10 Anwendungsfälle für OT-IT-Konvergenz in Industrie 4.0
- Johannes Humbert
- vor 13 Minuten
- 28 Min. Lesezeit
Die Verbindung von Operational Technology (OT) und Information Technology (IT) verändert die deutsche Industrie. Durch die Integration von Produktionssystemen und IT-Plattformen entstehen neue Möglichkeiten, Prozesse effizienter zu gestalten, Kosten zu senken und innovative Geschäftsmodelle zu entwickeln. Hier sind 10 konkrete Anwendungsfälle, die zeigen, wie Unternehmen von der OT-IT-Konvergenz profitieren können:
Predictive Maintenance: Anlagenzustände in Echtzeit überwachen, Ausfälle vorhersagen und Wartungskosten um bis zu 30 % senken.
Echtzeit-Transparenz und OEE-Monitoring: Produktionsdaten live verfolgen, Prozesse optimieren und die Gesamtanlageneffizienz (OEE) um 10–20 % steigern.
Energie- und Ressourcenmonitoring: Verbrauchsdaten erfassen, Energieverluste reduzieren und bis zu 20 % Energiekosten sparen.
Digitales Qualitätsmanagement: Automatisierte Prüfungen und Rückverfolgbarkeit minimieren Ausschuss und Nacharbeit.
Vernetzte Logistik: Effizientere Lager- und Transportprozesse durch Echtzeitdaten und Automatisierung.
Remote Access und Monitoring: Maschinen aus der Ferne warten und Servicekosten um fünf- bis sechsstellige Beträge senken.
Produktionsplanung mit Live-Feedback: Dynamische Anpassung von Plänen durch Echtzeitdaten, um Engpässe zu vermeiden.
Condition Monitoring: Kritische Infrastruktur kontinuierlich überwachen und ungeplante Ausfälle um bis zu 50 % senken.
Datengetriebene Geschäftsmodelle: Pay-per-Use und Performance-basierte Verträge ermöglichen neue Einnahmequellen.
Integrierte Sicherheit: Cybersecurity und Compliance-Überwachung schützen vernetzte Produktionssysteme.
Die OT-IT-Konvergenz ist der Schlüssel, um in der Industrie 4.0 wettbewerbsfähig zu bleiben. Unternehmen, die jetzt in diese Integration investieren, sichern sich Vorteile in Effizienz, Nachhaltigkeit und Sicherheit.
1. Predictive Maintenance für kritische Anlagen
Predictive Maintenance, also die vorausschauende Instandhaltung, gehört zu den effektivsten Anwendungen der OT-IT-Konvergenz in deutschen Industrieunternehmen. Im Gegensatz zu klassischen Wartungsansätzen, die entweder zeitbasiert oder reaktiv nach einem Ausfall erfolgen, ermöglicht Predictive Maintenance eine zustandsbasierte Überwachung von Anlagen in Echtzeit. Durch die Kombination von OT-Daten aus Sensoren, Steuerungen und SCADA-Systemen mit IT-gestützten Analyseplattformen können Ausfälle vorhergesagt werden, bevor sie tatsächlich eintreten.
Wie funktioniert Predictive Maintenance?
Die technische Basis bildet eine dreistufige Architektur:
Auf der OT-Ebene erfassen Sensoren kontinuierlich Zustandsdaten wie Vibration, Temperatur, Stromaufnahme, Drehzahlen und Schaltzyklen direkt an den Anlagen.
Diese Daten werden über Gateways und Edge-Plattformen vorverarbeitet und mit standardisierten Protokollen wie OPC UA, Modbus oder PROFINET an die IT-Ebene übermittelt.
In der IT analysieren Machine-Learning-Modelle die Daten, gleichen sie mit historischen Störungs- und Wartungsinformationen aus ERP- oder MES-Systemen ab und berechnen Ausfallwahrscheinlichkeiten. Überschreitet ein Anomalie-Score einen definierten Schwellenwert, wird automatisch ein Wartungsauftrag im CMMS- oder ERP-System ausgelöst.
Wirtschaftliche Vorteile
Deutsche Unternehmen, insbesondere in der Fertigungsindustrie, berichten von erheblichen Einsparungen und Effizienzgewinnen:
Ungeplante Ausfallzeiten sinken um 30–50 %.
Wartungskosten reduzieren sich um 20–30 %.
Die Gesamtanlageneffizienz (OEE) verbessert sich um 10–20 %.
Diese Vorteile entstehen durch die Reduzierung von Notfalleinsätzen, geringere Sicherheitsbestände bei Ersatzteilen und weniger produktionsbedingte Stillstände. Zudem verbessern sich Termintreue und Durchlaufzeiten, was sich positiv auf Umsatz, Margen und Kundenzufriedenheit auswirkt.
Anwendungsbereiche
Predictive Maintenance findet in unterschiedlichen Branchen Anwendung:
Diskrete Fertigung: Maschinenbauer und Automobilzulieferer überwachen Spindeln, Roboterachsen oder Pressen anhand von Schwingungs- und Temperaturdaten, um Werkzeugbrüche oder Linienstillstände frühzeitig zu verhindern.
Prozessindustrie: Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaunternehmen nutzen Sensorik, um Pumpen, Kompressoren und Wärmetauscher zu überwachen und geplante Stillstandszeiten optimal zu nutzen.
Logistik: Fördertechnik, fahrerlose Transportsysteme (FTS) und Kältetechnik werden überwacht, um hohe Verfügbarkeiten in Verteilzentren und der Kühllogistik sicherzustellen.
Diese Anwendungsfälle dienen als Grundlage für datenbasierte Geschäftsmodelle, die Unternehmen neue Einnahmequellen eröffnen.
Predictive Maintenance und Industrie 4.0
Predictive Maintenance trägt direkt zu den Zielen von Industrie 4.0 bei: Vernetzte Maschinen, durchgängige Datenflüsse und datenbasierte Entscheidungen werden zur Realität. Produktionsprozesse werden transparenter und flexibler, Störungen schneller behoben, und Optimierung wird zum Standard. Zusätzlich entstehen neue Geschäftsmodelle wie Predictive-Maintenance-as-a-Service, Pay-per-Use-Angebote oder garantierte Verfügbarkeiten, die Maschinenbauer und Serviceanbieter ihren Kunden anbieten können.
Herausforderungen und Anforderungen
Für eine erfolgreiche Implementierung sind hochwertige Daten entscheidend. Dazu gehören:
Hochfrequente, synchronisierte Zustandsdaten mit Millisekunden- bis Sekundenauflösung.
Historische Störungs- und Wartungsdaten aus MES- oder ERP-Systemen, um Muster zu erkennen und Machine-Learning-Modelle zu trainieren.
In Deutschland spielen Normen und Regularien eine wichtige Rolle. DIN- und VDI-Richtlinien definieren Standards für Messgrößen, Intervalle und Dokumentation. Betreiber kritischer Infrastrukturen (KRITIS) müssen zudem die Vorgaben des BSI zur OT-Sicherheit einhalten.
Cybersecurity als Schlüssel
Die Verbindung von OT- und IT-Systemen erhöht die Angriffsfläche für Cyberbedrohungen erheblich. Ein robustes Sicherheitskonzept ist daher unerlässlich. Wichtige Maßnahmen umfassen:
Segmentierte Netzwerke gemäß IEC 62443.
Gehärtete Gateways und strikte Authentifizierungs- und Rollenmodelle.
Überwachung des Netzwerkverkehrs und Anomalieerkennung speziell für OT-Protokolle.
Remote-Zugriffe ausschließlich über gesicherte VPN-Verbindungen und Jump-Server mit klar definierten Freigabeprozessen.
Zusammenarbeit als Erfolgsfaktor
Der Erfolg von Predictive Maintenance hängt von interdisziplinären Teams ab. Experten aus Instandhaltung, Produktion, IT und Datenanalyse müssen zusammenarbeiten, um Datenqualität, Prozessoptimierung und die Pflege der Machine-Learning-Modelle sicherzustellen. Nur so lassen sich die Potenziale dieser Technologie voll ausschöpfen.
2. Echtzeit-Transparenz in der Produktion und OEE-Monitoring
Echtzeit-Transparenz in der Produktion zeigt, wie die Verbindung von OT- und IT-Systemen das Fertigungsmanagement revolutioniert. Früher waren Unternehmen auf papierbasierte Berichte, manuelle Zählungen und wöchentliche Excel-Auswertungen angewiesen. Heute ermöglichen Maschinensteuerungen, Sensoren und SCADA-Systeme, verknüpft mit MES- und ERP-Plattformen, einen durchgängigen Überblick über Auftragsstatus, Maschinenzustände und Qualitätskennzahlen – und das in Echtzeit. Diese Daten liefern wertvolle Einblicke, um Produktionsprozesse besser zu verstehen und zu optimieren.
Was bedeutet Echtzeit-Transparenz?
Echtzeit-Transparenz bedeutet, dass alle relevanten Fertigungsdaten kontinuierlich erfasst und visualisiert werden. So können Mitarbeitende jederzeit den Status von Aufträgen, Maschinen und Materialflüssen abrufen – ohne Verzögerung oder manuelle Eingriffe. Neben der Gesamtanlageneffizienz (OEE) werden weitere Kennzahlen wie Durchsatz, Ausschussquote, Rüstzeiten, MTTR (Mean Time to Repair), MTBF (Mean Time Between Failures), Termintreue und Energieverbrauch pro Einheit überwacht. Diese Kennzahlen dienen als Basis für Verbesserungen und unterstützen die Ziele von Industrie 4.0.
