Operational Technology (OT): Definition, IT/OT und MES

Was ist Operational Technology (OT)?

Operational Technology (OT) bezeichnet die Hardware und Software, die physische Geräte, Maschinen und Prozesse in einer Fabrik direkt steuert und überwacht. Dazu gehören SPS-Steuerungen (speicherprogrammierbare Steuerungen), SCADA-Systeme, Frequenzumrichter, Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI), Sensoren, Aktoren und industrielle Netzwerke.

Der Unterschied zur IT (Informationstechnologie) ist grundlegend: IT verarbeitet Daten. OT bewegt physische Dinge. Wenn ein ERP-System einen Fertigungsauftrag anlegt, ist das IT. Wenn eine SPS den Servomotor einer Presse ansteuert, den Schließdruck regelt und das Werkzeug in Position fährt, ist das OT.

In den meisten Fertigungsbetrieben existieren diese beiden Welten getrennt. Die IT-Abteilung verantwortet Server, Netzwerke, ERP und Office-Anwendungen. Die OT-Welt gehört der Instandhaltung, der Automatisierungstechnik und den Maschinenbauern. Unterschiedliche Budgets, unterschiedliche Fachsprache, unterschiedliche Prioritäten. Und dazwischen: eine Lücke, durch die täglich wertvolle Produktionsdaten verloren gehen.

IT vs. OT: Die grundlegenden Unterschiede

Diese Unterschiede sind nicht bloss organisatorisch. Sie sind technisch real. Eine SPS von 2005 mit Profibus-Anbindung versteht kein TCP/IP. Ein Server mit Windows Server 2022 versteht kein Profibus. Zwischen beiden Welten liegt eine Protokoll-Lücke, die überbrückt werden muss, wenn Produktionsdaten in Echtzeit verfügbar sein sollen.

Warum IT/OT-Konvergenz in der Fertigung entscheidend ist

IT/OT-Konvergenz bedeutet: Daten aus der OT-Welt (Maschinenzustände, Taktzeiten, Stückzahlen, Alarme, Prozessparameter) werden in die IT-Welt gebracht (Cloud, Dashboards, ERP, Analysen), damit Entscheidungen auf Basis von Echtzeitdaten getroffen werden können.

Das klingt selbstverständlich. Ist es aber nicht. In der Praxis sieht es in den meisten Fertigungsbetrieben so aus:

• Die SPS steuert die Maschine, aber die Daten bleiben in der SPS. Niemand sieht sie außerhalb des HMI-Panels.
• Stillstände werden vom Werker auf Papier oder am Shopfloor-Terminal manuell erfasst, Minuten oder Stunden nach dem Ereignis.
• Die IT-Abteilung hat keinen Zugang zum OT-Netzwerk. Aus Sicherheitsgründen. Oder weil es kein gemeinsames Netzwerk gibt.
• Das ERP kennt den Fertigungsauftrag, aber nicht den aktuellen Maschinenstatus. Es weiß nicht, ob die Maschine läuft, steht oder rüstet.
• Prozessparameter (Temperatur, Druck, Drehmoment) werden in der Steuerung protokolliert, aber nie mit Produktionsdaten korreliert.

Das Ergebnis: Entscheidungen basieren auf Schätzungen statt auf Daten. Mikrostopps bleiben unsichtbar. Taktzeit-Verluste werden nicht erkannt. Stillstandsursachen werden falsch klassifiziert. OEE wird geschätzt statt gemessen.

IT/OT-Konvergenz löst dieses Problem, indem sie einen durchgängigen Datenfluss von der Maschine bis zum Dashboard ermöglicht.

Wie IT/OT-Konvergenz in der Praxis funktioniert

Die Verbindung von OT und IT erfordert eine Konnektivitätsschicht, die zwischen den beiden Welten vermittelt. In der Praxis gibt es drei Ansätze, je nach Maschinenpark:

In der Praxis haben die meisten Betriebe einen gemischten Maschinenpark: Eine CNC-Fräse von 2020 mit OPC UA neben einer Presse von 1998 ohne jede digitale Schnittstelle. Die Herausforderung ist nicht, die neue Maschine anzubinden. Die Herausforderung ist, die alte Maschine anzubinden, ohne in die SPS einzugreifen, ohne die Produktion zu unterbrechen, und trotzdem verwertbare Daten zu bekommen.

