Produktionsmaschinen per Edge-Stack angebunden

Vom Shopfloor in die Cloud: der Architekturaufbau eines Edge-Layers
Vom Shopfloor in die Cloud: der Architekturaufbau eines Edge-Layers – Bild: Kontron AIS GmbH

Die Digitalisierung bringt für Produktionsumgebungen drei zentrale Herausforderungen mit sich:

Dezentralisierung und Heterogenität: Unterschiedliche Protokolle und Generationen von Maschinensteuerungen sowie Legacy-IT führen oft zu schwer wartbarer Heterogenität.

Wachsende Sicherheitsrisiken: Mit jedem Endgerät und jeder Schnittstelle vergrößert sich die Angriffsfläche. Besonders kritisch sind Geräte, die ohne sichere Gateways mit der Cloud verbunden sind.

Verwaltung und Updates: Software ist heute auf nahezu jedem Sensor und Gateway im Einsatz. Ohne Update-Strategie steigen Sicherheitsrisiken und der Aufwand zur Erfüllung regulatorischer Anforderungen wie des Cyber Resilience Acts (CRA).

Beispielhafter Edge-Stack aus der Praxis für Fabrikbetreiber, hier mit Kontron-Produkten.
Beispielhafter Edge-Stack aus der Praxis für Fabrikbetreiber, hier mit Kontron-Produkten. – Bild: Kontron AIS GmbH

Edge-Layer als Architekturmodell

Der Edge-Layer setzt bei diesen Herausforderungen an: Er bildet einen strategischen Rahmen, der einfache Integration, Sicherheit, Skalierbarkeit und Wartbarkeit verbindet. Drei Kernprinzipien stehen dabei im Fokus:

Ebenen-Architektur (Layer): Eine Abgrenzung der Funktionen gibt Struktur und Übersichtlichkeit in komplexen Produktionsumgebungen. Standardisierte Datenflüsse und Schnittstellen vereinfachen Integrationen, erhöhen Transparenz, erleichtern internationale Rollouts und beschleunigen die Anbindung neuer Werke oder Fertigungslinien. Außerdem können Innovationen wie KI-Modelle oder zusätzliche Protokolle oft ohne Eingriffe in bestehende Systeme eingebunden werden.

Automatisiertes Update- und Lifecycle-Management: Da heute auf nahezu jedem Sensor und Gateway Software läuft, werden kontinuierliche Aktualisierungen zum Erfolgsfaktor. Ein Edge-Layer-Ansatz kann daher auf automatisierte Prozesse abzielen, die den gesamten Software- und Betriebssystem-Lebenszyklus abdecken – von der Erstinstallation über Updates bis zur Stilllegung. Container-Technologien wie Docker bilden dafür die Grundlage, indem sie reproduzierbare, abgesicherte und skalierbare Software-Rollouts ermöglichen. Das ermöglicht die Verwaltung von tausenden Geräten über mehrere Standorte hinweg.

Sicherheitsmaßnahmen: Sicherheit sollte ein integraler Bestandteil der Edge-Layer-Architektur sein. Gehärtete Betriebssysteme mit verschlüsselten Protokollen, sicherem Remoting und Cloud-Security-Standards können vor externen Angriffen schützen, worauf auch eine Zugriffrechteverwaltung einzahlt.

Gateways als Edge-Basis: Edge-ausgerichtete Industrie-PCs können die Grundlage einer Edge-Architektur bilden. Sie erfassen und bündeln Daten an den Maschinen und Anlagen und überführen sie in benötigte Formate. Das reduziert die Zahl direkter Cloud-Verbindungen, sichert bestehende ab und reduziert die Angriffsflächen. Technologisch setzt der Hardwareanbieter Kontron dafür auf die KBox-Serie oder den AL i.MX8M-Mini, die optional mit dem gehärteten Linux KontronOS ausgeliefert werden. Sicherheits- und Funktionsupdates werden über Software-Container ausgerollt, um große Gateway-Flotten wartbar zu halten.

Echtzeitverarbeitung vor dem Cloud-Upload: Große Datenmengen lassen sich nah an der Maschine auf Gateways oder in Produktionsleitsystemen, wie etwa der eingesetzten MES-Anwendung, voverarbeiten. Das spart Bandbreite der Internetverbindung und reduziert die Latenzen. Das ermöglicht etwa KI-basierte Bildanalysen oder KPI-Berechnungen. Auf lokalen Servern werden die Datenmengen dann aggregiert und analysiert, bevor sie in die Cloud übertragen werden. In der optischen Qualitätskontrolle könnten so Bilddaten mit KI-Algorithmen auf dem Gateway analysiert werden. Das Ergebnis – OK oder NOK – wird an die Cloud gemeldet.

Formate integrieren und ab in die Cloud

Die Stärke des Edge-Layers zeigt sich, wenn die eingesetzte Middleware typische Datenformate integrieren kann, die in einer Produktion zu finden sind. Heutzutage sollten OPC UA, MQTT, REST-APIs und Protokolle wie Modbus mit vergleichbar geringem Aufwand auf Ebene der Fabriksoftware umgewandelt und nutzbar gemacht werden können. Die Cloud schließlich bildet das Rückgrat für Verwaltung und Skalierung. Ohne zentrale Managementfunktionen wären hunderte Gateways und Geräte über verschiedene Standorte hinweg kaum aktuell und sicher zu halten. Kontron bietet beispielsweise eine Plattform an, die Remote-Updates, Monitoring und Flottenmanagement zentral und aus der Ferne ermöglicht. Software steht als Docker-Image bereit und wird automatisch an die angebundenen Geräte verteilt. Diagnose- und Logging-Funktionen helfen dabei, Probleme schnell zu beheben.