Die technische Grundlage für OEE-Monitoring
Die technische Architektur folgt einem mehrstufigen Modell:
OT-Ebene: Hier erfassen Sensoren, SPS und SCADA-Systeme Daten wie Maschinenzustände, Zykluszeiten und Fehlercodes.
Edge-Ebene: Gateways oder Industrial-PCs filtern und verarbeiten die Daten vor, versehen sie mit Zeitstempeln und wandeln sie in standardisierte Modelle um.
IT-Ebene: Die aufbereiteten Daten gelangen in MES-Systeme, Data Lakes oder Analytics-Plattformen. Dort wird die OEE – eine Kombination aus Verfügbarkeit, Leistung und Qualität – berechnet und in Dashboards dargestellt. Diese Dashboards bieten Einblicke bis auf Sekunden- oder Minutenebene und ermöglichen detaillierte Analysen.
Verbesserungen durch Echtzeit-OEE
Deutsche Fertigungsunternehmen berichten von erheblichen Fortschritten durch Echtzeit-OEE-Monitoring. Typische Steigerungen der OEE liegen bei 5 bis 15 Prozentpunkten innerhalb von 12 bis 24 Monaten. Diese Verbesserungen resultieren aus reduzierten Stillständen, schnelleren Reaktionszeiten und optimierten Rüstprozessen.
Manuelle Datenerfassung wird um 50–80 % reduziert, da digitale Systeme die papierbasierte Dokumentation ersetzen. Gleichzeitig verkürzt sich die Reaktionszeit auf Störungen um 20–40 %, da Probleme sofort sichtbar werden und gezielt behoben werden können. Versteckte Verluste werden aufgedeckt, was Produktivitätssteigerungen von 2–10 % ermöglicht. Viele Unternehmen kombinieren diese Ansätze mit Lean-Methoden und Shopfloor-Management, um die neuen Erkenntnisse effektiv zu nutzen.
Mehr als nur OEE: Zusätzliche Vorteile der Digitalisierung
Die Integration von OT- und IT-Daten bietet weitreichende Vorteile. Digitale Workflows und Dashboards ersetzen manuelle Prozesse, wodurch Fehler und Verzögerungen minimiert werden. Schichtleiter können Engpässe sofort erkennen und Maßnahmen wie Wartungspriorisierungen oder Anpassungen im Schichtplan direkt umsetzen – ohne auf monatliche Berichte warten zu müssen.
Durch den Zugriff auf aktuelle Produktionsdaten können Teams aus Vertrieb, Planung, Qualitätssicherung und Instandhaltung besser zusammenarbeiten. Liefertermine lassen sich realistischer planen, Qualitätsprüfungen gezielt durchführen und Wartungsarbeiten effizienter terminieren. Um diese Vorteile langfristig zu sichern, sind etablierte Standards und Best Practices entscheidend.
Standards und Best Practices
Für eine zukunftssichere Architektur sollten Unternehmen auf etablierte Standards setzen. Das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) und die Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) bieten Leitlinien für modulare und interoperable Designs.
Kommunikationsstandards: OPC UA ermöglicht herstellerneutralen Zugriff auf OT-Daten, während ISA-95 die Integration von ERP-, MES- und Automatisierungssystemen strukturiert.
KPIs und Vergleichbarkeit: ISO 22400 definiert standardisierte Kennzahlen wie OEE.
Cybersicherheit: IEC 62443-Prinzipien sorgen für den Schutz industrieller Netzwerke.
Best Practices umfassen außerdem die Trennung von IT- und OT-Netzen, den Einsatz von Edge-Gateways zur Datenverarbeitung und Protokollkonvertierung sowie die Absicherung aller Systeme. Diese Maßnahmen stellen sicher, dass Unternehmen nicht nur heute, sondern auch in Zukunft von Echtzeit-Transparenz profitieren können.
3. Energie- und Ressourcenmonitoring in der Produktion
Nachdem die Echtzeit-Transparenz in der Produktion beleuchtet wurde, rückt nun die Optimierung des Energie- und Ressourcenverbrauchs in den Fokus.
Die Überwachung von Energie und Ressourcen ist eine der effektivsten Anwendungen der OT-IT-Konvergenz. Während früher meist nur monatliche Stromrechnungen und gelegentliche Messungen verfügbar waren, ermöglicht die heutige Integration von Produktionssystemen mit IT-Plattformen eine kontinuierliche Erfassung von Verbrauchsdaten wie Strom, Gas, Druckluft oder Wasser – und das bis auf Maschinen- oder Auftragsebene. Diese Transparenz eröffnet neue Möglichkeiten: Kosten können gesenkt, Nachhaltigkeitsziele erreicht und regulatorische Vorgaben eingehalten werden.
Technische Grundlagen des Energie- und Ressourcenmonitorings
Die technische Umsetzung verbindet Daten aus der Fertigung (OT) mit IT-Systemen für Analyse und Reporting. Auf der OT-Seite erfassen MID-konforme Stromzähler, Drucksensoren, Flowmeter und andere Sensoren die Verbrauchsdaten. Über standardisierte Protokolle wie OPC UA, MQTT oder proprietäre SPS-Telegramme werden diese Daten an Edge-Gateways übertragen, dort mit Zeitstempeln versehen und anschließend an Energiemanagementsysteme, MES, ERP-Systeme oder Data Lakes weitergeleitet. Durch die Verknüpfung mit Kontextdaten wie Kostenstellen oder Auftragsnummern entstehen aussagekräftige Kennzahlen, etwa kWh pro Stück, m³ Wasser pro Los oder kWh pro Schicht. Das geht weit über herkömmliche Monatsabrechnungen hinaus.
Kostensenkung durch datenbasiertes Energiemanagement
Ein systematisches Energiemonitoring kann Fertigungsunternehmen in Deutschland innerhalb von zwei Jahren Einsparungen von 10–20 % ermöglichen. Diese Einsparungen entstehen durch die Identifikation ineffizienter Prozesse und versteckter Energieverluste. Studien zeigen, dass bis zu 15 % des Stromverbrauchs im Leerlauf entstehen – ein Problem, das erst durch kontinuierliches Monitoring sichtbar wird. Beispielsweise können Maschinen, die an Wochenenden im energieintensiven Standby-Modus laufen, durch automatisierte Abschaltungen oder energiesparende Betriebsmodi optimiert werden.
Besonders Druckluft, die in manchen Branchen 10–30 % des gesamten Strombedarfs ausmacht, birgt großes Einsparpotenzial. Durch die Überwachung lassen sich Leckagen und ineffiziente Kompressoren aufspüren, was Einsparungen von 20–30 % bei den Druckluftkosten ermöglichen kann. Zudem können Lastspitzen vermieden werden, indem energieintensive Prozesse wie der Betrieb von Schmelzöfen oder Drucklufterzeugung auf günstigere Tarifzeiten verlegt werden. Die Kombination von Energiedaten mit Produktionsplanungsdaten erlaubt es außerdem, Aufträge so zu sequenzieren, dass Lastspitzen vermieden und Verluste durch Rüst- und Anfahrprozesse reduziert werden.
Nachhaltigkeit und CO₂-Transparenz
Energie- und Ressourcenmonitoring spielt auch eine wichtige Rolle in der Dekarbonisierung. Die kontinuierliche Erfassung von Verbrauchsdaten ermöglicht präzise Berechnungen des CO₂-Fußabdrucks einzelner Produkte. Durch die Integration von Produktionsdaten mit IT-Stammdaten – etwa zu Materialien oder Produktionsrouten – können Unternehmen Szenarien analysieren, wie der Wechsel zu grünem Strom oder angepasste Produktionsparameter den CO₂-Ausstoß beeinflussen. Fortschritte in Richtung Nachhaltigkeitsziele, wie eine Reduktion von 30 % CO₂e pro Produkt bis 2030, können so präzise überwacht und gesteuert werden.
ISO 50001 und regulatorische Anforderungen
Die ISO 50001-Norm fordert ein systematisches Energiemanagement, das auf der Erfassung, Überwachung und Analyse von Energiekennzahlen (EnPIs) basiert. Die Integration von OT- und IT-Daten schafft hierfür eine durchgängige Datenbasis: Verbrauchswerte werden automatisch nach Anlagen, Standorten und Energieträgern aggregiert und in Energiemanagementsysteme oder BI-Tools übertragen. Dies erleichtert die Definition von Baselines (z. B. kWh pro Jahr pro Anlage), die Identifikation der Hauptenergieverbraucher und die Nachverfolgung von Verbesserungsmaßnahmen wie Retrofits oder geänderten Schichtplänen. Automatische Alarme bei Abweichungen von Baselines und standardisierte Dashboards unterstützen den PDCA-Zyklus (Plan-Do-Check-Act) erheblich. Beratungsunternehmen wie makematiq helfen dabei, die nötige Datenarchitektur, Prozesse und Governance im Einklang mit ISO 50001 zu gestalten. Automatisierte Datenflüsse bilden dabei das Fundament für ein effizientes Energiemanagement.
