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IoT und Cloud – 5 Gründe für das unschlagbare Duo

ProfilfotoManuel Reinfurt
Chief Technical Officer

24.08.2021

Warum passen IoT und Cloud so gut zusammen? Welche Vorteile ergeben sich und auf was müssen Sie achten? Wir geben Antworten.

Beim Internet Of Things spielt die Vernetzung eine große Rolle – immerhin geht es darum, eine große Anzahl Ihrer Geräte zu vernetzen, Daten auszuwerten und so effizienter zu werden. Möglicherweise kommunizieren hunderttausend Geräte fast im Sekundentakt und liefern wertvolle Informationen, welche Sie möglichst in Echtzeit auswerten und direkt anwenden wollen. Kostspielige Neuanschaffungen sind hierbei kein Muss: Mit diesen 4 Methoden für einen Retrofit können Sie Ihre vorhandenen Maschinen um smarte Technologien erweitern.

5 Gründe, warum IoT und Cloud so gut zueinanderpassen

1. Die Vorteile der Cloud

Die grundlegenden Vorteile der Cloud sind auch bei IoT ein extrem wichtiger Faktor. Durch die oft konstant anwachsende und hohe Anzahl von IoT-Devices, hilft Ihnen die stufenlose Skalierung der Cloud. Hinzu kommt, dass die Cloud Ihnen mit bereits entwickelten Services Arbeit abnimmt. Sie können sich vollständig auf Ihren IoT-Anwendungsfall konzentrieren und müssen keine Zeit in die Infrastruktur und Verwaltung investieren. Skalierbarkeit, Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit sind hier die großen Stichpunkte. Gleichzeitig bieten gängige Public Clouds durch die Vielzahl an Sicherheitsvorkehrungen, Zertifizierungen und DSGVO-Konformität eine sichere und stabile Basis.

Neben diesen enthaltenen Features der Cloud bieten die Hyperscaler wie AWS oder Azure weitere Vorteile mit speziell für IoT entwickelte Services, welche IoT-Projekte schnell und einfach ermöglichen. In diesem Artikel gehen wir vor allem auf die von Microsoft Azure bereitgestellten Services ein. Ein Äquivalent lässt sich meist auch bei AWS oder GCP finden.

2. Die Verbindung zur Cloud und Provisioning (automatische Bereitstellung)

Der wichtigste Punkt bei IoT ist die Konnektivität vom Gerät zur Cloud:

  • Wie genau findet die Kommunikation statt?
  • Wie oft meldet das Gerät Ereignisse in die Cloud?
  • Kann das Gerät permanent Nachrichten empfangen?
  • Wie wird sichergestellt, dass lediglich autorisierte Geräte eine Verbindung aufbauen können?

Lösungen auf diese Fragen liefern die Public Clouds mit zielgerichteten Services. Mit Azure IoT Hub bietet Microsoft beispielsweise eine durchdachte Konnektivität. Durch die bereitgestellten Entwicklerpakete kann eigene Hardware durch Standardprotokolle wie MQTT oder AMQP angebunden werden. Mit sehr wenig Aufwand ist die Kommunikation automatisch verschlüsselt und das Gerät kann über die Cloud kontrolliert werden.

Die Authentifizierung der Geräte ist dabei ebenso enthalten und zertifikatsgetrieben. Lediglich die Geräte, die auch genehmigt sind, können sich mit dem Service verbinden. Hierbei setzt Microsoft auf Industriestandards und nutzt beispielsweise X.509 Zertifikate, um die Authentizität der Geräte sicherzustellen. Je nach Gerät und Anwendungsfall können weitere Funktionen genutzt werden – so kann beispielsweise der private Schlüssel im Trusted Plattform Modul (TPM) des Geräts gespeichert werden und ist zusätzlich geschützt. Hier hilft der Device Provisioning Service, mit dem Geräte automatisiert eingerichtet und mit dem IoT Hub verbunden werden.

Obwohl Sie immer noch überlegen und entscheiden müssen, auf welche Funktionen Sie zurückgreifen, welches Protokoll verwendet oder wo die Zertifikate gespeichert werden, bietet Ihnen die Public Cloud für die gewählte Variante in den meisten Fällen Standardlösungen. Das reduziert den eigenen Entwicklungsaufwand enorm.

3. Das Dashboard und Device Management

Sind die Geräte erst einmal verbunden, möchten Sie in den meisten Fällen wissen:

  • Wie viele Geräte sind gerade aktiv?
  • Wie ist der Status der Geräte?
  • Gibt es nennenswerte Ereignisse?

