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Mentor Embedded Portfolio

Tools zum Managen von Industrie 4.0

Der Artikel beschreibt drei Schlüsselkategorien von Werkzeugen, die den IoT-Architekturen der nächsten Generation helfen sollen, ihre Versprechen einzuhalten. Zwar beginnt die Industrie, diese Anforderungen (wenn auch fragmentiert) in Angriff zu nehmen, doch müssen Gerätehersteller diese Anforderungen ganzheitlicher betrachten. Zu diesen drei Werkzeugkategorien gehören sichere Updates für Betriebssystem, Firmware und Anwendungen der Geräte, Ferndatendiagnose und Systemzustandsüberwachung sowie der Digitale Zwilling der Geräte.

Die Vernetzung der heutigen IIoT-Architektur - von winzigen Endknoten und Sensoren über das Smart-Gateway bis hin zur Cloud. (Bild: Mentor Graphics (Deutschland) GmbH)

Die Vernetzung der heutigen IIoT-Architektur – von winzigen Endknoten und Sensoren über das Smart-Gateway bis hin zur Cloud (Bild: Mentor Graphics (Deutschland) GmbH)

Die Anpassung an Industrie 4.0 bedeutet, dass alles verbunden werden muss. Gateways, Edge-Devices, intelligente Sensoren, einfache Sensoren, Endknoten und sogar lokale Server: Alle sind bis zu einem gewissen Grad damit beschäftigt, Daten zu sammeln, zusammenzufassen, zu verarbeiten und an einzelne oder mehrere Cloud-Backends zu senden (Bild 1). Mit zunehmender Anzahl und Art der angeschlossenen Geräte steigt die Komplexität der IIoT-Topologien. Die Implementierung und Verwaltung eines IIoT-Systems wird dadurch zu einer echten Herausforderung, bei denen Tools wichtige Hilfestellung leisten. Für die Zwecke dieses Artikels nehmen wir an, dass die grundlegenden Elemente einer IIoT-Architektur existieren und funktionsfähig sind. Zu diesen Elementen gehören die sichere Konnektivität und das Onboarding von Geräten sowie grundlegende Aufgaben wie die Konfiguration des Geräts für den Basisbetrieb (Benennung, Einstellung der lokalen Sprache und Zeitzone usw.) und die Ausführung grundlegender Steuerbefehle wie Remote-Reset, Konfigurations-Download und Wiederherstellung der Werkseinstellungen. Außerdem gehen wir davon aus, dass diese Fähigkeiten vollständig in der gesamten IIoT-Topologie implementiert sind (Bild 2).

Sichere Updates

Sobald eine Funktion zum Management der Geräte vollständig implementiert ist, muss der Anwender komplexere Operationen wie Geräte-Updates und -wartung in Betracht ziehen. Dazu gehören Anwendungs- und Betriebssystem-Updates, Patches, Firmware-Rollbacks und Flotten-Rollouts. Tools für sichere Updates beinhalten eine Kombination aus Entwicklungs- und Testwerkzeugen für das Embedded-Gerät, die in Verbindung mit den Backend-Aktualisierungs-Tools arbeiten. Wenn der Anwender Linux als Laufzeitplattform verwendet, gibt es bestimmte Funktionen, die er zu seinem Vorteil nutzen kann. Da Linux Open Source Software (OSS) ist, bietet es eine reiche Auswahl an Möglichkeiten. Z.B. verfeinern aktive Communities ständig den Linux-Kernel, wenn es um Betriebssystem-Updates und Patches geht. Die Hersteller wollen für ihre Geräte relevante Patches, Korrekturen bei Sicherheitsfehlern und Anwendungs-Updates bereitstellen, die leistungsstarke Entwicklungs- und Debugging-Tools erfordern. Um die Sicherheit zu gewährleisten, benötigen sie Tools, mit denen sie Code signieren und verschlüsseln können, um ihn herunterzuladen, zu authentifizieren, zu validieren und auf dem Embedded-Gerät zu installieren. Standardinfrastruktur innerhalb des Linux-Kernels wie der SWUpdate-Agent, ermöglicht es, sichere Software-Updates an einzelne Geräte in der gesamten IIoT-Infrastruktur zu senden. Viele Cloud-Backend-Anbieter stellen ein Embedded-SDK mit Software-Hooks zur Verfügung, die, sobald sie auf dem Embedded-Gerät implementiert sind, von den Backend-Tools genutzt werden können.

Eine Gerätemanagementstrategie muss alle Gateways, Endgeräte und möglicherweise mehrere Cloud-Backends berücksichtigen. Idealerweise würde die Lösung eine Art Dashboard für die Benutzeroberfläche enthalten, um Interaktionen einfach zu überwachen. (Bild: Mentor Graphics (Deutschland) GmbH)

Eine Gerätemanagementstrategie muss alle Gateways, Endgeräte und möglicherweise mehrere Cloud-Backends berücksichtigen. Idealerweise würde die Lösung eine Art Dashboard für die Benutzeroberfläche enthalten, um Interaktionen einfach zu überwachen. (Bild: Mentor Graphics (Deutschland) GmbH)

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