Plattformen und Systemarchitekturen
Moderne Architekturen verbinden die OT- und IT-Ebene nahtlos. Auf der OT-Seite liefern SCADA-Systeme, SPS und bestehende Leitsysteme die notwendigen Messdaten. Eine Integrationsschicht – beispielsweise Middleware mit OPC UA, Modbus oder proprietären Treibern – normalisiert diese Daten und leitet sie sicher an IT-Plattformen weiter, die entweder lokal oder in der Cloud betrieben werden können. Im IT-Bereich setzen Unternehmen auf Energiemanagementsysteme, Data Lakes, Data-Warehouse-Plattformen und Analytics-Tools. Diese Systeme ermöglichen die Visualisierung von Kennzahlen wie Energieverbrauch pro Auftrag, Kostenstellenberichte oder Lastgang-Analysen.
4. Digitales Qualitätsmanagement und Rückverfolgbarkeit
Nach der Optimierung von Energie- und Ressourceneinsatz rückt die Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit zunehmend in den Vordergrund.
Die Verbindung von OT- und IT-Systemen hat das Qualitätsmanagement revolutioniert. Früher wurden Messwerte lokal gespeichert, Prüfberichte manuell auf Papier ausgefüllt und Qualitätsdaten in Excel-Tabellen oder isolierten Systemen gesammelt. Heute ermöglicht die Integration eine automatisierte, Echtzeit-Überwachung der Qualität. Sensoren, Prüfgeräte, Bildverarbeitungssysteme und Maschinen senden ihre Daten direkt an MES-, CAQ- und ERP-Systeme. Das Ergebnis? Schnellere Reaktionen, weniger Ausschuss und eine vollständige Dokumentation, die sowohl interne Standards als auch gesetzliche Vorgaben erfüllt. Diese nahtlose Verbindung schafft die Grundlage für eine automatisierte Qualitätskontrolle in Echtzeit.
Automatisierte Qualitätskontrolle in Echtzeit
Dank der Verzahnung von Fertigungs- und IT-Daten können Qualitätsparameter wie Maße, Gewichte, Temperaturen oder Oberflächenbeschaffenheiten kontinuierlich erfasst werden. Über standardisierte Kommunikationsprotokolle gelangen diese Daten an Edge-Gateways, werden dort aufbereitet und an zentrale IT-Systeme weitergeleitet. Dort erfolgt ein automatischer Abgleich mit festgelegten Toleranzwerten. Bei Abweichungen können Systeme sofort reagieren, etwa durch das Aussortieren fehlerhafter Teile, das Auslösen von Warnmeldungen, Anpassungen im Prozess oder im Extremfall durch einen Produktionsstopp.
Ein Beispiel aus der Automobilbranche: Die Drehmomente von Montagerobotern werden in Echtzeit überwacht und mit den Sollwerten abgeglichen. Liegt ein Wert außerhalb der Toleranz, wird das betroffene Bauteil im Qualitätsmanagementsystem markiert, ein Alarm ausgelöst und das Teil für eine Nachprüfung gekennzeichnet. Ohne die IT/OT-Integration wären solche Echtzeitkontrollen undenkbar gewesen – Abweichungen wurden früher oft nur durch Stichproben oder gar nicht entdeckt.
Effizienzgewinne durch Digitalisierung
Die Automatisierung von Qualitätsprozessen bringt klare Vorteile. Untersuchungen zeigen, dass Unternehmen durch die Verknüpfung von OT- und IT-Systemen Ausschuss und Nacharbeit um 10–20 % reduzieren können. Diese Einsparungen entstehen, weil Qualitätsprobleme frühzeitig erkannt werden, bevor sie größere Chargen betreffen. Inline-Prüfsysteme, die jedes einzelne Teil prüfen, ersetzen zunehmend stichprobenbasierte Kontrollen und minimieren so das Risiko, fehlerhafte Produkte auszuliefern.
Ein weiterer Pluspunkt ist die Beschleunigung von Analysen bei Qualitätsproblemen. Während die Ursachenforschung früher Tage dauerte – weil Daten aus verschiedenen Systemen manuell zusammengetragen werden mussten – ermöglichen integrierte Systeme heute Analysen innerhalb von Stunden oder sogar Minuten. Alle relevanten Informationen stehen zentral bereit und können automatisch ausgewertet werden.
Lückenlose Rückverfolgbarkeit über den gesamten Produktlebenszyklus
Die automatisierte Qualitätskontrolle geht Hand in Hand mit einer transparenten Rückverfolgbarkeit. Dabei wird jeder Schritt im Lebenszyklus eines Produkts dokumentiert – von der Materialanlieferung bis zur Auslieferung. Die IT/OT-Integration bildet hier die technische Basis: Jedes Produkt erhält eine eindeutige Kennung, beispielsweise eine Seriennummer, einen QR-Code, einen Data-Matrix-Code oder ein RFID-Tag. An jedem Produktionsschritt werden relevante Daten erfasst und mit dieser Kennung verknüpft, etwa welche Materialcharge verwendet wurde, welche Maschine das Teil bearbeitet hat oder welche Prüfergebnisse vorliegen.
Diese Daten fließen aus OT-Systemen wie SCADA, SPS oder MES in IT-Systeme wie ERP, PLM oder QMS und ergeben eine digitale Produktakte. Diese Akte dokumentiert den gesamten Lebenslauf eines Produkts und unterstützt datenbasierte Entscheidungen, wie sie etwa bei Predictive Maintenance oder Echtzeit-Monitoring genutzt werden. Bei Qualitätsproblemen oder Kundenreklamationen können Unternehmen binnen Minuten alle betroffenen Produkte identifizieren, die Ursache eingrenzen und gezielte Maßnahmen ergreifen – etwa selektive Rückrufe, die Kosten und Imageverluste deutlich reduzieren.
Regulatorische Anforderungen und Compliance
In vielen Branchen ist eine lückenlose Rückverfolgbarkeit nicht nur wünschenswert, sondern gesetzlich vorgeschrieben. In der Automobilindustrie verlangt die IATF 16949 eine umfassende Rückverfolgung, während die ISO 13485 in der Medizintechnik fordert, dass jedes Produkt bis zu seinen Einzelteilen zurückverfolgt werden kann. In der Pharmaindustrie setzen EU-GMP und FDA 21 CFR Part 11 auf elektronische Aufzeichnungen mit manipulationssicheren Audit-Trails. Auch die ISO 9001 betont dokumentierte Qualitätsprozesse und Nachweise.
Die Integration von OT- und IT-Systemen erleichtert die Erfüllung solcher Vorgaben erheblich. Prüfprotokolle werden automatisch erstellt und digital archiviert. Zeitstempel, Bediener-IDs und Prozessparameter werden erfasst und können nicht nachträglich verändert werden. Audit-Trails dokumentieren jede Änderung, sodass bei Inspektionen oder Audits alle geforderten Nachweise schnell und vollständig vorgelegt werden können.
Datenintegration und Systemarchitekturen
Eine der größten Herausforderungen bei der IT/OT-Integration liegt in der Vielfalt der OT-Systeme. Prüfstände verschiedener Hersteller, SPS mit proprietären Protokollen, Bildverarbeitungssysteme und Messgeräte kommunizieren oft in unterschiedlichen Formaten. Moderne Integrationsplattformen übernehmen die Aufgabe, diese Daten zu vereinheitlichen und in ein standardisiertes Format zu bringen.
5. Vernetzte Logistik und Intralogistik
Nach der Qualitätssicherung rückt die Logistik ins Rampenlicht – ein Bereich, in dem die Verknüpfung von OT- und IT-Systemen enorme Effizienzgewinne ermöglicht. Ähnlich wie die Digitalisierung den Qualitätsbereich transformiert hat, verändert sie auch die Logistik grundlegend.
Traditionell arbeiteten Systeme wie Fördertechnik, Hochregallager, fahrerlose Transportsysteme (FTS) und Sortieranlagen isoliert voneinander. Dabei waren manuelle Datenerfassung und papierbasierte Prozesse an der Tagesordnung. Die Konvergenz von OT (Operational Technology) und IT hat diese traditionelle Arbeitsweise revolutioniert. Physische Logistiksysteme werden nahtlos mit Warehouse-Management-Systemen (WMS), ERP- und Transport-Management-Systemen (TMS) verbunden. Das Ergebnis? Eine durchgängige Transparenz der Prozesse – von der Warenannahme über Lagerung und Kommissionierung bis hin zum Versand – und das alles in Echtzeit und ohne Medienbrüche. Doch wie funktioniert diese Verbindung technisch?
Nahtlose Verknüpfung von OT- und IT-Systemen
In modernen Logistikzentren kommunizieren OT-Komponenten wie Förderbänder, automatische Hochregallager, Shuttle-Systeme, Pick-by-Light-Installationen und FTS-Leitsteuerungen direkt mit IT-Plattformen. Sensoren sammeln kontinuierlich Daten, etwa über den Standort von Paletten, die Auslastung von Förderanlagen oder die Temperatur in Kühlbereichen. Diese Daten werden über IoT-Gateways und Middleware-Lösungen an zentrale Systeme wie SAP EWM oder andere WMS weitergeleitet. Dort werden sie mit Informationen zu Aufträgen, Beständen und Lieferplänen abgeglichen.
Während OT-Systeme Statusdaten liefern, senden IT-Systeme Steuerbefehle zurück. Beispiele hierfür sind Transportaufträge an FTS, Kommissionierlisten an mobile Terminals oder Anweisungen an Verpackungslinien. Standardisierte Protokolle wie OPC UA, MQTT und GS1-Standards ermöglichen dabei eine herstellerübergreifende Interoperabilität.
