Informationstechnologie (IT) vs. Operationelle Technologie (OT)

In der Fertigung gab es traditionell zwei getrennte Technologiedomänen: Informationstechnologie (IT) und operationelle Technologie (OT). Beide sind für den Erfolg von Fertigungsprozessen von entscheidender Bedeutung. Es gibt jedoch wesentliche Unterschiede in der Funktionalität der beiden Systeme und in den Schwerpunkten der jeweiligen Teams.

Angesichts des wachsenden Drucks zur Verbesserung der Produktivität, Erhöhung der Agilität und Einführung neuer Technologien wie KI erweist sich die Trennung zwischen IT und OT zunehmend als Nachteil. Die Integration dieser beiden Domänen ist längst keine rein technische Herausforderung mehr, sondern eine strategische Notwendigkeit.

Hier beleuchten wir die wesentlichen Unterschiede zwischen IT und OT in der Fertigung, die Ursachen für das Fortbestehen dieser Kluft und die treibenden Faktoren für die dringende Notwendigkeit einer Konvergenz bei Sicherheitskontrollen.

Worauf konzentrieren sich IT- und OT-Teams?

Bevor wir beginnen, ist es wichtig, die Unterschiede zu verstehen und diese beiden Technologiedomänen klar voneinander zu trennen.

Kurz gefasst:

• IT-Teams befassen sich in Industrieprozessen primär mit Datenerfassung und -verwaltung, Software, Netzwerken und der IT-Infrastruktur.
  Systeme wie Enterprise-Resource-Planning (ERP), Datenanalyse, digitale Kommunikation, Cybersicherheit sowie Prozessleittechnik und Datenerfassung (SCADA) fallen in der Regel in den Verantwortungsbereich der IT. 
• OT-Teams konzentrieren sich auf die Steuerung und Überwachung physischer Prozesse und Geräte (wie Arbeitsplätze, Maschinen und Robotik) in industriellen Umgebungen. Die OT betreut unter anderem Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), die die Bewegung einer Fertigungslinie steuern, sowie IoT-Sensoren, die Daten zwischen Maschinen zur Koordination von Abläufen austauschen.

Unterschiede zwischen OT- und IT-Netzwerken

Die Infrastrukturen von OT- und IT-Netzwerken weisen ähnliche Elemente auf, wie etwa Router oder WLAN-Technologie. Dennoch unterscheiden sie sich hauptsächlich in ihrem Verwendungszweck. Hier sind einige der wichtigsten Unterschiede:

CIA vs. AIC

Diese Systeme priorisieren Prozesse in unterschiedlicher Reihenfolge. Die IT priorisiert Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit. Bei der OT verhält es sich genau umgekehrt: an erster Stelle steht die Verfügbarkeit, gefolgt von der Integrität und schließlich der Vertraulichkeit.

Lebenszyklen

Die IT-Abteilung ersetzt ihre Ausrüstung in der Regel alle drei bis fünf Jahre, während OT-Hardware meist 10 bis 15 Jahre oder länger im Einsatz bleibt.

Echtzeitanforderungen

OT-Netzwerke müssen Daten unmittelbar verarbeiten, um eine effektive industrielle Steuerung zu gewährleisten. Andernfalls drohen in Ihrem Werk oder Produktionsbereich Sicherheitsvorfälle, Anlagenschäden und Ausschuss (was erhebliche finanzielle Folgen nach sich zieht).

Andererseits können IT-Netzwerke häufig Datenpakspitzen wie große Dateiübertragungen verarbeiten und tolerieren sogar längere Verzögerungen.

Sicherheit und Auswirkungen

Wie bereits erwähnt, können Ausfälle im OT-Bereich zu Personenschäden sowie physischen und ökologischen Schäden führen. Ausfälle in der IT führen hingegen typischerweise nur zu Datenverlusten oder finanziellen und operativen Störungen.

Silos zwischen Informationstechnologie und operationeller Technologie

Historisch gesehen entstanden IT- und OT-Silos, weil wesentliche Unterschiede in ihren Prioritäten dazu führten, dass die beiden Abteilungen mit unterschiedlichen – und oft inkompatiblen – Technologien, Protokollen und Prozessen arbeiteten.

