedel riedel [at] internet-sicherheit [dot] de (PGP: 0x0934CCD7) Institut für Internet-Sicherheit if(is) Westfälische Hochschule

2 Vorstellung des Instituts Institut für Internet-Sicherheit if(is) Das Institut für Internet-Sicherheit - if(is) ist eine innovative, unabhängige und wissenschaftliche Einrichtung der Westfälischen Hochschule. Tätigkeitsbereiche: Dienstleistungen für Industrie & Wirtschaft Innovative Projekte Lehre Forschung 2

3 Vorstellung des Instituts Forschungsbereiche 3

4 Inhaltsverzeichnis Motivationen und Auslöser Grundlegende Konzepte Anwendungsszenarien Unterschiedliche Rahmenbedingungen Sicherheitsbetrachtungen Migration von bestehenden Technologien Ausblick und Chancen 4

5 Motivationen und Auslöser Internet der Dinge auf einen Blick Quelle: 5

6 Motivationen und Auslöser Internet der Dinge auf einen zweiten Blick Quelle: Quelle: Quelle: Quelle: Quelle: 6

7 Motivationen und Auslöser Frage: Brauchen wir das wirklich? Antwort: Ja, aber 7

8 Motivationen und Auslöser Beispiel: Smart Grid Energiewende: Dezentrale Stromerzeugung Effektive Ressourcenplanung nötig Benötigte Technologien: Intelligentes Stromnetz Intelligente Stromzähler Intelligente Verbraucher Mensch-Maschine-Schnittstellen Energiebroker 8

9 Motivationen und Auslöser Beispiel: Industrie 4.0 1/4 Nachfrageseite: Individualisierte Produkte Anzahl Konsumenten steigt Globale Nachfrage steigt Wachstumspotential Quelle: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik: Anwendung, Technologien, Migration; Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl 9

10 Motivationen und Auslöser Beispiel: Industrie 4.0 2/4 Angebotsseite: Energiewende Materialwende Personalwende Kapitalwende Fehlende Flexibilität Wachstumsproblem 10

11 Motivationen und Auslöser Beispiel: Industrie 4.0 3/4 Quelle: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik: Anwendung, Technologien, Migration; Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl 11

12 Motivationen und Auslöser Beispiel: Industrie 4.0 4/4 Paradigmenwechsel: Effizienterer Umgang mit den Ressourcen Loslösen von veralteten Strukturen Produktvielfalt Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) 12

13 Motivationen und Auslöser Beispiel: Konvergierende Technologien Quelle: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik: Anwendung, Technologien, Migration; Prof. Dr. Henning Kagermann 13

14 Grundlegende Konzepte Blaupause Quelle: 14

15 Grundlegende Konzepte Was verändert sich konzeptionell? 1/2 15

16 Grundlegende Konzepte Was verändert sich konzeptionell? 2/2 16

17 Grundlegende Konzepte Parallelen zu Industrie 4.0 1/2 Cyber Physical System (CPS) Quelle: 17

18 Grundlegende Konzepte Parallelen zu Industrie 4.0 2/2 Smart Factory: Intelligentes Produkt Intelligente Maschine Produktionsparadigmen Assistierter Bediener Quelle: 18

19 Grundlegende Konzepte Basistechnologien Eingebettete Systeme Infrastrukturen Standards RFID Big Data IPv6 Robotik Sensorik Verbindung von Technologien Ausschöpfung der Optimierungspotenziale 19

20 Grundlegende Konzepte Anwendungsgebiete Horizontale Integration Digitale Durchgängigkeit Vertikale Integration 20

21 Grundlegende Konzepte Automatisierungspyramide 21

22 Anwendungsszenarien Logistik Paradigma: Intelligentes Produkt 22

23 Anwendungsszenarien Wartungszyklen prognostizieren Paradigma: Intelligente Maschine 23

24 Anwendungsszenarien Konfigurationen austauschen Paradigma: Intelligente Maschine 24

25 Anwendungsszenarien Mobile Devices & Assistenzsysteme Paradigma: Assistierter Bediener 25

26 Grundlegende Konzepte Blaupause Quelle: 26

27 Unterschiedliche Rahmenbedingungen Frage: Wie homogen wird das Internet der Dinge? Weiterhin unterschiedliche: Betriebssysteme Protokolle Hardware u. Software Interoperabilität drum herum gebastelt Standards als Teillösungen Quelle: 27

