Datenwege · Netz und Rechner

Vom Schaltschrank zum GPU-Server

Wo die Kabel liegen, wo die Daten entstehen, wo sie gepuffert werden — und an welchen zwei Stellen ein Modell rechnet: am Rand in Millisekunden, im Rechenzentrum über Nacht. Die Wege sind mit den Zahlen beschriftet, die diese Anlage erzeugt.

Messwerte. Der Dauerbetrieb. Die Steuerungen werden alle 250 ms abgetastet, das Edge-Gerät veröffentlicht nur Änderungen — daraus werden rund 125 Werte je Sekunde, die im Historian landen. Alles fließt in eine Richtung: nach oben.

Eingriff. Der seltene Weg zurück: ein freigegebener Stellbefehl geht als Sparkplug-DCMD an das Edge-Gerät, das ihn auf OPC UA schreibt. Er passiert dieselbe Firewall in Gegenrichtung und trifft einen von 21 beschreibbaren Prozesspunkten. Das ist der einzige Prozess-Schreibweg; der separate Modell-Rollout schreibt keine Prozesswerte.

Training und Auslieferung. Nachts liest der GPU-Server ein 14-Tage-Fenster aus dem Historian — im Block, nicht als Strom. Besteht das neue Modell die Evaluierung gegen zurückgehaltene Daten, geht es als signiertes Artefakt in die Registry; das Edge-Gerät zieht es über seine initiierte TLS-Sitzung. Besteht es nicht, bleibt das alte im Einsatz.

Prognose. Ausbaustufe 2. Das Modell am Rand rechnet aus Motorstrom und Schnittzähler die Restlaufzeit des Sägebands und veröffentlicht sie alle 20 s — über dieselbe Leitung wie jeder andere Wert. Der Punkt endet im Regelkreis, in der Vorschlagsliste. Er biegt nicht auf den Schreibweg ab.

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Messwerte · aufwärts Stellbefehl · abwärts, 21 Punkte Modell · Training und Auslieferung Prognose · endet im Regelkreis

Was auf welcher Strecke läuft

Strecke	Protokoll	Takt	Menge	Richtung
SPS → Edge	OPC UA	250 ms	628 Variablen	Abonnement — die Steuerung meldet von sich aus
Bandsäge → Edge	Modbus RTU/TCP	1 s	15 Register	Abfrage — diese Maschine meldet nichts von allein
Edge → Broker	Sparkplug B	1 s	~125 Werte/s	nur Änderungen; bei Abriss puffert das Edge-Gerät
Broker → Historian	MQTT	laufend	11 GB / 2 Tage	anfügend, nichts wird überschrieben
Historian → GPU	SQL, lesend	nachts	14-Tage-Fenster	Block, kein Datenstrom. Der GPU-Server sieht die Anlage nie.
Registry → Edge	signiertes Artefakt	selten	wenige MB	nur nach bestandener Evaluierung; Fassung steht im Ledger
Edge → Regelkreis Ausbaustufe 2	Sparkplug B	20 s	1 Wert + Band	Prognose als Befund — sie nimmt den Weg jedes Messwerts und endet in der Vorschlagsliste, nicht an der Steuerung
Regelkreis → SPS	DCMD → OPC UA	nach Freigabe	21 Punkte	einziger Prozess-Schreibweg zur SPS; kein Modell-Rollout

Durchsatz und Datenbankgröße gemessen am 23.08.2026 an der laufenden Anlage.

Was auf der Prognose-Strecke liegt

Ein Netzplan zeigt Leitungen und verschweigt die Fracht. Auf dieser Strecke läuft eine einzige Größe: wie lange das Sägeband noch trägt. Sie lohnt den Aufwand, weil an dieser Maschine Verschleiß und Qualität dasselbe sind — nur zu verschiedenen Zeitpunkten sichtbar. Der Strom steigt, während das Band stumpf wird; der Ausschuss zeigt es erst, wenn das Teil schon gesägt ist.