Hier sind einige der Bereiche in der Fertigung, in denen IT und OT unterschiedliche Ansätze und Standards verfolgen.

Cybersicherheitsvorkehrungen

Die Prävention von Cyberbedrohungen und unbefugtem Zugriff ist in industriellen Umgebungen ein zentrales Anliegen, das sowohl von der IT- als auch von der OT-Sicherheit adressiert wird, wobei jedoch jede Seite im Hinblick auf ihre jeweiligen Betriebssysteme andere Endziele verfolgt. IT-Sicherheitsmaßnahmen schützen digitale Vermögenswerte, was in den meisten Fällen bedeutet, dass sensible Daten vor Diebstahl oder Verlust geschützt werden. Die OT-Sicherheit hingegen legt den Schwerpunkt auf die Zuverlässigkeit und Genauigkeit physischer Geräte mit dem Ziel, Schäden in der Fertigung zu reduzieren oder Produktionsausfallzeiten zu minimieren.

Sie können sich daher vorstellen, dass IT- und OT-Teams grundlegend unterschiedliche Ansätze in Bezug auf Sicherheitssysteme und -protokolle verfolgen. Zum Beispiel:

• Im IT-Bereich ist es gängige Praxis, neuere, modernere Software und Sicherheitspatches einzusetzen, um Schwachstellen zu beheben und das Risiko von Cyberbedrohungen und unbefugtem Zugriff zu minimieren.
• Im OT-Bereich sind OT-Anlagen in Fabriken oft 15 bis 20 Jahre im Einsatz, wodurch sie ohne ordnungsgemäße Wartung anfälliger für Cyberbedrohungen sind. Darüber hinaus zögern OT-Fachleute, die eine Beeinträchtigung der Verfügbarkeit industrieller Anlagen befürchten, häufig bei der Bereitstellung von Patches.

Datenverarbeitung

Die IT konzentriert sich auf umfassendere geschäftliche Datenanforderungen und Kommunikation. Zu den Prioritäten gehören Datenerfassung, -speicherung, -integrität, -analyse und -schutz. Die OT hingegen priorisiert die physische operative Effizienz und überwacht den aktuellen Zustand von Maschinen in Echtzeit, um Veränderungen zu erkennen, die sich auf die Produktion auswirken könnten.

IT und OT verarbeiten Daten über verschiedene Systeme hinweg mit entgegengesetzten Softwarestandards:

• Die IT stützt sich auf vernetzte Systeme und neuere Software, um wichtige Erkenntnisse aus Daten zu gewinnen, die umfassende unternehmerische Entscheidungen unterstützen. 
• Die OT stützt sich häufig auf ältere industrielle Steuerungssysteme (ICS) und historische Daten, die auf älterer Hardware und Software gespeichert sind, um die Betriebskontinuität innerhalb des OT-Netzwerks sicherzustellen. Es ist schwierig, diese proprietären OT-Systeme mit den moderneren Anforderungen der IT zu integrieren, insbesondere wenn man die Sicherheitswerkzeuge berücksichtigt, die für eine effektive Datenverarbeitung erforderlich sind.

Treibende Faktoren hinter der IT/OT-Konvergenz

Die vierte industrielle Revolution oder Industrie 4.0 hat die Art und Weise, wie Unternehmen ihre historisch getrennten IT- und OT-Funktionen betrachteten, grundlegend verändert. Als Hersteller die Industrie 4.0 und die digitale Transformation einführten, wurde offensichtlich, dass sie Unternehmenssysteme und -daten (d. h. die IT) mit Systemen, Geräten und Daten der operativen Ausrüstung (d. h. der OT) integrieren mussten.

Die IT/OT-Konvergenz hat sich seither als entscheidende Säule von Industrie 4.0 und als fundamentale Fähigkeit für Hersteller erwiesen, die ihre Abläufe digitalisieren, vernetzen und optimieren möchten. Diese Konvergenz wird nicht nur durch das Versprechen operativer Effizienz vorangetrieben, sondern auch durch die Notwendigkeit größerer Agilität, Rückverfolgbarkeit und Entscheidungsfindung in Echtzeit.

