Was ist ein Cyber Physical System?

 

Im Zusammenhang mit Industrie 4.0, Digitalisierung und dem Internet of Things werden immer wieder Cyber Physical Systems genannt. In diesem Artikel geht es darum, was das ist und warum es wirtschaftlich interessant ist.

 

Ein einfaches Beispiel für ein Physical System oder Physisches System ist eine Lampe. Ihre Funktion ist, bei Einschalten Licht bereitzustellen. Es gibt verschiedene Technologien, um die Funktion umzusetzen – Öl, Gas, Elektrizität, normale Glühbirne, LED. Zum Einschalten kann ich ein Feuerzeug, Streichholz, einen Lichtschalter oder eine Fernbedienung verwenden. Es bleibt ein physisches System mit einer Funktion, die durch direkte Aktivität eines Menschen, oder vorherige zeitliche Programmierung, ausgelöst wird.

 

Wenn diese Lampe nun elektronische Zusatzfunktionen erhält, kommt „Cyber“ zum „Physical“ hinzu. Nehmen wir einen Entfernungssensor, einen Bewegungssensor und einen Helligkeitssensor und vernetzen die Lampe über eine SIM Karte. Dann binden wir sie in eine IoT Plattform ein und definieren ein paar Regeln, z.B.

  • „Wenn es dunkel wird zwischen 16 und 22 Uhr, schalte das Licht an“.
  • „Schalte das Licht um 22 Uhr aus, aber wenn sich ein Fußgänger auf weniger als 50m nähert, schalte es wieder ein.“
  • „Wenn es hell wird, schalte das Licht aus.“
  • „Wenn eine LED Leuchte kaputtgegangen ist, bestelle einen Techniker.“
  • „Wenn der Parkplatz vor dir frei ist, setze die Anzeige in der App auf Grün“.

 

Über ein paar Sensoren und eine Vernetzung, sowie die Einbindung in entsprechende Software, hat die Lampe Zusatzfunktionen bekommen, die deutlich erweiterbar sind. Das macht sie zu einem Cyber Physical System, da die Zusatzfunktionen nicht mehr rein mechanisch sind, sondern Software-gesteuert. Die Lampe kann kommunizieren und zu verschiedenen Prozessen Wert beisteuern. Wenn ich das Gleiche mit Anlagen und Werkzeugmaschinen mache, habe ich eine Smart Factory und Industrie 4.0.

 

Wirtschaftliche Relevanz

 

Wenn ich aus einer normalen Lampe eine Smart Lighting Lösung mache, kann ich die Funktionalitäten ganz anders verkaufen. Der Kundennutzen ist höher und anders. Wenn ein Verbraucher früher eine Lampe kaufte, bezahlte er einmal für die Funktionalität „Licht“. Heute kann ich ihm z.B. zusätzlich die Funktion „Einbrecher erkennen und Polizei rufen“ verkaufen, gegen eine kleine monatliche Gebühr. Zusätzlich könnte ich ihm die Funktion „Strom sparen“ verkaufen – durch automatisches Ausschalten der Lampe, wenn niemand im Raum ist.

 

Dieses Prinzip ist auch auf B2B übertragbar. Das Lampenbeispiel kann auf Büros übertragen werden, aber jede beliebige Maschine, z.B. Bagger oder Müllaster, kann elektronische „Cyber“ Zusatzfunktionen bekommen. Hier liegen die Grenzen nur in der Kreativität und dem wirtschaftlichen Nutzen, den man erzeugen kann.

 

Mit dem Zusatznutzen kommen jedoch Zusatzgefahren. Eine Lampe, die nur „Ein“ und „Aus“ auf Befehl kann, ist nicht hack-bar. Zerstörbar ja, aber die Auswirkung der Zerstörung ist nur bei der einen Lampe. Ein vernetztes Ding kann jedoch über das Netz gehackt werden, und dann kann es zum Hacken des gesamten Netzwerks genutzt werden. Der potentielle Gesamtschaden ist deutlich höher als bei der Zerstörung einer einzelnen Lampe. Deshalb ist es extrem wichtig, bei IoT Projekten, die zu Cyber Physical Systems führen, die Sicherheit von Anfang an mit einzuplanen. Architektur und Technologien für sichere Implementierungen sind vorhanden, doch müssen Sie etwas höhere Kosten dafür in Kauf nehmen. Doch können Sie es sich leisten, gehackt zu werden?

 

Mehr dazu im nächsten Beitrag.

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