Ein Bandleben · Bandsäge ZS-100

aus dem Anlagenmodell gerechnet

Beide Größen laufen im Modell linear mit dem Verschleiß — die Geraden sind nicht vereinfacht gezeichnet, sondern so gerechnet. Quelle: sim/zuschnitt/saege.py und sim/common/machine.py.

Zu früh gewechselt

15 min

So lange steht die Säge beim Bandwechsel. Dazu ein Band, das noch getragen hätte. Wer sicherheitshalber früh wechselt, bezahlt das jedes Mal — und sieht nie, was er verschenkt hat.

Zu spät gewechselt

3,6 %

Ausschuss am verbrauchten Band statt 0,6 % am frischen — das Sechsfache. Dazu 18 % längere Taktzeit, weil das stumpfe Band langsamer schneidet. Beides fällt an, bevor jemand es bemerkt.

Heute · ohne Modell

342

Bei 90 % Verschleiß meldet die Maschine BladeChangeDue. Das ist eine feste Schwelle, kein Befund: sie kennt weder das Material noch den Auftrag und meldet bei jedem Band an derselben Stelle.

Zwischen beiden Kosten liegt ein Punkt, und den sucht das Modell — nicht das Bandende. Es verschiebt keine Stellgröße, es verschiebt einen Termin. Wie die Vorhersage aussieht, steht auf Modell; was eine gesparte Stunde wert ist, auf Was es bringt.

Wo gerechnet wird

Inferenz gehört an den Rand, Training ins Rechenzentrum. Wer beides an denselben Ort legt, bekommt entweder eine Anlage, die ohne Netz blind ist, oder einen GPU-Server im Schaltschrank.

Am Rand · Millisekunden

Inferenz auf dem Edge-Gerät

Ein fertig trainiertes, quantisiertes Modell. Es rechnet unter 50 ms, braucht keine GPU und vor allem kein Netz: Reißt die Verbindung ins Werksnetz ab, läuft die Vorhersage weiter und das Edge-Gerät puffert. Eine Anlage, die bei Netzausfall ihre Assistenz verliert, wird im Werk nicht akzeptiert.

Im Rechenzentrum · Stunden

Training auf dem GPU-Server

Läuft nachts, auf der Historie — nicht auf dem laufenden Strom. Der Server hat keine Verbindung zur Anlage und braucht keine: er liest ein 14-Tage-Fenster aus dem Historian und schreibt ein Artefakt zurück in die Registry.

Dazwischen · das Tor

Evaluierung entscheidet über die Auslieferung

Ein neu trainiertes Modell wird gegen ein zurückgehaltenes Fenster geprüft. Ist es schlechter als das laufende, wird es nicht ausgeliefert. Dieselbe Logik wie der Probelauf im Regelkreis, eine Ebene höher.

Nie

Kein Modell im Schreibweg

Die Inferenz am Rand erzeugt Befunde, keine Befehle. Der Weg zur Steuerung führt auch für sie über Tor, Freigabe, Probelauf und Wachhund — und über dieselbe Firewall, durch die sonst nichts hineindarf.

OT-Sicherheitsarchitektur als eigene Demo-Spur

ZenFactory ist auch ein Prüfstand für die Arbeit eines OT Security Architect. Die vertiefenden Seiten machen daraus eine eigene Demo-Spur: Architektur, kontrollierter Schreibpfad und Resilience-Verhalten sind separat erklärbar und in der Navigation erreichbar.

Zonen · Conduits · DMZ

Architektur entwickeln

Steuerungsnetz, OT-DMZ und IT/Analytics sind getrennte Zonen. Broker und Historian-facing Komponenten stehen logisch in der DMZ, nicht bei den Steuerungen.

Governed write-back

Architektur verantworten

Der Prozess-Schreibweg ist absichtlich eng: 21 beschreibbare Punkte, Policy Gate, menschliche Freigabe, Canary, Watchdog, Rollback und Ledger. Modell-Rollout ist ein separater Artefaktpfad; kein Modell erhält direkten SPS-Schreibzugriff.