Verbesserungen in Lager und Intralogistik
Die Integration von OT- und IT-Daten bringt handfeste Vorteile für Lager und Intralogistik. Prozesse werden schneller, Bestände optimiert und manuelle Eingriffe minimiert. In automatisierten Hochregallagern melden Regalbediengeräte über ihre SPS-Steuerung kontinuierlich Position, Auslastung und Betriebszustand an das WMS. Gleichzeitig erfassen RFID-Lesegeräte jede Bewegung von Paletten. Diese Daten ermöglichen eine dynamische Zuweisung von Lagerplätzen und eine automatisierte Optimierung der Kommissionierlisten. Aufgaben, die früher Stunden und zahlreiche manuelle Schritte erforderten, werden heute in wenigen Minuten automatisiert erledigt.
Automatisierung und intelligente Steuerung
Die Verbindung von OT und IT bildet das Rückgrat für hochautomatisierte Lager und sogenannte Smart Warehouses. Autonome Flurförderzeuge navigieren selbstständig, weichen Hindernissen aus und passen ihre Routen in Echtzeit an, gesteuert durch Daten aus OT- und IT-Systemen. Auch Shuttle-Systeme in mehrstöckigen Lagern arbeiten effizient, indem zentrale Steuerungen Dutzende von Shuttles koordinieren, um Paletten optimal zu bewegen. Bei Störungen, wie dem Ausfall eines Shuttles, reagiert das System automatisch und leitet alternative Transportaufträge ein – eine Resilienz, die ohne die enge Verknüpfung von OT und IT kaum denkbar wäre.
Edge Computing und dezentrale Datenverarbeitung
Viele Logistikanwendungen setzen auf Edge Computing, bei dem ein Teil der Datenverarbeitung direkt vor Ort in Lagerhäusern oder an Förderstrecken stattfindet. Diese Architektur reduziert Latenzzeiten und sorgt dafür, dass kritische Prozesse auch bei Verbindungsproblemen mit der Cloud reibungslos weiterlaufen. Container-Plattformen und Microservices ermöglichen es, Entscheidungen direkt an der OT-Ebene zu treffen – etwa bei der Steuerung von Sortieranlagen oder der Priorisierung von Transportaufträgen. Gleichzeitig fließen die Daten in zentrale IT-Systeme, wo sie für weiterführende Analysen genutzt werden.
Standards und Interoperabilität
Die Vielzahl der eingesetzten Systeme macht offene Standards und Integrationsplattformen unverzichtbar. Protokolle wie OPC UA und MQTT haben sich bewährt, um eine sichere und plattformunabhängige Kommunikation zwischen OT- und IT-Systemen zu gewährleisten. Offene Standards und Referenzarchitekturen tragen dazu bei, Prozesse in der Intralogistik zu optimieren. Wie bereits in der Produktion und im Qualitätsmanagement gezeigt, ermöglichen diese Standards eine durchgängig optimierte Prozesskette – von der Warenannahme bis zum Versand.
6. Remote Access, Monitoring, and Service
Die Möglichkeit, Maschinen und Anlagen aus der Ferne zu überwachen und zu warten, ist heute unverzichtbar. Durch die Verbindung von OT- und IT-Systemen wird nicht nur die Wartung effizienter gestaltet, sondern auch eine engere Verzahnung von Service- und Produktionsprozessen ermöglicht. Das führt zu einer spürbaren Steigerung der betrieblichen Effizienz und eröffnet neue Möglichkeiten im Servicebereich.
Vorteile der Fernwartung
Durch die Kombination von OT- und IT-Systemen können Unternehmen erhebliche Kosten sparen. Probleme wie SPS-Fehler, falsche Parametrierungen oder Software-Updates lassen sich oft online beheben, ohne dass ein Techniker vor Ort sein muss. Besonders für mittelständische Unternehmen summieren sich die Einsparungen durch weniger Notfalleinsätze, geringere Reisekosten und reduzierte Spesen schnell auf fünf- bis sechsstellige Beträge jährlich. Zusätzlich verkürzt die frühzeitige Erkennung von Anomalien die Mean Time to Repair (MTTR), wodurch ungeplante Stillstände minimiert und die Gesamtanlageneffektivität (OEE) verbessert werden. Maschinenbauer profitieren außerdem von datenbasierten Geschäftsmodellen wie Remote Condition Monitoring oder Pay-per-Use, die kontinuierliche Einnahmen ermöglichen.
Klare Ziele für die Digitalisierung
Damit Remote-Access-Lösungen erfolgreich umgesetzt werden können, sollten klare Ziele definiert werden:
Verbesserung der OEE durch geringere Stillstandzeiten
Höhere Servicequalität durch präzise Remote-Diagnosen und bessere First-Time-Fix-Raten
Erhöhte Sicherheit durch kontinuierliche Überwachung von Anlagen und Prozessen
Etablierung neuer Geschäftsmodelle wie Predictive Maintenance oder nutzungsbasierte Abrechnung
Diese Ziele sollten in einer IT/OT-Roadmap festgehalten werden, in der Prioritäten für Anlagen und Standorte, zu erfassende Datenpunkte sowie die Integration in Systeme wie MES oder ERP festgelegt werden. Ebenso wichtig ist eine klare Rollenverteilung zwischen IT-Sicherheit, OT-Betrieb und Fachabteilungen. Beratungspartner wie makematiq können Unternehmen dabei unterstützen, ihre digitale Strategie und IT-Architektur so auszurichten, dass Remote-Services echten Mehrwert schaffen.
Sicherheitsarchitekturen für Fernzugriff
Ein sicherer Fernzugriff in der Industrie basiert in der Regel auf einer mehrstufigen Sicherheitsarchitektur. OT-Netzwerke werden durch Firewalls von der Office-IT getrennt, und der externe Zugriff erfolgt über VPN-Verbindungen in eine DMZ, wo Jump Hosts bereitstehen. Techniker erhalten zeitlich begrenzten Zugriff auf spezifische Maschinen oder Steuerungen und nutzen dabei Zwei-Faktor-Authentifizierung. Alle Sitzungen werden protokolliert und durch definierte Workflows abgesichert. Immer häufiger setzen Unternehmen auf Zero-Trust-Modelle, bei denen jeder Zugriff individuell authentifiziert und überwacht wird. IoT-Gateways ermöglichen zudem ausschließlich ausgehende Verbindungen zu Cloud-Plattformen, was die Angriffsfläche reduziert und eine sichere Übertragung von Telemetriedaten gewährleistet.
Einhaltung deutscher Sicherheitsstandards
Für deutsche Unternehmen, insbesondere KRITIS-Betreiber, sind die Anforderungen des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) und der EU-NIS-2-Richtlinie essenziell. Internationale Standards wie ISO/IEC 27001 und IEC 62443 bieten ebenfalls Leitlinien für Netzwerksegmentierung, Zugriffskontrolle, Patch-Management und Incident Response. Diese Standards verlangen unter anderem:
Rollenbasierte Zugriffskontrollen
Starke Authentifizierungsmechanismen
Umfassende Protokollierung
Regelmäßige Risikoanalysen
KRITIS-Betreiber müssen zudem Nachweise erbringen und Sicherheitsvorfälle melden, was die Architekturplanung und die Wahl der Dienstleister beeinflusst.
Benutzer- und Zugriffsmanagement
Ein zentrales Identitäts- und Zugriffsmanagement sorgt dafür, dass sowohl interne als auch externe Nutzer über ein einheitliches Verzeichnis und starke Authentifizierungsmethoden wie MFA verwaltet werden. Statt generischer Konten auf Steuerungen oder HMIs erhält jeder Techniker ein persönliches Konto mit klar definierten Rollen und Berechtigungen. Zugriffe werden zeitlich begrenzt und nur für spezifische Maschinen innerhalb genehmigter Wartungsfenster gewährt. Für sensible Tätigkeiten gelten zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie das Vier-Augen-Prinzip. Alle Zugriffe werden vollständig protokolliert, um Transparenz und Nachvollziehbarkeit zu gewährleisten. Diese Kombination aus Sicherheit und Effizienz schafft die Grundlage für weitere Verbesserungen in der Produktionsplanung und -steuerung.
7. Produktionsplanung und -steuerung mit Live-Shopfloor-Feedback
Die Verknüpfung von Echtzeitdaten aus der Produktion mit Planungssystemen revolutioniert die Steuerung von Fertigungsprozessen. Statt starrer Wochen- oder Tagespläne, die auf Prognosen beruhen, ermöglicht die IT/OT-Konvergenz eine dynamische Planung, die sich laufend an den aktuellen Zustand der Produktion anpasst. Fällt eine Maschine aus oder entstehen Engpässe, können Planungssysteme automatisch reagieren, Prioritäten neu setzen und Liefertermine anpassen. Diese Flexibilität eröffnet neue Möglichkeiten für eine kontinuierliche Feinplanung.
Von statischen Plänen zur flexiblen Feinplanung
In traditionellen Produktionsumgebungen basieren Planungen oft auf veralteten Informationen. Maschinenstatus, Auftragsfortschritte oder Störungen werden manuell erfasst oder erst am Ende einer Schicht gemeldet. Dadurch entstehen Planungsfehler, Verzögerungen und ineffiziente Ressourcennutzung. Mit der Integration von OT-Systemen wie SPS, SCADA und Maschinensteuerungen in IT-Systeme wie ERP, MES und APS fließen Daten in beide Richtungen: Auftragsdetails, Stücklisten und Prioritäten gelangen zu den Maschinen, während Echtzeitdaten wie Ist-Zeiten, Störungen und Materialverbräuche zurückgemeldet werden.
