IoT-Geräteverwaltung: Herausforderungen mit IoT-Plattformen Überwinden

Das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) verspricht eine vollautomatisierte Zukunft. Und das neue Paradigma der industriellen IoT-Plattform ist zum Inbegriff von Innovation und Rationalisierung geworden. Eine industrielle IoT-Plattform überwindet die typischen Herausforderungen bei der IoT-Geräteverwaltung: sie beinhaltet die Integration von Tausenden von industriellen IoT-Geräten und sorgt für die Konnektivität. Die Plattform übernimmt die effiziente Verwaltung von Endpoints und Unternehmensanwendungen in der Produktion. Und sie sorgt für die Steuerung und Überwachung der verschiedenen Komponenten eines IIoT-Ökosystems. Das Ziel ist ein nahtloser Datenfluss zwischen verbundenen Einheiten. Eine IIoT-Plattform ist somit ein gebündeltes Angebot, das IoT-Geräte, Daten, Prozesse und Ökosystemintegrationen umfasst.

Datengetriebene Organisationen haben einen Wettbewerbsvorteil, wenn sie die Leistungsfähigkeit von IIoT-Plattformen in vollem Umfang nutzen. Und Sie beginnen mit der Verwaltung Ihrer IoT-Geräte als Teil einer IIoT-Orchestrierungsplattform.

Laut einer Definition von iotforall.com “bezieht sich die IoT-Geräteverwaltung auf alle Tools, Fähigkeiten und Prozesse, die erforderlich sind, um IoT-Lösungen effektiv zu unterstützen”. Die IoT-Geräteverwaltung erstreckt sich über den gesamten Lebenszyklus von IIoT-Anlagen. Sie umfasst Aufgaben wie “das Einbinden neuer Geräte, die automatische Identifizierung von Geräteproblemen, die Klassifizierung der Gerätezustände … und die Außerbetriebnahme alter Geräte”.

Wie Sie an die IoT-Geräteverwaltung herangehen: Das Gesamtbild betrachten

Sobald Sie die Basics der Verwaltung von IoT-Geräten behandelt haben, können Sie über die Besonderheiten Ihrer individuellen Geräteverwaltungslösung nachdenken. Eine praktikable IoT-Geräteverwaltungslösung verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz. Sie beginnt bei der App-Entwicklung bis hin zur Außerbetriebnahme von IoT-Geräten als Teil des IoT-Lebenszyklusmanagements. Gleichzeitig ist eine abgerundete Geräteverwaltungslösung kontextabhängig. Sie berücksichtigt die konkreten Gegebenheiten vor Ort und die Besonderheiten Ihrer Organisation.

Im Idealfall sind Sie mit Ihrer IoT-Geräteverwaltungslösung in der Lage, sich in einer heterogenen Industrielandschaft zurechtzufinden. Das bedeutet, dass Sie in der Lage sind, Altgeräte zu verwalten und ihre Lebenszyklen zu betreuen, neue IoT-Geräte zu integrieren, Gerätegruppen zu erstellen und eine kontinuierliche Konnektivität innerhalb einer sich entwickelnden IIoT-Umgebung zu gewährleisten. Sie reagieren sowohl in Bezug auf das, was in der Fertigung geschieht, als auch in Bezug auf zukünftige Entwicklungen.

Zwei typische Herausforderungen bei der Verwaltung von IIoT-Geräten

Multi-Level Brownfield

Die größte Herausforderung für IIoT-Netzwerke und ihre Konnektivitätsfähigkeiten bleibt die hohe Heterogenität. Diese Heterogenität bezieht sich auf die historisch vielfältigen Anlagen in einer Organisation. Dabei handelt es sich oft um alte industrielle Maschinen und verschiedene Arten von Analoggeräten. Es handelt sich also um Maschinen, die verschiedenen Generationen angehören und mit sehr unterschiedlichen Fähigkeiten ausgestattet sind.

Zu der Vielfalt der Altanlagen kommt die schiere Vielfalt der herstellerspezifischen IoT-Geräte hinzu. Hier muss man sich mit den Eigenheiten von IoT-Geräten verschiedener Hersteller auseinandersetzen.

Andererseits gilt die Heterogenität aber nicht nur für die Ebene der Altgeräte und herstellerspezifischen IoT-Geräte. Sie gilt auch für die Ebene der Aufgaben und Ressourcen. Was das Aufgabenmanagement betrifft, so müssen Sie in der Lage sein, die richtige Anwendung nahtlos und in Echtzeit auf Ihren verschiedenen IoT-Geräten zu implementieren, den Funktionen Ressourcen zuzuweisen und den Status der Geräte zu überwachen.