Das ISA-95-Modell: Wo OT aufhört und IT anfängt

Das ISA-95-Modell (IEC 62264) ist der internationale Standard, der die Schichten einer Fertigungsarchitektur definiert. Es zeigt, wo OT und IT aufeinandertreffen:

Level 3, das MES, ist die Schicht, die beide Welten verbindet. Es nimmt Daten von Level 0-2 (OT) und macht sie für Level 4 (IT) verfügbar. Gleichzeitig bringt es Auftrags- und Stammdaten von Level 4 auf den Shopfloor. Das MES ist nicht OT und nicht IT. Es ist die Brücke.

Was passiert, wenn OT und IT getrennt bleiben

Wenn die OT/IT-Lücke nicht geschlossen wird, entstehen messbare Verluste:

Wie SYMESTIC OT und IT verbindet

SYMESTIC ist ein cloud-natives MES, das genau an der Schnittstelle zwischen OT und IT arbeitet. Die Architektur besteht aus drei Schichten: Konnektivität (OT-Anbindung), Cloud-Plattform (Datenverarbeitung und Analyse) und Enterprise-Integration (ERP, BI).

• Brownfield-Anbindung ohne SPS-Eingriff. Bestandsmaschinen werden über digitale I/O-Gateways angebunden. Ein Gateway greift die vorhandenen Digitalsignale ab (Maschinenstatus, Taktimpuls, Störsignal) und sendet sie über LTE, WLAN oder Ethernet in die Cloud. Kein SPS-Programm wird geändert. Keine Produktionsunterbrechung. Installation: 2 bis 4 Stunden pro Maschine. Bei Klocke wurden alle Verpackungslinien über DI-Gateways angebunden, ohne LAN-Infrastruktur, in 3 Wochen.
• OPC UA für moderne Steuerungen. Maschinen mit OPC UA Server (Siemens S7-1500, Beckhoff, B&R) werden direkt über den SYMESTIC OPC UA Cloud Connector angebunden. Volle Datentiefe: Prozessparameter, SPS-Alarme, Programmnummern, Rezeptdaten. Bei Neoperl werden SPS-Alarme automatisch mit Stillständen korreliert und als Stillstandsbegründung verwendet. Ergebnis: 10 % weniger Stillstände, 8 % höhere Verfügbarkeit.
• MQTT und IoT-Geräte. Bei Carcoustics wurde die OT-Integration über IXON IoT-Geräte und MQTT realisiert, mit Datenfluss in Microsoft Azure. 500+ Anlagen in allen Werken innerhalb von 6 Monaten angebunden.
• Bidirektionale ERP-Integration. SYMESTIC überbrückt nicht nur die Lücke von OT zur Cloud, sondern auch von der Cloud zum ERP. Bei Meleghy Automotive fliesst der Datenfluss bidirektional zu SAP R3 über ABAP IDoc: Maschinenzyklen werden Fertigungsaufträgen zugeordnet, Rückmeldungen gehen automatisch ins ERP. Bei Schmiedetechnik Plettenberg werden Fertigungsaufträge aus InforCOM automatisch in SYMESTIC übernommen, und Mengen, Zeiten und Statusinformationen fließen zurück. Manuelle Rückmeldung eliminiert.
• Cloud-Plattform als IT-Schicht. Die gesamte Datenverarbeitung, Analyse, Dashboards und Benachrichtigungen laufen auf Microsoft Azure. Unbegrenzte Benutzer, unbegrenzte Dashboards, Zugriff von jedem Gerät mit Browser. Die Cloud-Plattform ist die IT-Schicht, die aus OT-Rohdaten verwertbare Produktionskennzahlen macht: OEE, Verfügbarkeit, Leistung, Qualität, Stillstands-Pareto, Schichtvergleiche, Maschinenvergleiche.

Drei Schritte zur IT/OT-Konvergenz

Schritt 1: Erste Maschinen anbinden, Datenfluss herstellen. Die kritischsten Maschinen werden über I/O-Gateways oder OPC UA angebunden. Nach wenigen Stunden fließen die ersten Echtzeitdaten. Das Ziel ist nicht Perfektion, sondern der erste durchgängige Datenfluss von der Maschine bis zum Dashboard. Bei Klocke war die erste Linie in 3 Wochen angebunden, bei Brita ohne PoC direkt produktiv.