Ein Beispiel: Ein Automobilzulieferer konnte durch die Integration seines MES mit SAP S/4HANA über OPC UA und IIoT-Gateways die Planungszyklen um 30 % verkürzen und die Termintreue von 75 % auf über 90 % steigern. Bei einem Maschinenausfall berechnet das System die verfügbare Kapazität neu, passt die Planung an und informiert relevante Teams. So werden Stillstandszeiten reduziert und die Effizienz gesteigert.
Technische Umsetzung des Datenaustauschs
Eine stabile Integrationsschicht verbindet OT- und IT-Systeme miteinander. Plattformen wie ORBIS DSP ermöglichen die Echtzeitkommunikation zwischen SPS, SCADA und SAP, auch wenn proprietäre Protokolle im Einsatz sind. Edge-Geräte sammeln Maschinendaten, verarbeiten sie und leiten sie an Planungssysteme weiter, wo sie für die Aktualisierung von Aufträgen und Ressourcen genutzt werden.
Ein Maschinenbauer konnte durch die Anbindung seiner Maschinen an ein APS-System die durchschnittliche Durchlaufzeit um 20 % senken und die Gesamtanlageneffektivität (OEE) um 12 % steigern. Mit Echtzeit-Feedback können Planer Engpässe besser bewältigen, Rüstzeiten optimieren und die Materialverfügbarkeit sicherstellen. Besonders bei hoher Variantenvielfalt oder der Fertigung von Einzelstücken („Losgröße 1“) ist diese Flexibilität entscheidend, da jeder Auftrag individuell nach Maschinenverfügbarkeit und Priorität eingeplant wird.
Verbesserungen durch Live-Shopfloor-Feedback
Die Integration von Echtzeitdaten führt zu messbaren Vorteilen. Unternehmen berichten von einer höheren Termintreue (von 70–80 % auf über 90 %), einer Verkürzung der Durchlaufzeiten um 15–25 % und einer Reduzierung der Bestände (Work in Progress) um 10–18 %. Diese Verbesserungen erleichtern auch die Abstimmung mit Lieferanten und Kunden durch verlässlichere Liefertermine.
Durch die Kombination von Echtzeitdaten mit KI-gestützten Algorithmen kann die Feinplanung weiter optimiert werden. Machine-Learning-Modelle analysieren historische und aktuelle Produktionsdaten, um Störungen und Engpässe vorherzusagen. Diese Vorhersagen fließen direkt in die Planung ein und ermöglichen eine präzisere Kapazitätsplanung.
Organisatorische Voraussetzungen und Standards
Technologische Fortschritte allein reichen nicht aus – sie müssen durch klare organisatorische Strukturen ergänzt werden. IT-, OT- und Produktionsteams müssen eng zusammenarbeiten, Verantwortlichkeiten für Datenqualität und Prozesse definieren und Change-Management-Maßnahmen umsetzen. Nur so können Planer Echtzeitdaten effizient nutzen. Viele Unternehmen orientieren sich dabei an Industrie-4.0-Referenzarchitekturen wie RAMI 4.0, die eine strukturierte Integration auf verschiedenen Ebenen unterstützen.
In regulierten Branchen wie der Automobilindustrie oder Pharmazie müssen Planungsänderungen, die auf Echtzeitdaten basieren, nachvollziehbar dokumentiert sein. Die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell) bietet hier einen standardisierten Ansatz, um Maschinen- und Prozessdaten interoperabel zu machen.
Erfolgsmessung und ROI
Der Erfolg der IT/OT-Integration lässt sich anhand klarer KPIs messen: Termintreue, Planungszykluszeiten, Durchlaufzeiten, Maschinenauslastung (OEE) und WIP-Bestände. Ein Industrieunternehmen konnte innerhalb von 18 Monaten einen ROI von 1,8 erzielen – durch weniger Planungsaufwand und eine verbesserte Lieferperformance.
Beratungsunternehmen wie makematiq unterstützen Unternehmen dabei, eine maßgeschneiderte digitale Strategie zu entwickeln, Zielarchitekturen zu definieren und organisatorische Veränderungen zu begleiten. Mit ihrer Expertise in Datenanalyse, KI und Change Management helfen sie, Echtzeitdaten nicht nur zu integrieren, sondern auch für eine vorausschauende Planung und kontinuierliche Verbesserung zu nutzen.
8. Condition Monitoring für kritische Infrastruktur und Betriebsmittel
In vielen Produktionsumgebungen sind kritische Infrastrukturen wie Energieversorgung, Wasser, Klima- und Lüftungstechnik oder Druckluftsysteme unverzichtbar. Ein Ausfall solcher Systeme kann ganze Fertigungslinien lahmlegen – mit teuren Folgen und Risiken für die Lieferkette. Durch die IT/OT-Konvergenz wird es möglich, diese Anlagen kontinuierlich zu überwachen. Sensordaten aus der OT-Welt (z. B. SPS, SCADA, Leitsysteme) können in IT-Plattformen wie MES, CMMS oder Energiemanagementsysteme integriert werden. Diese kontinuierliche Überwachung schafft eine solide Grundlage für den zuverlässigen Betrieb kritischer Anlagen.
Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit durch kontinuierliche Überwachung
Bisher erfolgte die Wartung von Infrastrukturkomponenten entweder nach festen Zeitplänen oder erst dann, wenn ein Problem auftrat. Beide Ansätze haben Schwächen: Vorbeugende Wartung kann zu früh oder zu spät erfolgen, während reaktive Wartung ungeplante Stillstände verursacht. Mit der Verbindung von OT-Systemen und IT-Plattformen können Betreiber den Zustand von Anlagen wie Pumpen, Transformatoren, Kühlanlagen oder Notstromaggregaten in Echtzeit überwachen. Dabei werden Daten wie Vibration, Temperatur, Schaltzyklen und Durchflussraten erfasst, zentral gespeichert und analysiert.
Unternehmen, die Condition Monitoring einsetzen, berichten von bis zu 50 % weniger ungeplanten Ausfällen und einer Verlängerung der Lebensdauer ihrer Anlagen um 20–40 %. Ein Beispiel: Der Ausfall der Klimatisierung in einem Rechenzentrum kann schnell zu einer Überhitzung der Server führen. Durch die Integration von Temperatur- und Drucksensoren in ein zentrales Monitoring-System lassen sich Anomalien frühzeitig erkennen. Wartungsteams können so rechtzeitig Alarmmeldungen erhalten und präventiv handeln.
Digitalisierung der Infrastrukturüberwachung
Die Digitalisierung der Infrastrukturüberwachung bringt Transparenz, ermöglicht Fernbetrieb und unterstützt datenbasierte Entscheidungen. Stadtwerke, Netzbetreiber und Industrieunternehmen können Daten von geografisch verteilten Anlagen wie Pumpstationen, Umspannwerken oder Tunnellüftungen zentral in einer digitalen Leitwarte zusammenführen. Hierbei werden Prozess- und Zustandsdaten aus der OT mit IT-Daten wie Asset-Historien, Investitionsplänen oder SLA-Vereinbarungen kombiniert.
Dieser durchgängige Datenfluss ermöglicht es, Wartung und Kosten gezielt zu planen. Kritische Komponenten mit hohem Ausfallrisiko werden intensiver überwacht, während weniger kritische Anlagen längere Wartungsintervalle erhalten. So können Verschleißmuster erkannt und die verbleibende Nutzungsdauer einzelner Komponenten präzise prognostiziert werden. Diese digitale Transparenz fließt direkt in die technische Architektur ein und unterstützt langfristige Entscheidungen.
Technische Umsetzung und Architektur
Edge-Gateways spielen eine Schlüsselrolle: Sie sammeln Daten von Sensoren und Steuerungen auf Feldebene, verarbeiten diese lokal und leiten relevante Informationen an IT-Plattformen weiter. Dort werden die Daten in Data Lakes gespeichert, mit anderen Quellen verknüpft und in Dashboards visualisiert. Für die Sicherheit kritischer Steuerungssysteme ist eine klare Netzsegmentierung zwischen OT und IT essenziell. In KRITIS-Umgebungen kommen häufig DMZ-Konzepte zum Einsatz, die den Datenfluss steuern und gleichzeitig die Anforderungen des BSI IT-Sicherheitsgesetzes erfüllen. Redundante Komponenten und ausfallsichere Mechanismen sorgen dafür, dass kritische Steuerungsfunktionen auch bei einem IT-Ausfall erhalten bleiben.
KRITIS-Compliance und IT-Sicherheit
IT-Sicherheit ist bei kritischen Infrastrukturen ein zentrales Thema. In Deutschland müssen Betreiber strenge regulatorische Vorgaben einhalten, darunter die KRITIS-Verordnung (KritisV) und das IT-Sicherheitsgesetz (IT-SiG). Diese Regelwerke verlangen ein hohes Sicherheitsniveau und die frühzeitige Erkennung von Sicherheitsvorfällen. Durch die IT/OT-Konvergenz können Log- und Event-Daten aus OT-Systemen – etwa unberechtigte Sollwertänderungen, häufige Neustarts oder Alarm-Floods – zentral gesammelt und mit IT-Sicherheitsereignissen verknüpft werden.