28 Unterschiedliche Rahmenbedingungen Beispiel: Kommunikationsnetze 1/2 Quelle: IKT.NRW Schriftenreihe, Kommunikationsnetze für Cyber Physical Systems 28

29 Unterschiedliche Rahmenbedingungen Beispiel: Kommunikationsnetze 2/2 Quelle: IKT.NRW Schriftenreihe, Kommunikationsnetze für Cyber Physical Systems 29

30 Unterschiedliche Rahmenbedingungen Beispiel: Anforderungen an Embedded Systems 30

31 Unterschiedliche Rahmenbedingungen Mögliche Auswirkungen zusammengefasst Internetdienste eingeschränkt nutzbar: Cloud Computing Data Mining Big Data Unterschiedliche Infrastrukturen Heterogenität steigt an Spezielle IT-Sicherheitsmechanismen nötig 31

32 Unterschiedliche Rahmenbedingungen Abgrenzung zu Industrie 4.0 Parallelen klar ersichtlich Forschungsziele weitestgehend identisch Praxis wird Unterschiede offen legen: Infrastruktur Flexibilität Anwendungsgebiete Zielsetzung 32

33 Grundlegende Konzepte Blaupause Quelle: 33

34 Sicherheitsbetrachtungen Problemstellung Zwei Welten prallen aufeinander: Klassische-IT Internet der Dinge Angriffsvektoren Gefahren Chancen Versäumnisse Erhöhter Schutzbedarf Chancen Safety Besondere Anforderungen 34

35 Sicherheitsbetrachtungen Safety und Security Safety bereits etabliert: Sensibilisierung Gesetzliche Regelungen Akzeptanz Ergebnis: Schutz von Menschen 35

36 Sicherheitsbetrachtungen Safety und Security Security hat Nachholbedarf: Fehlende Sensibilisierung Unzureichende Gesetze Vernetzung von KRITIS Ergebnis:? 36

37 Sicherheitsbetrachtungen Effektive IT-Sicherheitsmaßnahmen Whitelisting Application Layer Firewall Mikro-Kernel Trusted Computing Security by Design Zertifizierung 37

38 Grundlegende Konzepte Blaupause Quelle: 38

39 Migration von bestehenden Technologien Vorgehensweise Vorgehensmodell des Fraunhofer IPA Hauptbereiche: Relevante Prozesse benennen Industrie 4.0-Readiness ermitteln Umsetzungsplanung 39

40 Migration von bestehenden Technologien Grenzen aktueller Lösungen Standardsteuerungen etabliert: Wirtschaftliche Vorteile Proprietäre Lösungen Flexibilität eingeschränkt Unterschiedliche Sprachen: SPS-Sprache Hochsprache 40

41 Migration von bestehenden Technologien Beispiellösung: Open Core Engineering Entwickler: Bosch Rexroth Neuerungen: Programmierschnittstelle Zugriff auf Steuerungskern Quelle: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik: Anwendung, Technologien, Migration; Dr. Thomas Bürger 41

42 Migration von bestehenden Technologien Szenario: Cloud Services Keine komplexen Software-Suiten Einzelne Teillösungen als Apps: Horizontale Integration Durchgängigkeit pay-per-use 42

43 43

44 Internet der Dinge & Industrie 4.0 Konzepte, Anwendungen, Herausforderungen und Chancen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen? René Riedel riedel [at] internet-sicherheit [dot] de (PGP: 0x0934CCD7) Institut für Internet-Sicherheit if(is) Westfälische Hochschule