Audit · Betrieb · Risiko

Architektur kommunizieren

Jeder Pfad ist sichtbar: Messwerte nach oben, Modelltraining aus dem Historian, Befunde in den Regelkreis, Stellbefehle nur kontrolliert zurück. Das macht Risiken erklärbar.

Security-Frage	ZenFactory-Nachweis	Grenze
Darf IT direkt auf OT zugreifen?	Nein: Daten laufen über Edge, Broker/Historian und AAS nach oben.	Die öffentliche Vitrine ist eine Aufzeichnung, kein Livezugriff.
Wer darf schreiben?	Nur der definierte Schreibpfad über Sparkplug DCMD → Edge → OPC UA, mit Policy Gate davor.	Die Bandsäge über Modbus bleibt lesend angebunden.
Was passiert bei falschen Vorschlägen?	Policy-Rejection, Human Approval, Canary, Watchdog und Rollback sind eigene Zustände.	LLM/AI liefert keine autoritative Sicherheitsfreigabe.
Wie wird belegt, was passiert ist?	Ledger-Einträge sind hash-verkettet und halten Vorschlag, Gate, Freigabe, Ausführung und Wirkung fest.	Die Vitrine prüft Hashes, Signaturschlüssel bleiben in der OT-Zone.
Wie wird Ausfall beherrscht?	Edge-Degraded-Mode, Buffering, Backfill, Validation und Data-loss-Metriken sind sichtbar.	Störungsknöpfe verändern nur Simulation oder Vorführung, keine echte Infrastruktur.

Was davon heute produktiv läuft

Die Topologie oben ist das Bild für ein echtes Werk. In dieser Vorführung laufen alle Bausteine auf einem Rechner: acht Dienste und zwei Container, Broker und Datenbank auf 127.0.0.1. Kein Switch, keine Firewall, kein Edge-Gerät im Schaltschrank. An den Wegen ändert das nichts — die Protokolle, die Richtungen, der Prozess-Schreibweg und der separate Modell-Artefaktpfad sind dieselben. An den Zahlen schon: Latenzen sind unrealistisch gut, weil nichts über echtes Netz geht.

Baustein im Bild	Heute	In einem Werk
SPS und Anlagen	simuliert, aber mit echtem OPC-UA-Server	vorhandene Steuerungen, unverändert
Serieller Umsetzer	nicht vorhanden — die simulierte Säge spricht direkt Modbus/TCP	Device-Server auf der Hutschiene, RS-485 auf Ethernet
Managed Switch, VLAN	nicht vorhanden — alles auf einem Rechner	getrenntes OT-Netz, keine Route ins Büronetz
Edge-Gerät	zwei Prozesse auf demselben Rechner	lüfterloser Industrie-PC im Schaltschrank
Firewall und OT-DMZ	nicht vorhanden	ein Port in die DMZ, kein direkter Zugriff ins OT-Netz
Broker, Historian, Regelkreis	läuft — genau das, was diese Seite bedient	Broker und Historian-facing Dienste in der OT-DMZ; Regelkreis hinter Policy Gate
KI-Inferenz, Prognose-Strecke	Ausbaustufe 2 · Schnittstelle steht	Modell im Schaltschrank, Befund alle 20 s in die Vorschlagsliste
GPU-Server, Training, Registry	Ausbaustufe 2 · geplant	ein Rechner im Rechenzentrum, nachts beschäftigt

Gestrichelt gezeichnet ist Ausbaustufe 2: KI-Inferenz am Edge, Training, Evaluierung und Modell-Registry. Die Andockstelle dafür ist gebaut und durch Tests abgesichert, das Modell ist trainiert — nur der Betrieb im Regelkreis steht noch aus. Alles übrige auf diesem Bild läuft und ist auf diesen Seiten nachzusehen.