Das Purdue Model – auch Purdue Enterprise Reference Architecture (PERA) – ist ein Schichtenmodell, das industrielle Systeme von der physischen Produktion bis zur Unternehmens-IT strukturiert. Es hilft, Verantwortlichkeiten, Datenflüsse, Integrationen und Sicherheitsgrenzen zwischen OT und IT systematisch zu planen.
Das Modell wurde in den 1990ern an der Purdue University entwickelt und ist bis heute der meistgenutzte Referenzrahmen für industrielle Netzwerkarchitektur und MES-Einführungsprojekte.
Die Ebenen des Purdue Models (Level 0 bis 5)
Das Purdue Model gliedert industrielle Umgebungen in sechs Ebenen, die von der physischen Anlage bis zur Unternehmens-IT reichen.
Level 0 – Prozessebene: Die physische Produktionsanlage selbst – Maschinen, Förderbänder, Reaktoren, der eigentliche Fertigungsprozess.
Level 1 – Basic Control: Sensoren, Aktoren, Antriebe und Ein-/Ausgabebaugruppen, die den Prozess direkt messen und steuern.
Level 2 – Supervisory Control: SPS/PLC, HMI-Systeme und SCADA-Funktionen, die Anlagen und Linien überwachen und lokal regeln.
Level 3 – Site Operations: MES, Historian, Dispatching sowie Qualitäts- und Betriebsdatensysteme auf Werksebene. Hier liegt die Produktionsausführung: Auftragssteuerung, OEE, Traceability, Schichtbuch.
Level 3.5 – Industrial DMZ: Die Pufferzone zwischen OT und IT. Kein offizieller Standard-Level, aber in der Praxis der entscheidende Baustein für sichere OT/IT-Kopplung – mit Proxy, Jump Host, API-Gateway, Event-Broker und Datenpuffer.
Level 4 – Business Planning: ERP, APS, BI-Plattformen und zentrale IT-Services für Planung, Controlling und Reporting.
Level 5 – Enterprise / External: Konzern- und Cloud-Services, Partnerzugriffe, Remote Operations und übergeordnete Analytics-Plattformen.
Wofür wird das Purdue Model genutzt?
Architekturplanung: Das Modell gibt jeder Systemkategorie einen klaren Platz. Ein MES gehört auf Level 3, ein ERP auf Level 4 – und Zugriffe zwischen diesen Ebenen laufen kontrolliert über definierte Übergabepunkte, nicht als direkte Datenbankverbindungen quer durch alle Schichten.
OT/IT-Security: Durch die klare Trennung der Ebenen lässt sich das OT-Netz (Level 0–3) stabil und abschottbar halten, während IT-Systeme (Level 4–5) flexibel bleiben. Die DMZ auf Level 3.5 ist der kontrollierte Übergabepunkt – Remote-Zugriff, Cloud-Anbindung und BI-Integration laufen hier durch, nicht direkt in die SPS.
Rollenklarheit: Jede Ebene hat eine definierte Ownership. Das verhindert, dass das MES zum „ERP light" wird oder das ERP in Shopfloor-Details eingreift.
Praxisbeispiel: MES-Einführung nach Purdue Model
Eine robuste Zielarchitektur sieht typischerweise so aus: Auf Level 2 erfasst die SPS Zustände, Stückzahlen und Alarme nahe der Linie. Level 3 übernimmt das MES mit Produktionsaufträgen, Rückmeldungen, Stillstandserfassung, Qualität und Traceability. Level 3.5 bildet die DMZ mit Datenpuffer, API-Gateway und kontrolliertem Remote-Zugriff über Jump Hosts. Level 4 deckt ERP und BI ab – Stammdaten, Planung, Controlling und Reporting.
Das Ergebnis: Datenflüsse sind kontrolliert, IT-seitige Änderungen beeinflussen den Echtzeitbetrieb der OT nicht, und Sicherheitsverantwortlichkeiten sind klar geregelt.
Typische Fehler
MES direkt auf Level 1 klemmen: Ohne Puffer und klare Ownership funktioniert das im Pilot, bricht aber im laufenden Betrieb – sowohl sicherheitstechnisch als auch wartungsseitig.
Level 3 und Level 4 vermischen: Wenn MES und ERP keine klare Grenze haben, verschwimmen Verantwortlichkeiten, und Shopfloor-Stabilität leidet unter IT-Änderungszyklen.
DMZ weglassen: Cloud, BI und Remote-Access werden dann „irgendwie" an OT angebunden – ohne kontrollierte Übergabepunkte.
Purdue als starres Dogma behandeln: Moderne Architekturen mit Edge Computing, Event-Streaming und Cloud-nativen MES-Ansätzen passen in das Modell – aber nicht als 1:1-Kopie. Das Purdue Model ist ein Planungsrahmen, kein Gesetz.
FAQ
Ist das Purdue Model noch aktuell? Es ist nach wie vor der meistgenutzte Referenzrahmen für industrielle Netzwerkarchitektur, wird aber durch modernere Konzepte wie Zero-Trust-Architektur und Cloud-native OT-Anbindung ergänzt. Das Grundprinzip – klare Ebenen, kontrollierte Übergabepunkte – bleibt gültig.
Wo gehört ein Cloud-MES im Purdue Model hin? Die MES-Funktionen (Auftragssteuerung, OEE, Traceability) bleiben auf Level 3. Sind sie in der Cloud gehostet, verläuft die Anbindung über Level 3.5 (DMZ) – nicht direkt aus der Cloud in Level-2-Systeme.
Was ist der Unterschied zwischen Purdue Model und ISA-95? Das Purdue Model definiert die physische und netzwerktechnische Schichtung industrieller Systeme. ISA-95 beschreibt die Informations- und Funktionsmodelle für den Datenaustausch zwischen den Ebenen, insbesondere zwischen MES (Level 3) und ERP (Level 4).
Muss Level 3.5 (DMZ) immer vorhanden sein? In produktiven, sicherheitsrelevanten Umgebungen ja. Ohne DMZ sind Remote-Zugriff, Cloud-Anbindung und BI-Integration nur schwer sicher zu betreiben.
