Echtzeit-Maschinendaten in der Industrie benötigen eine skalierbare und gut abgesicherte IIoT-Architektur. Von Cloudservices wie AWS oder Azure abhängig zu sein, ist nicht gern gesehen. Denn die Anforderungen an Compliance und Datenschutz sind hoch. Deshalb müssen Unternehmen auf Container-basierte Lösungen setzen. Anders gibt es keine Konformität mit der EU-Regulierung.
IIoT-Lösungen mit Container-Technologie sind die Spezialität von ayedo, den Experten für Managed Kubernetes und IIoT-Integrationen für Industrieunternehmen. Kerngeschäft des Unternehmens ist der Betrieb von komplexen Anwendungen in Containern. Damit sorgt das Unternehmen dafür, dass geschäftskritische Systeme zu jeder Zeit zuverlässig funktionieren.
Die Herausforderung: Warum Unternehmen eine IIoT-Plattform für Kubernetes benötigen
Die moderne, digital gesteuerte Industrieproduktion verarbeitet eine Vielzahl von Echtzeit-Daten. Anschließend leitet eine Software sie sicher an nachgelagerte MES- und ERP-Systeme weiter. Die Integration dieser Daten ist herausfordernd, da die bestehende Infrastruktur oft nicht für moderne, containerisierte Anwendungen ausgelegt ist. Maschinendaten On-Prem und in der Cloud effizient zu verwalten ist aufwändig. Bisherige Lösungen sind entweder zu komplex oder führen zu Compliance-Problemen.
- Besonders schwierig ist die Verbindung zwischen der operativen Technologie (OT) und der IT. OT-Systeme sind oft hochgradig spezialisiert und auf Beständigkeit ausgelegt, während IT-Systeme sich ständig weiterentwickeln.
- Die Compliance zu EU-Standards wie der DSGVO und BSI-Vorgaben ist bei proprietären Cloud-Lösungen nicht immer garantiert. Daher ist eine On-Premise-Lösung oft die bessere Wahl, um Kontrolle über die Datenhaltung und Sicherheitsrichtlinien zu behalten.
- Ein weiteres Risiko liegt in der fehlenden Integration von Echtzeit-Maschinendaten, die zu Produktionsausfällen führen kann. Die IIoT-Plattform muss deshalb robust, ausfallsicher und nahtlos in bestehende Produktionssysteme integriert sein.
Unternehmen benötigen eine flexible, aber sichere Lösung, ohne bestehende Produktionsprozesse zu gefährden oder die Systemstabilität zu beeinträchtigen.
Herausforderungen im Überblick:
– Sichere On-Prem Kubernetes-Cluster für die OT-Integration
– Echtzeit-Übertragung von Maschinendaten mit MQTT
– Hohe Anforderungen an Compliance & Datenschutz (BSI, DSGVO)
– Skalierbare IIoT-Architektur ohne Abhängigkeit von AWS/Azure
Die Lösung: ayedo Managed Kubernetes für Industrie 4.0
Eine sehr gute Lösung für die Verwaltung eines großen Maschinenparks in der Industrie ist eine IIoT-Plattform mit Kubernetes. Kubernetes bietet eine standardisierte, skalierbare und effiziente Verwaltung verteilter Systeme. Die Entscheidung dafür hat vier Gründe.
- Kubernetes erleichtert die Software-Entwicklung und Integration mit externen Dienstleistern.
- Die verteilte Infrastruktur sorgt dafür, dass auch komplexe Anforderungen an Netzwerk, Firewalling und Zugriffskontrolle effizient umgesetzt werden können.
- Kubernetes ist eine skalierbare Plattform, die an vielen Produktionsstandorten ausgerollt werden kann.
- Durch standardisierte Software-Entwicklungsprozesse werden die Betriebskosten gesenkt und die Effizienz der Entwickler-Teams erhöht.
Technische Architektur: Kubernetes, MQTT & Edge Computing
ayedo bietet seinen Kunden eine Managed Kubernetes Plattform, die speziell für Kubernetes On-Prem und Cloud-Hybrid-Lösungen im Industrial IoT entwickelt wurde. Sie ermöglicht es einem Unternehmen, Echtzeitdaten aus der Produktion zu erfassen und an MES/ERP-Systeme weiterzuleiten. Die Hauptaufgabe: Maschinendaten schnell, hochverfügbar und performant bereitzustellen, so dass andere IT-Systeme unmittelbar darauf zugreifen können.
Kubernetes als Basis
Die Architektur besteht aus einem zentralen Management-Cluster sowie mehreren Downstream-Clustern in den Fertigungsstätten. Sie werden über die „ayedo Managed Controlplane“ orchestriert. Der Management-Cluster ist die zentrale Steuerungseinheit. Dort läuft die Entwicklungsplattform des Kunden. Die Downstream-Cluster übernehmen zwei Aufgaben:
- Den produktiven Betrieb von Fachanwendungen (Microservices für die Fertigung).
- Die Entwicklung und das Testing neuer Softwarekomponenten.