Mit Azure IoT Hub wird auch dieser Teil abgedeckt. Da die Geräte durch die bereits beschriebene Verbindung schon mit dem Azure IoT Hub verbunden sind, ist es für Microsoft kein Problem diese Informationen auch in einem Dashboard bereitzustellen. Damit sehen Sie – ohne zusätzliche Arbeit – bereits eine Übersicht Ihrer Geräte und erhalten Antworten auf die eben genannten Fragen. Mit wenigen Handgriffen können Sie zudem eigene Ansichten erstellen. Damit können Sie beispielsweise beantworten, wie ein Gerät die Fehlermeldung A oder B sendet oder wie hoch die durchschnittliche Umgebungstemperatur Ihrer Geräte ist. Durch den Azure Device Twin können Sie jederzeit auf den letzten gemeldeten Stand des Gerätes zurückgreifen, auch wenn das Gerät aktuell nicht erreichbar ist.

Dabei können Sie nicht nur Daten ansehen, sondern Ihre Geräte auch aktiv managen und so zum Beispiel neue Versionen via Device Update for IoT Hub auf Ihre Geräte spielen.

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4. Geräte verstehen mit Analytics und Machine Learning

Ein großer Aspekt des IoT ist es zu verstehen, wie sich Geräte verhalten. Mit diesem Wissen können Sie effizienzsteigernde oder kostenreduzierende Maßnahmen anwenden. So kann die große Datenmenge, welche die IoT-Geräte produzieren, genutzt werden, um zu verstehen:

  • Wann erreichen meine Maschinen den höchsten Throughput?
  • Wie kann ich vorhersagen, wann Maschinen eine Wartung benötigen oder gar ganz ausfallen?

Die Antworten können wertvoll sein, da Sie Probleme vermeiden oder bei vorhergesagten Ausfällen bereits den Ersatz klären und einplanen können. Die großen Treiber für diese Anwendungsfälle sind Analytics und Machine Learning. Mit Stream Analytics können Sie die Daten beispielsweise bearbeiten und filtern. Mit Azure Machine Learning können Sie eigene Machine-Learning-Modelle trainieren und auch in der Produktion einsetzen.

5. Weitere vielfältige Synergien in der Cloud

In den Public Clouds gibt es bereits eine Menge unterstützende Services für viele Anwendungsfälle. Zusätzlich bietet sich noch eine Reihe weiterer Integrationen an. So können die IoT-Gerätedaten:

  • in PowerBI-Apps genutzt werden, um andere Anwendungen zu bereichern.
  • als API zur Verfügung gestellt werden, um eine mobile App für iOS oder Android zu ermöglichen.
  • via API eine Funktion in anderen Anwendungen (z.B. SAP, SalesForce oder ähnliches) auslösen.

Die Kommunikation kann hier auch bidirektional stattfinden. Sie können die Gerätedaten nicht nur nutzen, um weitere Anwendungen zu steuern, sondern auch um die Geräte selbst zu steuern. Die Umsetzung ist in diesem Fall etwas aufwändiger – eröffnet aber noch weitere Anwendungsgebiete. So kann eine iPad-App in der Fertigungshalle nicht nur genutzt werden, um den Status der Produktion zu überwachen, sondern auch um wartungsbedingte Funktionen durchzuführen.

Im folgenden Diagramm finden Sie eine Übersicht über die von Microsoft bereitgestellten Services und wie diese zusammen funktionieren.

IoT Refarch

Diagramm: In Anlehnung an "Azure IoT reference architecture"

Edge Computing – nicht jeder Datenpunkt muss in die Cloud

Das Edge Computing ist ein spezieller Teil des Internet of Things. Während bei "normalem" IoT die Geräte und Clients außerhalb der Cloud meist sehr leistungsschwach sind und oft nur Daten senden oder empfangen, wird beim Edge Computing leistungsstärkere Hardware eingesetzt. So können Geräte, welche nicht in der Cloud liegen, sondern noch im eigenen Firmennetzwerk oder in der Fertigungshalle, vollständige Anwendungen enthalten. Ein für Machine Learning trainiertes Modell kann so auf dem Edge Device eingesetzt werden, um die Daten bereits direkt im Firmennetzwerk schnell zu analysieren und Ausfälle oder Probleme vorherzusagen – ohne die Daten in die Cloud zu senden.

Ohne detaillierter auf diese Anwendungsfälle einzugehen sei gesagt: Mit Azure IoT Edge bietet Microsoft einen Service, welcher auf dem IoT Hub aufbaut und dabei ermöglicht, Edge Devices zu kontrollieren und die darauf laufende Anwendung zu aktualisieren.



Ihnen fehlt noch etwas Hintergrundwissen zum Internet of Things? Hier finden Sie die wichtigsten IoT Begriffe!

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  • Titelbild: Jorn Eriksen auf Unsplash
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