2021 DSC 1865 Robin Schubert CMYK 1
Bild: Kontron AIS GmbH

Grundlagen für künstliche Intelligenz

Edge-Layer sind ein praxiserprobtes Konzept für die industrielle Produktion. Denn Daten sind kein Nebenprodukt mehr, sondern das oft entscheidende Ausgangsmaterial für Innovation und Effizienz. Der Edge-Layer hilft, dieses Material sicher und wirtschaftlich zu nutzen. Wer heute strukturiert vorgeht, kann langfristig Integrationsaufwand und Risiken senken, Grundlagen für KI-Anwendungen sowie globale Roll-outs schaffen und nicht selten die eigene Wettbewerbsfähigkeit erhöhen.



  • „Häufig fehlt es noch an klaren Business Cases“

    „Häufig fehlt es noch an klaren Business Cases“

    Boris Otto, Mitglied im Forschungsbeirat Industrie 4.0, Institutsleiter am Fraunhofer-Institut ISST und Professor für Industrielles Informationsmanagement an der Technischen Universität Dortmund, erklärt in einem Interview, wie souveräne Datenräume definiert werden,…

    mehr lesen: „Häufig fehlt es noch an klaren Business Cases“

  • Maschinenbau-Gipfel in Berlin

    Maschinenbau-Gipfel in Berlin

    Am 16. und 17. September findet in Berlin der 15. Deutsche Maschinenbau-Gipfel statt. Zwei Tage voller Inspiration, Innovation und Networking mit dem Who-is-Who des Maschinen- und Anlagenbaus.

    mehr lesen: Maschinenbau-Gipfel in Berlin

  • Critical Manufacturing kauft Convanit

    Critical Manufacturing kauft Convanit

    Critical Manufacturing, ein MES-Anbieter, hat die Übernahme des KI-Spezialisten Convanit bekannt gegeben.

    mehr lesen: Critical Manufacturing kauft Convanit

  • Myfactory übernimmt Griesser EDV

    Myfactory übernimmt Griesser EDV

    Myfactory, Teil des Software-Herstellers Forterro, gibt die Übernahme des langjährigen Partners Griesser EDV mit Sitz in Klagenfurt, Österreich, bekannt.

    mehr lesen: Myfactory übernimmt Griesser EDV

  • SAP will SmartRecruiters übernehmen

    SAP will SmartRecruiters übernehmen

    SAP plant die Übernahme von SmartRecruiters. Wie die Unternehmen nun bekannt gaben, hat der Walldorfer Softwarekonzern eine Vereinbarung zur Übernahme des Spezialisten für Recruiting-Software unterzeichnet.

    mehr lesen: SAP will SmartRecruiters übernehmen

  • EK Robotics stellt Antrag auf vorläufige Eigenverwaltung

    EK Robotics stellt Antrag auf vorläufige Eigenverwaltung

    EK Robotics hat beim zuständigen Amtsgericht Hamburg einen Antrag auf Einleitung eines vorläufigen Insolvenzverfahrens in Eigenverwaltung gestellt.

    mehr lesen: EK Robotics stellt Antrag auf vorläufige Eigenverwaltung

  • Zukunftskongress Logistik – 43. Dortmunder Gespräche

    Zukunftskongress Logistik – 43. Dortmunder Gespräche

    Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML lädt am 9. und 10. September 2025 zum ‚Zukunftskongress Logistik‘.

    mehr lesen: Zukunftskongress Logistik – 43. Dortmunder Gespräche

  • Aucotec feiert 40-jähriges Bestehen

    Aucotec feiert 40-jähriges Bestehen

    Die Aucotec AG feiert ihr 40-jähriges Bestehen. Das Unternehmen mit Sitz in Isernhagen bei Hannover begann mit seinen ersten Produkten Elcad und Ruplan in den 1980er-Jahren und entwickelte später Anwendungen…

    mehr lesen: Aucotec feiert 40-jähriges Bestehen

  • VDMA: Auftragsplus im ersten Halbjahr

    VDMA: Auftragsplus im ersten Halbjahr

    Die Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau verzeichnen ein durchwachsenes erstes Halbjahr.

    mehr lesen: VDMA: Auftragsplus im ersten Halbjahr

  • Vinci Energies übernimmt SP Consulting

    Vinci Energies übernimmt SP Consulting

    Vinci Energies hat am 28. Juli 2025 die SP Consulting GmbH, einen Anbieter von MES/MOM-Software mit Sitz in Ludwigshafen am Rhein, übernommen.

    mehr lesen: Vinci Energies übernimmt SP Consulting

  • Was Mercedes-Benz gegen Produktfälscher tut

    Was Mercedes-Benz gegen Produktfälscher tut

    In Zusammenarbeit mit Zoll-, Gewerbeaufsichts- und Strafverfolgungsbehörden geht Mercedes-Benz weltweit gegen Fälschungen vor.

    mehr lesen: Was Mercedes-Benz gegen Produktfälscher tut

  • Wissenschaftler entwickeln Open-Source-Programm für die Quantenphysik

    Wissenschaftler entwickeln Open-Source-Programm für die Quantenphysik

    Wissenschaftler am Institut für Photonische Quantensysteme (PhoQS) und dem Paderborner Zentrum für Paralleles Rechnen (PC2) der Universität Paderborn haben ein Open-Source-Software-Tool entwickelt, das die Simulation von Lichtverhalten in Quantensystemen ermöglicht.

    mehr lesen: Wissenschaftler entwickeln Open-Source-Programm für die Quantenphysik