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Virtualisierung: NFV und SDN machen Produktionsnetze fit für Industrie 4.0

Industrie 4.0 ist laut dem Digitalverband Bitkom das Trendthema des Jahres für die Branche. Erstmals landete die intelligente, umfassend vernetzte Industrieproduktion unter den fünf meistgenannten Hightech-Stichwörtern der jährlichen Bitkom-Trendumfrage. Die Digitalisierung des produzierenden Gewerbes, so der Verband, sei für die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft von existenzieller Bedeutung.

Beispiel eines Virtualisierungsprozesses anhand von „Network Service Chaining“, das heißt Verkettung unterschiedlicher IP-Netz-Funktionen. Bildquelle: © Fraunhofer ESK

Beispiel eines Virtualisierungsprozesses anhand von „Network Service Chaining“, das heißt Verkettung unterschiedlicher IP-Netz-Funktionen.

Allerdings ist Industrie 4.0 noch lange kein Selbstläufer, im Gegenteil: Eine Reihe wirtschaftlicher, politischer und nicht zuletzt technologischer Voraussetzungen muss erfüllt sein, damit Industrie 4.0 auch für deutsche Unternehmen ein Erfolg wird. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Entwicklung der industriellen Produktionsnetze. Bislang bilden diese „Industrial Automation and Control Systems“ (IACS) meist innerhalb eines Unternehmens und eines Standorts abgeschottete Inseln – insbesondere bei kleinen und mittleren Unternehmen.

Eine Flut von Protokollen und Systemen beherrschen

Im Zuge der Verwirklichung von Industrie 4.0 werden sich diese Produktionsstrukturen in Zukunft zu umfassend standort-, firmen- und länderübergreifend vernetzten Systemen entwickeln. Damit müssen sowohl Vielzahl als auch Verschiedenartigkeit von Protokollen und Systemen in der Welt industrieller Produktionsanlagen bewältigt werden. Das wiederum hat Auswirkungen auf das Netzwerkmanagement, das dafür optimiert werden muss. Das gilt vor allem im Hinblick auf die sicherheitsspezifischen Anforderungen an industrielle Produktionsnetze: Da ist einmal die IT-Sicherheit (Security), an die in der Produktion eine ganze Reihe von Zielsetzungen geknüpft ist – vom Geschäftsprozessmanagement über die Qualitätssicherung bis zum Know-how-Schutz.

Gerade in der industriellen Produktion müssen natürlich zum zweiten auch Aspekte der funktionalen Sicherheit, vor allem die Arbeitssicherheit (Safety), berücksichtigt werden.

Dass die Netzwerke als Reaktion auf die neuen Sicherheitsanforderungen zügig durch entsprechende Hardware-Komponenten vollständig neu gestaltet werden, ist aufgrund langer Investitionszyklen nicht zu erwarten. Deshalb werden Maßnahmen diskutiert, die sich auf technischer Ebene auf die Struktur der Produktionsnetze konzentrieren. Hierzu schlägt die Normenreihe IEC 62443 der International Electrotechnical Commission (IEC) vor, die Produktionsnetze in einzelne Zonen und Zellen zu segmentieren. Diese werden an den Übergängen, den so genannten Conduits, durch Security-Appliances wie Firewall und Daten-Dioden geschützt.