Was bedeutet dies für eine IIoT-Plattform? Jede neue Form der Software-Architektur muss bereits im Einsatz befindliche IoT-Geräte berücksichtigen, mit ihnen koexistieren und diese IoT-Geräte zuverlässig verwalten. Unternehmen müssen vorausschauend entwickeln und Geräteverwaltungslösungen implementieren, die sowohl den vorhandenen Altgeräten als auch einer wachsenden Flotte neuer IoT-Geräte gerecht werden.

Massives IIoT

Auch die bloße Anzahl der angeschlossenen IoT-Geräte kann zu einem Faktor werden, wenn Ihre Lösung beim Scaling-Out auf Schwierigkeiten stößt. Wenn Ihr ursprüngliches Pilotprojekt nur eine kleine Anzahl von IoT-Geräten beinhaltet hat, können Sie nicht davon ausgehen, dass Ihre IoT-Lösung auch bei dem Scale-Out funktionieren wird. Sobald Sie mit der Skalierung beginnen, müssen Sie komplexe Regeln auf eine größere Anzahl von Gerätegruppen anwenden.

Sie können zwar mit einer kleinen Anzahl von angeschlossenen IoT-Geräten beginnen, jedoch ist es wichtig, das Gesamtbild im Auge zu behalten. So bleiben Sie auf die Zeiten vorbereitet, in denen Sie in dynamischen Einsatzszenarien bei großen Mengen von IoT-Geräten ein massives Scale-Out durchführen müssen.

Der Fall von IIoT und das Management von Edge-Geräten

Angesichts des aktuellen Trends zu einer verstärkten Datenverarbeitung und -analyse an der Edge eines IoT-Netzwerks müssen Geräteverwaltungslösungen auf diese Entwicklung im Bereich des Edge-Computing reagieren. So können die Benutzer weiterhin nahtlos Werte aus ihren Daten generieren und Analysen direkt an der Edge eines IoT-Netzwerks durchführen.

Welche IIoT-Edge-Fähigkeiten benötigen Sie? Ein Überblick

Ein praktikables Geräteverwaltungsmodell ermöglicht es Ihnen, die Datenanalyse so nah wie möglich an der Datenquelle auszuführen, um das Streaming-Modell dynamisch anzupassen und relevante Daten an der Quelle zu erfassen. Im Gegensatz zu den tiefgreifenden Datenanalysefunktionen in der Cloud (die die Konsolidierung von Daten aus verschiedenen nicht-lokalen Quellen und leistungsstarke KI-Operationen beinhalten), hat die Datenverarbeitung an der Edge immer noch ihre Grenzen. Nur lokale Daten können an der Edge verarbeitet werden; die Speicher- und Verarbeitungsmöglichkeiten sind im Vergleich zu den Möglichkeiten der Cloud gering. Aber je näher wir den Daten kommen, desto mehr können wir die Kapazität der IoT-Edge-Geräte nutzen. Wir können z.B. intelligente Filter einsetzen, bevor die Daten in die Cloud gelangen. Um all dies zu erreichen, benötigen Sie eine hocheffiziente Fernwartung Ihrer Geräte als Teil Ihres IoT-Gerätemanagementsystems.

Die Fernkonfiguration ist ebenfalls ein Bestandteil des Konzepts. Sie müssen in der Lage sein, Konfigurationen in Echtzeit anzupassen und/oder regelmäßig zu aktualisieren und neu zu implementieren. Viele dieser Maßnahmen gelten nicht nur für einzelne Geräte, sondern müssen in regelmäßigen Abständen in großem Umfang implementiert werden. Eine IIoT-Geräteverwaltungslösung, die diese Komplexität bewältigen kann, kann in solchen Situationen den Unterschied ausmachen.

Eine einheitliche IoT-Plattform wie Reswarm hilft Ihnen, diese Effizienz zu erreichen. Die IoT-Entwicklungsplattform mit Funktionen für die Anwendungsentwicklung und das IoT-Gerätemanagement – interoperabel und integrierbar mit einer Vielzahl von Open-Source-Tools – macht es möglich, sich diesen und ähnlichen Herausforderungen des IoT-Gerätemanagements zu stellen.

