DevOps im industriellen IT- und OT-Umfeld

1. Einleitung

In modernen Industrieumgebungen verschwimmen die Grenzen zwischen klassischer Automatisierung (OT) und Informationstechnik (IT). Während IT-Systeme bereits hochgradig automatisiert verwaltet werden, herrscht in der OT oft noch eine manuelle Handhabung vor. DevOps schließt diese Lücke, indem es Prozesse, Werkzeuge und eine entsprechende Kultur etabliert, die eine kontinuierliche Verbesserung der Systemlandschaft ermöglichen. Dies ist die Grundlage für eine skalierbare Industrie 4.0-Infrastruktur.

2. Warum DevOps wichtig ist

Die manuelle Verwaltung von industriellen IT-Systemen stößt bei steigender Komplexität an ihre Grenzen. Ohne DevOps-Methoden stehen Unternehmen vor konkreten Herausforderungen:

• Fehleranfälligkeit: Manuelle Updates oder Konfigurationen an Middleware-Systemen und Gateways führen häufig zu Flüchtigkeitsfehlern, die Produktionsstillstände verursachen können.
• Mangelnde Nachvollziehbarkeit: Ohne Versionierung ist oft unklar, wer wann welche Änderung an einer Schnittstellenlogik vorgenommen hat.
• Langsamer Release-Zyklus: Neue Anforderungen, wie die Anbindung eines neuen ERP-Systems oder Sensors, dauern zu lange, da Testphasen nicht automatisiert sind.
• Silo-Bildung: Wissen über Systemkonfigurationen ist oft an einzelne Personen gebunden, was den Betrieb bei Personalausfällen gefährdet.

3. Wie DevOps funktioniert

Das Kernprinzip von DevOps basiert auf einem geschlossenen Kreislauf aus Planung, Entwicklung, Bau (Build), Test, Release, Bereitstellung (Deployment), Betrieb und Überwachung (Monitoring).

CI/CD-Pipelines

Das technische Fundament bilden CI/CD-Pipelines (Continuous Integration / Continuous Delivery). Code oder Konfigurationen werden zentral in einem Repository (z. B. Git) verwaltet. Sobald eine Änderung vorgenommen wird, löst dies automatisch Tests aus. Sind diese erfolgreich, wird die Änderung automatisiert in die Zielumgebung übertragen.

Deklarative vs. Imperative Konfiguration

In der OT dominiert oft das imperative Vorgehen: „Ändere Wert X in Instanz Y“. DevOps strebt ein deklaratives Modell an (Infrastructure as Code). Hierbei wird der Zielzustand in einer Konfigurationsdatei definiert. Das System sorgt selbstständig dafür, dass der Ist-Zustand dem Soll-Zustand entspricht.

4. Vorteile von DevOps

Der Einsatz von DevOps-Methoden bietet messbare technische Vorteile für die industrielle Kommunikation:

• Höhere Release-Frequenz: Änderungen können schneller und in kleineren Schritten sicher ausgerollt werden.
• Automatisierte Qualitätssicherung: Automatisierte Tests vor dem Deployment reduzieren das Risiko von Logikfehlern in der Datenkommunikation.
• Schnelles Rollback: Bei Problemen kann innerhalb von Sekunden auf eine vorherige, funktionierende Version der Konfiguration zurückgegriffen werden.
• Standardisierung: Identische Konfigurationen lassen sich problemlos auf mehrere Standorte oder Edge-Devices skalieren.

5. Einsatzbereiche & Praxis

DevOps findet in der Industrie dort Anwendung, wo Software und Datenflüsse gesteuert werden:

• Industrie: Verwaltung von Software-Stacks auf Edge-Computern direkt in der Fertigung.
• IT/OT-Integration: Automatisierte Bereitstellung von Mapping-Logiken zwischen OPC UA-Servern und SQL-Datenbanken.
• Automatisierung: Simulation von Steuerungslogiken in virtuellen Umgebungen (Digitaler Zwilling) vor dem realen Einsatz.
• Szenario: Ein globaler Automobilzulieferer aktualisiert die Kommunikationslogik seiner Montagebänder weltweit gleichzeitig über eine zentrale CI/CD-Pipeline, statt jedes Werk einzeln manuell zu konfigurieren.

6. Systemintegration

In der Systemintegration dient Middleware wie der OPC Router als Brücke. DevOps-Prinzipien lassen sich hier anwenden, indem die Konfigurationen des OPC Routers als Artefakte behandelt werden.

Anstatt Änderungen direkt im Live-System vorzunehmen, werden diese in einer Entwicklungsumgebung erstellt, über die REST-API des OPC Routers exportiert und in einem Versionskontrollsystem gespeichert. Über automatisierte Skripte werden diese Konfigurationen validiert und anschließend auf die produktiven Instanzen verteilt. Dies ermöglicht eine professionelle Software-Lifecycle-Management-Strategie für die industrielle Kommunikation.

7. Herausforderungen & Grenzen

Trotz der Vorteile gibt es Hürden bei der Einführung:

• Hardware-Abhängigkeit: In der OT hängen Logiken oft von physischer Hardware ab, die sich nicht so leicht virtualisieren lässt wie reine IT-Services.
• Sicherheitsvorgaben: Streng isolierte Netzwerke erschweren die Anbindung an zentrale Deployment-Server.
• Kulturwandel: Die Zusammenarbeit zwischen SPS-Programmierern und IT-Administratoren erfordert neue Prozesse und ein gegenseitiges Verständnis der unterschiedlichen Arbeitsweisen.

7. Häufig gestellte Fragen zu DevOps

8. Fazit

DevOps ist für die moderne Industrie-IT kein optionaler Trend, sondern eine notwendige Antwort auf die steigende Komplexität der IT/OT-Integration. Durch die Automatisierung von Tests und Deployments wird die Zuverlässigkeit der Datenkommunikation erhöht und die Reaktionsfähigkeit der Produktion verbessert. Der klare Nutzen liegt in der Reduzierung von Stillstandzeiten und der Schaffung einer transparenten, versionierten Infrastruktur.

9. Technische Begriffe erklärt

CI/CD: Continuous Integration (fortlaufendes Zusammenführen) und Continuous Delivery (fortlaufende Auslieferung).

Repository: Ein zentraler Speicherort für Versionen von Code oder Konfigurationsdateien.

Artefakt: Ein fertiges, auslieferbares Paket einer Software oder Konfiguration.

Pipeline: Eine automatisierte Kette von Arbeitsschritten (Bauen, Testen, Ausliefern).

Rollback: Das Zurücksetzen eines Systems auf einen vorherigen, stabilen Zustand.