Diese Integration ermöglicht eine lückenlose Nachverfolgung und eine schnelle Erkennung von Angriffsmustern oder Störungen. SIEM-Systeme (Security Information and Event Management) und Security Operations Centers (SOC) können OT-Daten einbinden, um ein umfassendes Sicherheitsmonitoring zu gewährleisten. Compliance-Berichte mit zeitgestempelten Daten lassen sich automatisiert erstellen und bei Bedarf an Behörden oder Auditoren weiterleiten.
Praktische Umsetzung und Governance
Die Einführung von IT/OT-basiertem Condition Monitoring erfordert eine strukturierte Herangehensweise. Zunächst sollten Betreiber eine umfassende Analyse ihrer Anlagen und Risiken durchführen, um kritische Komponenten zu identifizieren. Pilotprojekte an ausgewählten Standorten helfen, Sensorkonzepte, Datenqualität und Alarmschwellen zu testen, bevor die Lösung flächendeckend ausgerollt wird. Viele der Prinzipien der Predictive Maintenance können hier angewendet werden.
Organisatorisch sind klare Verantwortlichkeiten entscheidend: Wer betreibt die OT-Systeme? Wer ist für die IT-Sicherheit zuständig? Und wer übernimmt die Datenanalyse? Viele Unternehmen setzen mittlerweile auf interdisziplinäre Teams, die gemeinsam das Condition Monitoring umsetzen und kontinuierlich verbessern. Externe Partner wie makematiq können dabei helfen, Transformationsprojekte erfolgreich zu gestalten.
9. Datengetriebene Produkt- und Serviceinnovationen
Nach dem Blick auf praxisnahe Anwendungsfälle der OT-IT-Konvergenz zeigt sich, wie diese Entwicklung innovative Geschäftsmodelle ermöglicht. Die Verknüpfung von Produktions- und IT-Daten eröffnet Maschinen- und Anlagenbauern völlig neue Perspektiven: Sie können sich vom reinen Produktanbieter hin zu strategischen Service- und Lösungspartnern entwickeln. Statt nur Maschinen zu verkaufen, können Unternehmen nun Verfügbarkeit, Leistung oder Qualität als Service anbieten – und gleichzeitig aus den Betriebsdaten ihrer Kunden lernen. Diese datenbasierte Grundlage verändert traditionelle Geschäftsmodelle grundlegend.
Neue Erlösmodelle durch Produktdaten
Die Verknüpfung von OT-Sensordaten (wie Betriebsstunden, Energieverbrauch oder Produktionszyklen) mit IT-Systemen wie ERP, CRM oder Analytics-Plattformen ermöglicht detaillierte Nutzungsprofile für Maschinen. Diese Datenbasis schafft Raum für Pay-per-Use-Modelle, bei denen Kunden nicht mehr für die Maschine selbst zahlen, sondern für ihre tatsächliche Nutzung – sei es pro produzierte Einheit, Betriebsstunde oder Output. Voraussetzung dafür ist eine lückenlose und verlässliche Datenerfassung, die durch die IT/OT-Konvergenz realisierbar wird.
Ein weiteres Modell sind Performance-basierte Verträge. Hier garantieren Hersteller eine bestimmte Verfügbarkeit oder Effizienz und werden entsprechend vergütet. Wird die Leistung nicht erreicht, greifen Sanktionen wie reduzierte Zahlungen. Für Anbieter bedeutet dies, dass sie einen Anreiz haben, Maschinen optimal zu betreuen. Echtzeitdaten, Remote-Monitoring und Predictive-Maintenance-Services werden somit integraler Bestandteil des Geschäftsmodells.
Wartungsservices und Abonnementmodelle
Ein Paradebeispiel für datengetriebene Innovation ist der Wandel von reaktiver Wartung hin zu Predictive-Maintenance-Services. Hersteller bieten etwa Wartungsabonnements an, bei denen Kunden eine monatliche Gebühr zahlen, um garantierte Verfügbarkeit, proaktive Wartung und Ferndiagnosen zu erhalten. Die OT-Daten ermöglichen es, Verschleiß frühzeitig zu erkennen, Serviceeinsätze effizient zu planen und ungeplante Ausfälle zu vermeiden. Das spart nicht nur Kosten, sondern stärkt auch die Kundenbindung.
Zusätzlich entstehen digitale Zusatzservices wie Dashboards, Benchmarking-Reports oder KI-basierte Empfehlungen. Diese werden oft als Abonnement angeboten, bei dem Kunden über eine Plattform Echtzeitdaten ihrer Anlagen einsehen, mit Branchenwerten vergleichen und Optimierungsvorschläge erhalten können. Solche Services schaffen wiederkehrende Einnahmen und verankern den Anbieter tief in den Betriebsprozessen des Kunden.
Maßgeschneiderte Produkte und agile Entwicklung
Datengetriebene Ansätze eröffnen auch neue Möglichkeiten in der Produktentwicklung. Dank der Integration von OT- und IT-Daten können Unternehmen kundenspezifische Einzelstücke wirtschaftlich produzieren. Produktionsanlagen, die flexibel konfigurierbar sind und in Echtzeit mit MES und ERP kommunizieren, ermöglichen eine effiziente Planung, Fertigung und Nachverfolgung individueller Aufträge. Digitale Tools wie Produktkonfiguratoren oder Service-Apps ergänzen das Angebot und heben die Produkte von der Konkurrenz ab.
Ein weiterer Vorteil ist die Rückführung von Felddaten in die Entwicklung, bekannt als „Front-Loading“. Bereits in der Pilotphase können Entwicklungsteams erkennen, wie Kunden die Maschinen einsetzen, welche Funktionen besonders gefragt sind und wo es Probleme gibt. Diese Rückkopplung verkürzt Entwicklungszyklen, reduziert Kosten und verbessert die Marktreife neuer Produkte.
Plattformen und Architektur
Für datengetriebene Geschäftsmodelle hat sich eine hybride Architektur bewährt. Edge-Gateways nahe der Maschinen übernehmen Vorverarbeitung und Anomalieerkennung, während zentrale IoT- oder Analytics-Plattformen für erweiterte Analysen und KI-Modelle genutzt werden. Typisch ist ein mehrschichtiger Aufbau, der OT-Ebene (Maschinen, SPS), Connectivity-Layer (Gateways, Middleware) und IT-Systeme (MES, ERP, CRM) umfasst. Darüber liegt eine Analytics-Plattform, die Dashboards, Self-Service-Analytics und KI-Services bereitstellt.
Dank moderner Schnittstellen und containerisierter Microservices können Unternehmen neue Services schnell entwickeln, testen und skalieren, ohne ihre gesamte IT-Infrastruktur umzugestalten. Die Plattform wird zum zentralen Knotenpunkt, der Daten aus verschiedenen OT-Quellen sammelt, aufbereitet und für Anwendungen verfügbar macht.
Standards und Interoperabilität
Für skalierbare datengetriebene Geschäftsmodelle sind Standards und Referenzarchitekturen unverzichtbar. In Deutschland spielen RAMI 4.0 und die Plattform Industrie 4.0 eine entscheidende Rolle, da sie die Strukturierung und Integration von OT- und IT-Systemen definieren. Standards wie OPC UA und MQTT gewährleisten die Interoperabilität.
Die Asset Administration Shell ermöglicht es, digitale Zwillinge von Maschinen in standardisierter Form bereitzustellen. Dadurch können Hersteller ihre Produkte mit digitalen Diensten ausstatten, die nahtlos genutzt werden können. Für Informationssicherheit und Datenschutz sind Normen wie IEC 62443, ISO/IEC 27001 und die DSGVO essenziell. Diese Standards sichern nicht nur die Integration, sondern sind auch die Grundlage für alle datenbasierten Geschäftsmodelle.
10. Integrierte Sicherheit, Cybersecurity und Compliance-Überwachung
Die zunehmende Vernetzung von Produktions- und IT-Systemen bringt nicht nur zahlreiche Möglichkeiten, sondern auch erhebliche Risiken mit sich. Früher schützte ein sogenannter „Air Gap“ OT-Systeme wie Steuerungen, SCADA-Systeme und Produktionsnetze, indem sie physisch von der Unternehmens-IT und dem Internet getrennt waren. Doch mit der Einführung von Industrie 4.0, Cloud-Anbindungen und Remote-Services verschwindet diese Isolation. Produktionsanlagen werden zu attraktiven Zielen für Cyberangriffe, während gleichzeitig die Anforderungen an Sicherheit und Compliance strenger werden. Durch die Integration von OT und IT kann man Sicherheits-, Cybersecurity- und Compliance-Überwachung in einem einheitlichen System zusammenführen. Diese Herausforderungen erfordern einen umfassenden Sicherheitsansatz, der sich durch alle Ebenen der OT-IT-Konvergenz zieht.
Einheitliches Sicherheitskonzept für IT und OT
Ein durchdachtes Sicherheitskonzept muss sowohl die IT- als auch die OT-Welt berücksichtigen. Dazu zählen Maßnahmen wie Netzwerksegmentierung nach IEC 62443, industrielle Firewalls zwischen Produktionszellen und Unternehmensnetzwerken, DMZ-Architekturen für sicheren Datenaustausch und rollenbasierte Zugriffskontrollen für Wartungspersonal. Ältere OT-Systeme ohne integrierte Sicherheitsfunktionen erschweren jedoch Patching und Härtung im Vergleich zu modernen IT-Systemen.