Da Produktionsumgebungen immer komplexer werden und sich die Kundenerwartungen in Richtung größerer Individualisierung und schnellerer Lieferung verändern, benötigen Hersteller vereinheitlichte Systeme, die eine durchgängige Transparenz von der Fertigung bis zum Top-Management bieten. Die Integration von OT- und IT-Netzwerken ermöglicht es Unternehmen, Datensilos aufzubrechen, schneller auf Störungen zu reagieren und anpassungsfähigere, autonome Fertigungsökosysteme zu schaffen.

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Vorteile der IT/OT-Konvergenz

Die engere Zusammenführung von IT und OT verbessert nicht nur die Konnektivität. Sie erschließt messbaren Geschäftswert. Wenn Informationssysteme und operative Technologien Hand in Hand arbeiten, erhalten Hersteller Einblicke, die in isolierten Umgebungen zuvor nicht zugänglich waren. Echtzeitdaten aus der Fertigung können nun in strategische Entscheidungen einfließen und es Teams ermöglichen, proaktiver, agiler und effizienter zu agieren.

Hier sind einige Vorteile, die den geschäftlichen Nutzen der IT/OT-Konvergenz verdeutlichen:

• Verbesserte operative Effizienz: Die Integration von IT- und OT-Systemen verschafft Fabriken einen ganzheitlicheren Überblick über ihre Abläufe. In der Fertigung erfassen Sensoren an Internet-of-Things(IoT)-Geräten Echtzeitdaten zur Leistung der Produktionsanlagen, einschließlich Parametern wie Temperatur, Druck, Vibration und Taktzeit (als Teil der OT). IT-Systeme können diese Daten analysieren und nutzen, um unternehmerische Entscheidungen zu fundieren und zu verbessern.
• Reduzierte Ausfallzeiten: Durch die Analyse von Maschinendaten (OT) können IT-Systeme vorhersagen, wann eine Wartung erforderlich ist. Wenn beispielsweise ein Sensor feststellt, dass die Temperatur einer Maschine einen bestimmten Bereich überschreitet (OT), kann die IT mithilfe von Kommunikationsprotokollen dabei helfen, den Schweregrad des Zustands und die entsprechenden Maßnahmen zu bestimmen. Dies versetzt Teams in die Lage, Probleme zu beheben, bevor die Ausrüstung ausfällt, und trägt so zur Reduzierung ungeplanter Ausfallzeiten bei.
• Gesteigerte Produktivität: Kombinierte Datenanalysen sowohl aus IT- als auch aus OT-Systemen helfen Herstellern, Engpässe zu erkennen und Prozesse zu optimieren – wie etwa die Implementierung einer proaktiven Wartungsplanung für Maschinen –, um die Produktivität und den Ausstoß zu verbessern. 
• Verbesserte Qualität: Wenn Hersteller detaillierte Maschinendaten mit umfassenderen Unternehmenssystemen (wie ERP) verknüpfen, können sie besser nachvollziehen, wie Produkte hergestellt werden und wie sich Materialien verhalten. Dies führt zu besseren Produktdesigns, einer effizienteren Produktion und qualitativ hochwertigeren Ergebnissen.

Jedes Mal, wenn eine Verbesserung vorgenommen wird, fließen die Daten über diese Verbesserung zur Gewinnung künftiger Erkenntnisse wieder in das vernetzte System ein. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die kontinuierliche Verbesserung und Innovation.

Herausforderungen der IT- und OT-Konvergenz

Während die IT/OT-Konvergenz zunehmend als notwendiger Ansatz für die intelligente Fertigung anerkannt wird, ergeben sich aufgrund der wesentlichen Unterschiede zwischen beiden Bereichen Integrationsherausforderungen. Dazu gehören:

• Inkompatible Technologie: Viele OT-Systeme sind jahrzehntelang alt, was bei der Verbindung mit moderneren IT-Systemen und OT-Geräten zu Interoperabilitätsproblemen führt.
  