Schritt 2: Daten nutzen, nicht nur sammeln. Stillstands-Pareto, OEE-Trend, Maschinenvergleich. Die IT/OT-Konvergenz hat erst dann einen Wert, wenn die Daten in Entscheidungen fließen: tägliches Shopfloor Meeting, Maßnahmen aus dem Pareto, Schichtvergleiche. Bei Meleghy hat die einheitliche Datenbasis über 6 Werke zu 10 % weniger Stillstandszeiten und 7 % mehr Ausbringung geführt.

Schritt 3: ERP-Integration und Skalierung. Wenn der Datenfluss steht und die Organisation die Daten nutzt, wird die ERP-Schnittstelle aufgebaut (SAP, Infor, proAlpha, Navision). Fertigungsaufträge fließen automatisch ein, Rückmeldungen gehen automatisch zurück. Danach: Skalierung auf weitere Maschinen und Werke. Bei Carcoustics: von PoC in Haldensleben auf 500+ Anlagen in allen Werken in 6 Monaten.

Häufige Fragen zu Operational Technology

Was ist der Unterschied zwischen OT und IT?

IT verarbeitet Daten (ERP, Server, Netzwerke). OT steuert physische Prozesse (SPS, Sensoren, Aktoren, Maschinensteuerungen). IT priorisiert Datensicherheit, OT priorisiert Verfügbarkeit. In der Fertigung existieren beide Welten oft getrennt, was dazu führt, dass Produktionsdaten nicht in Echtzeit für Entscheidungen verfügbar sind.

Warum ist IT/OT-Konvergenz wichtig?

Ohne IT/OT-Konvergenz bleiben Maschinendaten in der SPS eingeschlossen. Stillstände werden manuell erfasst, OEE wird geschätzt, ERP-Rückmeldungen sind verzögert. Die Konvergenz schafft einen durchgängigen Datenfluss von der Maschine bis zum Dashboard und zum ERP, sodass Entscheidungen auf Echtzeitdaten basieren statt auf Schätzungen.

Was hat ein MES mit IT/OT-Konvergenz zu tun?

Ein MES (Manufacturing Execution System) ist die Software-Schicht, die OT und IT verbindet. Es sitzt auf Level 3 des ISA-95-Modells, nimmt Daten von der Maschinenebene (Level 0-2, OT) und macht sie für die Geschäftsebene (Level 4, IT) verfügbar. Ein cloud-natives MES wie SYMESTIC macht diese Verbindung besonders einfach, weil die IT-Seite (Dashboards, Analysen, ERP-Schnittstelle) komplett in der Cloud liegt und keine lokale IT-Infrastruktur benötigt.

Können alte Maschinen ohne digitale Schnittstelle an ein IT-System angebunden werden?

Ja. Über digitale I/O-Gateways können Bestandsanlagen ab Baujahr ca. 1990 angebunden werden, ohne SPS-Eingriff. Das Gateway greift vorhandene Digitalsignale ab (24V-Signale für Maschinenstatus, Taktimpuls, Störsignal) und sendet sie in die Cloud. Damit lassen sich Laufzeit, Stillstand, Stückzahl und Taktzeit automatisch erfassen. Bei SYMESTIC dauert die Installation 2 bis 4 Stunden pro Maschine.

Was ist OPC UA und warum ist es wichtig für IT/OT?

OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist ein offener Industriestandard für die Kommunikation zwischen Maschinen und übergeordneten Systemen. Er löst das Problem proprietärer Protokolle, indem er eine einheitliche, herstellerübergreifende Schnittstelle bietet. Moderne Steuerungen (Siemens S7-1500, Beckhoff TwinCAT, B&R) haben einen integrierten OPC UA Server, über den Prozessparameter, Alarme und Programmdaten direkt ausgelesen werden können.

Über den Autor:

Mark Kobbert

CTO der symestic GmbH. Verantwortet die Cloud-MES-Architektur seit 2014. B.Sc. Wirtschaftsinformatik.
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