Dank der OT-IT-Konvergenz können Zero-Trust-Konzepte auch in Produktionsumgebungen angewendet werden. Das bedeutet: strikte Authentifizierungen, Least-Privilege-Prinzipien und kontinuierliche Überprüfung von Zugriffen. Praktische Maßnahmen umfassen die Segmentierung von Produktionszellen, den Einsatz von Firewalls und DMZs an OT-IT-Schnittstellen sowie die Vergabe minimaler Rechte für Wartungspersonal. Ein zentrales Identitäts- und Zugriffsmanagement steuert Zugriffe sowohl auf MES/ERP-Systeme als auch auf SCADA/PLC-Umgebungen. Solche Maßnahmen verhindern laterale Bewegungen von Angreifern und schaffen eine einheitliche Sicherheitsbasis.
Zentrale Überwachung und Erkennung von Anomalien
Die Verbindung von OT-Systemen mit Unternehmens- und Cloud-Netzwerken erhöht die Angriffsflächen erheblich. Schwachstellen wie ungepatchte Steuerungen, Remote-Zugriffe oder IIoT-Geräte machen Produktionsumgebungen anfällig. Eine zentrale Überwachung ist hier entscheidend: Durch die Integration von Logs und Events aus Firewalls, PLCs, SCADA, MES, ERP und Cloud-Systemen in eine SIEM/SOC-Plattform können Anomalien schneller erkannt werden.
Unerwarteter Netzwerkverkehr, unautorisierte Konfigurationsänderungen oder ungewöhnliche PLC-Programm-Downloads werden frühzeitig identifiziert. Sicherheitsrelevante Produktionsdaten wie Temperatur-, Druck- oder Füllstandswerte können fast in Echtzeit mit Cyber-Sensorik korreliert werden, um Manipulationen oder Sabotage aufzudecken. Gemeinsame OT-IT-Incident-Response-Playbooks sorgen dafür, dass betroffene Netzwerksegmente isoliert, manuelle Betriebsmodi aktiviert, Konfigurationen aus vertrauenswürdigen Backups wiederhergestellt und alle Schritte für Compliance-Zwecke dokumentiert werden.
Erfüllung deutscher und europäischer Vorgaben
Neben technischen Maßnahmen spielt die Einhaltung gesetzlicher Anforderungen eine zentrale Rolle. Die OT-IT-Integration erleichtert es, regulatorische Vorgaben zu erfüllen. Für KRITIS-Betreiber und Unternehmen, die unter die NIS2-Richtlinie fallen, sind zentrale Asset-Inventare (einschließlich OT), Risikoanalysen, Patch- und Schwachstellenmanagement sowie dokumentierte Sicherheitsmaßnahmen unerlässlich. Eine konvergierte Umgebung ermöglicht standardisierte Richtlinien für Logging, Zugriffskontrollen, Backups und Kontinuitätspläne über beide Bereiche hinweg. Compliance-Nachweise wie Berichte, Dashboards oder Audit-Trails werden zentral erstellt.
In Deutschland sind der BSI IT-Grundschutz, branchenspezifische Sicherheitsstandards (B3S) und IEC 62443 besonders relevant. Eine integrierte OT-IT-Landschaft ermöglicht es, Anlagen, Netzwerke, Anwendungen und Cloud-Dienste konsistent zu modellieren, Schutzbedarfe zu definieren und Sicherheitsmaßnahmen übergreifend anzuwenden. Mit zentralisierter Konfigurations- und Policy-Verwaltung bleiben technische und organisatorische Maßnahmen stets aktuell und dokumentiert. Kontinuierliches Monitoring und regelmäßige Berichte aus OT-IT-Sicherheits-Tools fließen in ISMS-Prozesse wie Risikobehandlung, Kontrolltests und Management-Reviews ein.
Verbindung von Safety und Security
Die OT-IT-Konvergenz erfordert nicht nur funktionale Integration, sondern auch ein umfassendes Sicherheits- und Compliance-Konzept. Safety-Funktionen wie Not-Aus-Schalter, Betriebszustände oder Grenzwertüberwachung können mit Cyber-Monitoring kombiniert werden. Zentralisierte Überwachungsplattformen integrieren Prozess- und Safety-Signale (z. B. Notabschaltungen oder Safety-PLC-Diagnosen), Cybersecurity-Telemetrie (wie Netzwerkflüsse, Logs oder Alerts) und Compliance-Kennzahlen (z. B. Patch-Status, Backup-Erfolg oder Zugriffsüberprüfungen) in einem einzigen Dashboard. So lassen sich sicherheitsrelevante Ereignisse korrelieren: Eine sicherheitsbedingte Abschaltung einer Produktionslinie, kombiniert mit ungewöhnlichem Netzwerkverkehr, könnte auf eine cyberinduzierte Manipulation hinweisen.
Compliance-Dashboards zeigen den Status verpflichtender Kontrollen wie den Prozentsatz der Systeme mit aktuellem Virenschutz, verschlüsselten Verbindungen oder implementierter Zwei-Faktor-Authentifizierung. Für deutsche Produktionsstandorte können diese Plattformen auf BSI-Grundschutz-Bausteine und IEC 62443-Anforderungen abgebildet werden, was die Transparenz von Safety- und Security-Maßnahmen erhöht.
Umsetzungsvoraussetzungen und Erfolgsfaktoren
Die Einführung von OT-IT-Konvergenz in deutschen Industrie-4.0-Umgebungen erfordert mehr als nur den Einsatz neuer Technologien. Erfolgreiche Projekte kombinieren eine präzise technische Infrastruktur mit organisatorischen Anpassungen und klaren Governance-Strukturen. Ohne diesen umfassenden Ansatz scheitern viele Initiativen bereits in der Pilotphase oder stoßen auf Widerstand innerhalb der Organisation. Im Folgenden werden die wichtigsten technischen, sicherheitstechnischen und organisatorischen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Umsetzung beleuchtet.
Technische Grundlagen: Netzwerke, Edge-Computing und Datenplattformen
Eine durchgängige Industrial-Ethernet-Infrastruktur ist das Rückgrat jeder OT-IT-Integration. Netzwerke müssen nicht nur zuverlässig, sondern auch leistungsfähig sein, um Echtzeitdaten aus Sensoren zu verarbeiten. VLANs sorgen für eine logische Trennung der Produktionsbereiche, während Quality-of-Service-Mechanismen (QoS) kritische Steuerungsdaten priorisieren. Redundante Netzwerktopologien wie Ring- oder Mesh-Strukturen gewährleisten einen unterbrechungsfreien Betrieb rund um die Uhr.
Die Segmentierung nach Standards wie ISA-95 und IEC 62443 trennt Produktionsnetze strikt von Office-IT und externen Zugriffen. Firewalls und Proxies steuern den Datenfluss zwischen diesen Bereichen. Sicherer Remote-Zugriff – durch VPNs, rollenbasierte Zugriffsrechte und Protokollierung – ermöglicht es externen Partnern, Maschinen zu warten, ohne die OT-Systeme dem Internet auszusetzen.
Edge Computing spielt eine Schlüsselrolle, um Echtzeitanforderungen zu erfüllen und die Last auf WAN-Verbindungen zu reduzieren. Edge-Geräte wie Industrie-PCs übernehmen die lokale Datenverarbeitung, filtern und aggregieren Informationen und erkennen Anomalien direkt vor Ort. Gleichzeitig fungieren Edge-Gateways als Schnittstellen, die proprietäre SPS-Protokolle in standardisierte Formate wie OPC UA oder MQTT umwandeln, um eine herstellerunabhängige Integration zu ermöglichen.
Eine zentrale Integrationsschicht konsolidiert Daten aus verschiedenen OT-Quellen wie SPS-Systemen, SCADA oder MES und stellt diese in einem einheitlichen Datenmodell bereit. Über REST-APIs werden diese Daten mit ERP-Systemen, MES und Cloud-Plattformen verbunden. Die Datenplattform organisiert Informationen in Schichten: von Rohdaten über bereinigte Daten bis hin zu semantisch angereicherten Informationen, die Geschäftskontext wie Auftragsnummern oder Chargen hinzufügen. Time-Series-Datenbanken speichern Prozessdaten effizient, während Stream-Processing-Engines Echtzeit-Kennzahlen berechnen. Für Analysen wie Predictive Maintenance oder Energieoptimierung kommen spezialisierte Analytics-Umgebungen zum Einsatz.
Cloud- und Hybrid-Plattformen bieten flexible Rechen- und Speicherkapazitäten für datenintensive Anwendungen, KI-Modelle und zentrale Dashboards. Viele deutsche Unternehmen setzen auf Hybrid-Architekturen: Echtzeitdaten und kritische Steuerungsprozesse bleiben lokal, während historische Daten und umfassende Analysen in der Cloud verarbeitet werden. Diese Strategie berücksichtigt Datenschutzanforderungen und Betriebsratsregelungen, die eine strikte Trennung von personenbezogenen und Prozessdaten verlangen.
Sicherheit als Basis: Security-by-Design
Eine vertrauenswürdige OT-IT-Konvergenz setzt eine robuste Sicherheitsarchitektur voraus. Eine Zero-Trust-Strategie mit Firewalls, DMZ-Zonen, Network Access Control und OT-spezifischem IDS/IPS-Monitoring schützt vor Cyberangriffen. Eine systematische Asset-Inventarisierung erfasst alle OT-Komponenten – von SPS über Frequenzumrichter bis hin zu IIoT-Sensoren.