• Funktionale Zusammenarbeit: Gemeinsame Ziele zwischen IT- und OT-Teams waren in der Vergangenheit keine gängige Praxis. Das Aufbrechen dieser Silos erfordert einen organisatorischen Wandel, was Zeit und das Engagement der Führungsebene erfordert.
• Cybersicherheitsrisiken: Mehr vernetzte Geräte, IoT-Sensoren und Steuerungssysteme in Industrienetzwerken schaffen potenzielle Einstiegspunkte für unbefugten Zugriff auf kritische Infrastrukturen. Herkömmliche IT-Bedrohungen wie Malware und Ransomware könnten sich leichter auf physische Abläufe ausbreiten, kritische Produktionsprozesse stören oder unsichere Bedingungen verursachen.

Bewährte Verfahren zur Überbrückung des wesentlichen Unterschieds zwischen IT und OT

Angesichts ihrer Unterschiede erfordert eine erfolgreiche IT/OT-Konvergenz eine sorgfältige Strategie und Planung. Von Technologie und Infrastruktur bis hin zum Change Management gehören zu den bewährten Verfahren:

• Systeme und Technologie: Es gibt zahlreiche Lösungsanbieter, die den Prozess der Integration älterer OT-Systeme in neuere IT-Infrastrukturen erleichtern. Diese Plattformen bieten Möglichkeiten, verschiedene Datenquellen von IoT-Geräten bis hin zu Edge- und Cloud-Systemen zu integrieren und Einblicke sowie Transparenz zu zentralisieren.
• Organisatorischer und kultureller Wandel: Die Überwindung von Widerständen erfordert die Förderung einer Kultur, die datengestützte Entscheidungsfindung priorisiert. Hersteller können Gemeinsamkeiten zwischen IT- und OT-Teams hervorheben und Programme ins Leben rufen, um neue Fähigkeiten, Fachwissen und Möglichkeiten für Mitarbeiter in dieser zusammengeführten Umgebung zu entwickeln.
• Datenmanagement und Governance: Die Erstellung robuster Data-Governance-Frameworks ist unerlässlich, um die Wahrung von Datenqualität und -konsistenz sowie Datenschutz und regulatorischer Compliance sicherzustellen.
• Sicherheitsinfrastruktur: Es versteht sich von selbst, dass Hersteller geeignete Sicherheitsmaßnahmen für die IT/OT-Konvergenz implementieren müssen, um kritische Infrastrukturen zu schützen und ein sicheres elektronisches Datenmanagement zu gewährleisten. Dazu gehören regelmäßige Sicherheitsüberprüfungen und eine Zero-Trust-Richtlinie (eine Art Sicherheitsrahmen, der auf dem Prinzip „Niemals vertrauen, immer verifizieren“ basiert) in IT- und OT-Umgebungen.
  

Navigieren in der neuen IT- und OT-Landschaft

Die IT/OT-Konvergenz ist ein heiß diskutiertes Thema, seit das Konzept von Industrie 4.0 Fuß gefasst hat, angetrieben durch Fortschritte bei SCADA-Systemen und IIoT-Technologien. In jüngerer Zeit beschleunigen Fortschritte bei KI und Automatisierung diese Bemühungen. Beispielsweise können große Sprachmodelle (LLMs) verwendet werden, um komplexe Daten aus IT- und OT-Systemen abzufragen. KI kann zudem dabei helfen, bestimmte Elemente der Cybersicherheit zu automatisieren – ein Bereich, der auf OT-Seite derzeit unter einem Mangel an Fachkräften leidet.

Die meisten sind sich einig, dass das erfolgreiche Aufbrechen von IT- und OT-Silos eine Herkulesaufgabe ist, die eine Zusammenarbeit bei Sicherheitskontrollen und Kommunikationsprotokollen erfordert. Da jedoch KI und neue Technologien die digitale Transformation dringlicher machen, ist Untätigkeit keine Option mehr.