Edge Computing
Für Echtzeit-Datenverarbeitung und möglichst niedrige Latenzen müssen die Daten direkt in den Fertigungsstätten verarbeitet werden – Edge Computing genannt. Dafür nutzt das System über mehrere hundert spezialisierte Kubernetes-Worker. Das sind die einzelnen virtuellen Server, auf denen Kubernetes arbeitet.
Diese Worker sind nah an den überwachten Maschinen platziert. So übertragen sie Daten mit minimaler Verzögerung. Zudem bieten sie eine kontrollierte Steuerung der Maschinen: Sie können MES-Befehle sicher in die Produktion übertragen.
Kommunikation über MQTT
Für die Übertragung der Maschinendaten an die IIoT-Plattform wird das MQTT-Protokoll eingesetzt. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein offenes Netzwerkprotokoll für Machine-to-Machine-Kommunikation.
Es ist für den Einsatz in verteilten industriellen Umgebungen konzipiert. MQTT zeichnet sich durch geringe Bandbreitennutzung, hohe Effizienz und zuverlässige Zustellung von Nachrichten aus – auch in unzuverlässigen oder eingeschränkten Netzen.
Sicherheit für Kubernetes
Durch rollenbasiertes Zugriffsmanagement (RBAC) wird sichergestellt, dass nur autorisierte Nutzer auf Daten zugreifen können. Das Policy-Management-Tool Kyverno ermöglicht die Definition und Durchsetzung von Compliance-Vorgaben in Kubernetes-Clustern.
Ergänzend dazu gewährleistet eine lokale Public Key Infrastructure (PKI) die durchgängige Verschlüsselung der Kommunikation. MQTT sorgt für eine sichere Authentifizierung und Autorisierung der Datenströme. Die lückenlose Protokollierung macht alle Ereignisse nachvollziehbar.
Compliance & Sicherheit: DSGVO-konforme Cloud-Strategie
Die IIoT-Plattform von ayedo ermöglicht eine Cloud-Strategie mit hohen Sicherheits- und Compliance-Standards, die sich an Compliance-Anforderungen wie NIS2, BSI-Grundschutz oder der DSGVO orientiert. Die Entscheidung für eine On-Premise-Architektur sorgt dafür, dass sämtliche Daten innerhalb des Unternehmens verbleiben. Dadurch lassen sich alle Vorgaben einhalten.
Diese Architektur für Kubernetes On-Prem nutzt das Zero-Trust-Prinzip. Dabei wird jeder Zugriff auf Daten geprüft und im Rahmen definierter Sicherheitsrichtlinien freigegeben. Das verstärkt die gesamte Sicherheitsarchitektur und verringert Angriffsflächen.
Zudem kann Kubernetes als Managed Service genutzt werden. Eine solche Managed Kubernetes Lösung vereinfacht die Verwaltung und Wartung der Infrastruktur, da der Anbieter die Cluster betreibt und wartet sowie Updates bereitstellt. Auf diese Weise profitieren Unternehmen von den Vorteilen der Kubernetes-Orchestrierung, ohne den operativen Aufwand zu tragen. Dies ist besonders für hybride Cloud-Modelle interessant.
Ergebnisse und Vorteile für Industrieunternehmen
Die Einführung einer IIoT-Plattform mit Kubernetes hat viele Vorteile für Industrieunternehmen. Echtzeit-Maschinendaten werden sicher verwaltet und effizient integriert, die Kommunikation zwischen operativer Technologie und IT verbessert sich, dadurch bleiben Produktionsprozesse stabil.
Eine Managed Kubernetes-Lösung reduziert den Wartungsaufwand, sodass Unternehmen sich auf ihr Kerngeschäft konzentrieren können. Diese Infrastruktur ist skalierbar, funktioniert On-Premise und in hybriden Clouds. Anwendungen lassen sich damit schneller bereitstellen, geschäftskritische Systeme sind jederzeit verfügbar. Eine Datenübertragung mit MQTT wird mit einer Public Key Infrastructure (PKI) für maximale Systemsicherheit verschlüsselt.
Die Kombination aus Kubernetes, Edge Computing und MQTT schafft eine zukunftssichere IIoT-Architektur. Unternehmen erhalten damit eine skalierbare, sichere Lösung, die ihre Produktivität steigert und höchste Sicherheits- und Compliance-Standards wie die DSGVO und BSI-Grundschutz erfüllt. Sie können diese ayedo-Lösung in Aktion erleben! Erfahren Sie, wie unsere Kunden ihre IoT-Projekte mit maximaler Sicherheit & Flexibilität realisieren.
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Ergebnisse im Überblick:
– Erfolgreiche On-Prem Kubernetes-Integration für Industrial IoT
– Echtzeit-Datenübertragung & Verarbeitung mit MQTT & Kubernetes
– Höhere Produktionsstabilität durch automatisierte Microservices
– 100 % DSGVO-, NIS2- und BSI-konform, ohne US-Cloud-Anbieter