Beim Patch-Management wird auf die besonderen Anforderungen der OT geachtet: Updates erfolgen in geplanten Wartungsfenstern, kritische Systeme werden zunächst in Testumgebungen geprüft, und für nicht aktualisierbare Legacy-Systeme werden alternative Schutzmaßnahmen wie zusätzliche Netzwerksegmentierung eingesetzt.
Governance-Regeln legen fest, wie Datenqualität, Namenskonventionen und Zugriffspolicies einzuhalten sind, insbesondere in regulierten Branchen mit strengen Compliance-Vorgaben. Multi-Faktor-Authentifizierung, das Least-Privilege-Prinzip und regelmäßige Zugriffsüberprüfungen sind essenziell. Ein zentrales SIEM/SOC-System überwacht Logs und Ereignisse aus verschiedenen Quellen wie Firewalls, MES und Cloud-Systemen, um Anomalien frühzeitig zu erkennen.
Organisatorische Integration: Teams, Rollen und Prozesse
Technische Lösungen allein reichen nicht aus – der Erfolg hängt maßgeblich von klaren Rollen und abgestimmten Prozessen ab.
"Unser integrierter Ansatz verbindet Technologie, Strategie und organisatorischen Wandel zu messbaren Transformationsergebnissen." – makematiq
Die Zusammenführung von IT- und OT-Teams ist ebenso wichtig wie die technische Integration. Oft scheitern Projekte, weil der organisatorische Wandel unterschätzt wird. Cross-funktionale Teams arbeiten an gemeinsamen KPIs wie OEE, Ausfallzeiten oder Sicherheitsvorfällen, anstatt getrennte IT- oder OT-Ziele zu verfolgen.
Neue Rollen und Verantwortlichkeiten wie „OT-Security Architect“ oder „Data Engineer Manufacturing“ kombinieren Fachwissen aus beiden Bereichen und vermeiden Kompetenzkonflikte. Gemeinsame Prozesse für Change- und Release-Management sorgen dafür, dass IT-Updates mit OT-Wartungsfenstern und Sicherheitsanforderungen abgestimmt werden. Ein unkoordiniertes IT-Update darf keine Produktionsausfälle verursachen, und OT-Änderungen müssen IT-Sicherheitsrichtlinien einhalten.
Schulungsprogramme bereiten beide Seiten auf die neue Zusammenarbeit vor: IT-Mitarbeiter lernen die Echtzeitanforderungen und Sicherheitsbedürfnisse der OT kennen, während OT-Teams in IT-Prozesse und digitale Tools eingeführt werden.
Fazit
Die OT-IT-Konvergenz ist mehr als ein technisches Projekt – sie bietet einen strategischen Vorteil für die deutsche Industrie 4.0. Unternehmen, die Produktionsdaten intelligent mit Geschäftssystemen verknüpfen, profitieren von messbaren Verbesserungen in Bereichen wie Effizienz, Nachhaltigkeit und Compliance.
Effizienz und Produktivität können erheblich gesteigert werden, indem Echtzeitdaten zu Anlagenzuständen, Durchlaufzeiten und Engpässen genutzt werden. Besonders in der diskreten Fertigung führen die Integration von SPS-Daten in MES-Systeme und der Einsatz von Predictive Maintenance zu zweistelligen Verbesserungen der Gesamtanlageneffektivität (OEE). Diese Effizienzgewinne und die schnelleren Reaktionszeiten wirken sich positiv auf die Liefertermintreue aus – ein entscheidender Vorteil für exportorientierte Branchen in Deutschland.
Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung profitieren ebenfalls stark von der OT-IT-Integration. Die Erfassung und Analyse von Energieverbrauch und Prozessparametern ermöglichen es energieintensiven Industrien, Kosten zu senken und CO₂-Reduktionsziele zu erreichen. Gleichzeitig reduziert eine optimierte Materialnutzung den Rohstoffverbrauch und unterstützt ESG-Ziele durch weniger Ausschuss.
Compliance, Qualität und Sicherheit werden durch lückenlose Rückverfolgbarkeit und automatisierte Berichtsprozesse verbessert. Systeme, die sicherheitsrelevante Anlagenzustände mit IT-Sicherheitsprotokollen verknüpfen, ermöglichen eine schnellere Erkennung von technischen Störungen und Cyber-Physical-Vorfällen.
Darüber hinaus eröffnet die OT-IT-Integration neue datenbasierte Geschäftsmodelle. Maschinenbauer können beispielsweise After-Sales-Services wie Condition-Based-Maintenance oder Pay-per-Use-Modelle anbieten. Auch Mass Customization – wirtschaftliche Fertigung von Losgröße 1 – wird durch Echtzeitdaten vom Shopfloor realisierbar und verschafft Unternehmen im DACH-Markt einen klaren Wettbewerbsvorteil.
Erfolgreiche OT-IT-Initiativen orientieren sich an konkreten Geschäftszielen wie „OEE um 5–10 % steigern", „ungeplante Stillstände um 15 % senken" oder „Energieverbrauch je Stück um 10 % reduzieren". Solche klar definierten Ziele bilden die Grundlage für Architekturentscheidungen, Anwendungsfälle und Change-Management-Maßnahmen. Ohne diese Zielorientierung drohen Projekte in der Pilotphase zu verharren.
Ein weiterer Schlüsselfaktor ist die organisatorische Konvergenz von IT- und OT-Teams. Gemeinsame Governance, abgestimmte KPIs und neue Rollen wie „OT-Security Architect" oder „Data Engineer Manufacturing" helfen, Kompetenzkonflikte zu vermeiden und Sicherheitsanforderungen, Wartungspläne sowie Produktionsziele in Einklang zu bringen.
"Unser integrierter Ansatz verbindet Technologie, Strategie und organisatorischen Wandel zu messbaren Transformationsergebnissen." – makematiq
Externe Berater können diesen Prozess erheblich beschleunigen, indem sie strategische Ziele in umsetzbare OT-IT-Roadmaps übersetzen. Sie bieten Unterstützung bei Architekturentwicklung, Sicherheitskonzepten, Datenmodellierung und Change-Management. Unternehmen wie makematiq, die Digitalstrategien, IT-Architektur und KI-Expertise mit organisatorischem Wandel kombinieren, helfen deutschen Firmen, skalierbare Architekturen zu entwickeln, Cloud-Migrationen zu steuern und datenbasierte Entscheidungsfindung auf dem Shopfloor zu verankern. So wird aus der OT-IT-Konvergenz ein echter Geschäftserfolg statt eines isolierten Pilotprojekts.
Die OT-IT-Konvergenz ist kein einmaliges Projekt, sondern eine langfristige Fähigkeit, die Optimierung, Innovation und Resilienz unterstützt. Unternehmen, die jetzt in robuste Architekturen, Datenplattformen und Governance investieren, werden in der Lage sein, künftige Technologien wie fortschrittliche KI, autonome Intralogistik und neue datengetriebene Services leichter zu integrieren. Damit sichern sie nicht nur ihre Wettbewerbsfähigkeit für die kommenden Jahre, sondern stärken auch die Position Deutschlands in der globalen Industrie 4.0.
FAQs
Wie trägt die OT-IT-Konvergenz zur Verbesserung der Cybersicherheit in der Industrie 4.0 bei?
Die Zusammenführung von OT- und IT-Systemen stärkt die Cybersicherheit in der Industrie 4.0 erheblich. Durch eine zentrale Überwachung und Steuerung aller vernetzten Geräte und Systeme können Schwachstellen schneller erkannt und gezielte Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt werden.
Darüber hinaus ermöglicht diese Integration den Einsatz moderner Sicherheitslösungen wie Echtzeit-Bedrohungserkennung und automatisierte Reaktionen auf Sicherheitsvorfälle. Das Ergebnis: ein deutlich reduziertes Risiko für Cyberangriffe und eine gesteigerte Widerstandsfähigkeit gegenüber digitalen Bedrohungen.
Welche organisatorischen Anpassungen sind erforderlich, um die OT-IT-Konvergenz erfolgreich umzusetzen?
Um die OT-IT-Konvergenz erfolgreich zu gestalten, sind durchdachte organisatorische Veränderungen unverzichtbar. Dazu zählen klare Kommunikationswege, die Förderung der Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Fachbereichen und die Anpassung bestehender Abläufe an moderne digitale Technologien.
Ein entscheidender Faktor ist außerdem die Weiterbildung der Mitarbeiter. Nur so können sie ein besseres Verständnis für neue Technologien und Arbeitsmethoden entwickeln. makematiq begleitet Unternehmen dabei, diese Transformation strategisch zu planen und mit einem umfassenden Ansatz umzusetzen, der konkrete Ergebnisse erzielt.
Wie können durch die Integration von OT- und IT-Daten neue Geschäftsmodelle entstehen?
Die Verbindung von OT- (Operational Technology) und IT-Daten schafft für Unternehmen die Grundlage, neue Geschäftsmodelle umzusetzen. Wenn Echtzeitdaten aus Produktionsanlagen mit IT-gestützten Analysen kombiniert werden, können Unternehmen beispielsweise vorausschauende Wartung, leistungsorientierte Serviceangebote oder flexible Produktionskonzepte umsetzen.
Diese Ansätze steigern nicht nur die Effizienz, sondern schaffen auch zusätzliche Einnahmequellen, etwa durch datenbasierte Services oder maßgeschneiderte Produkte. Durch die intelligente Nutzung dieser Synergien können Unternehmen ihre Wettbewerbsfähigkeit stärken und sich langfristig in der Industrie 4.0 erfolgreich behaupten.