Umgang mit Geräteeinstellungen, Konnektivität und Sicherheit

Abgesehen von den Herausforderungen im Bereich der Infrastruktur und des IoT-Gerätemanagements, haben industrielle Hersteller auch Schwierigkeiten auf der Ebene der Geräteeinstellungen sowie der Konnektivitäts- und Sicherheitsebene. Wie hilft Ihnen Reswarm hier?

• Verwaltung von Geräteeinstellungen. Sie können IoT-Geräte beobachten und Geräteeinstellungen entsprechend den Bedürfnissen Ihrer IoT-Umgebung verwalten.
• Fernverwaltung der Konnektivitätseinstellungen. Die Konnektivität kann durch die Verwendung derselben Mechanismen gesteuert werden, die auch bei der Geräteverwaltung verwendet werden. Sie können die Fernverwaltung verwenden, um Konnektivitätseinstellungen im laufenden Betrieb zu ändern.
• Over-the-air Bereitstellung. Wenn Sie bereit sind, Ihre Anwendung auf eine Gruppe von IoT-Geräten auszurollen, können Sie einfach ein Release erstellen.
• Netzwerkqualität. Daten-Streaming ist nicht immer optimal. Um dies zu überwinden, können Sie mit lokalen Puffern arbeiten. Dazu gehört auch ein optimales Streaming-Modell und die Implementierung solcher Modelle durch automatisierte Parameterauswahl.
• Sicherheit im Netzwerk. Das Risiko von Eingriffen beim Sammeln von Daten aus mehreren Datenquellen darf nicht unterschätzt werden.

In einer industriellen Umgebung, in der das IoT als Teil des Produktionsprozesses eingebettet ist, sind Sie ständig in dynamische Prozesse verwickelt, in denen IoT-Bereitstellungen und/oder Aktualisierungen die Produktion nicht unterbrechen dürfen. Sie müssen einen Bereitstellungsmechanismus aufbauen, damit neue Funktionalitäten ausgeführt werden können und neue IoT-Geräte dem Netzwerk hinzugefügt werden können. Ihre Geräteverwaltungs-/Bereitstellungsmethode sollte flexibel genug sein, um die Anwendungsregistrierung lokal oder in der Cloud zu implementieren. Sie sollte aber auch Sicherheitsfragen wie die Verhinderung von Eingriffen berücksichtigen.

Mit IronFlock IIoT-Lösungen entwickeln

IronFlock bietet eine Entwicklungsumgebung mit den folgenden Bestandteilen, Akteuren und/oder Fähigkeiten:

• Gerätekonfiguration. IoT-Geräte sind einfach einzurichten. Neue IoT-Geräte und -Maschinen können nahtlos an die Messaging-Infrastruktur angeschlossen werden und bieten Authentifizierungsmethoden zur Sicherung der Geräte (IP-Hacking), Over-the-Air-Updates, Synchronisierung von IoT-Geräten, Offline-Pufferung, Registrierung von IoT-Geräten usw.
• App-Entwicklungs-Suite. Entwickler können Anwendungen erstellen, Live-Code bereitstellen und auf die Anwendungen zugreifen, die auf IoT-Geräten laufen.
• Bereitstellung von benutzerdefinierten Anwendungen. Anwendungen haben komplexe Komponenten, und diese Komponenten sind als Mikrodienste in Containern aufgebaut.
• IoT-Geräteverwaltungs-Studio. Behandelt die Konnektivität und Gruppierungen von Geräten. Erleichtert die Bewältigung typischer Herausforderungen bei der Verwaltung von IoT-Geräten.
• Eingebundenes Fachwissen. Reswarm baut auf jahrelanger Erfahrung auf, die in den Bereichen Embedded Programmierung, Data Engineering, Data Science, Backend- und Frontend-Entwicklung gesammelt wurde.

So können Sie Ihre eigene IoT-Lösung durch das Erstellen von Anwendungen (Live-Codierung) direkt auf der Plattform entwickeln und over-the-air auf mehreren IoT-Geräten und Gerätegruppen bereitstellen. Bei der Integration von Data-Science-Funktionen ermöglicht die IoT-Plattform zusätzlich die Vereinheitlichung von IoT-Daten aus mehreren Quellen und heterogenen IoT-Geräten, die Anreicherung mit anderen Informationen, die sofortige (an der Edge) und tiefgehende (in der Cloud) Datenverarbeitung und -analyse sowie die Erstellung von Berichten und Visualisierungen auf der Grundlage dieser Analysen.

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