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Neue Geschäftsmodelle für Industrie 4.0 mit Embedded Computern

: Kontron


Unbestritten ist, dass die umfassende Digitalisierung aller Lebens- und Arbeitsbereiche auch für neue Geschäftsmodelle sorgt. Industrie 4.0, wie die Digitale Transformation in Produktion und Fertigung genannt wird, bedeutet aber nicht nur, dass an Fertigungsstraßen PCs aufgestellt und mit dem Internet verbunden werden. Ziel ist es vielmehr, durch gewonnene Daten aufgrund von Vernetzung der Betriebstechnik (OT) mit der Informationstechnologie (IT) Wettbewerbsvorteile zu erzielen – durch Effizienzsteigerung oder durch neue Angebote. Wie das aussehen kann, zeigt Kontron, ein Anbieter von Embedded-Computing- und IoT-Technologie: Seine Boards und Module basieren auf den aktuellsten Intel, AMD oder auch NXP CPU Generationen, auf die Kontron den Security-Chip seines Partners Wibu-Systems mit der bewährten CodeMeter-Technologie integriert. So werden nicht nur Sicherheitsfunktionen bereitgestellt, sondern optional auch eine integrierte Lizenzverwaltung. Konkret heißt das für Kunden, die Embedded Computer von Kontron einsetzen, dass neue Geschäftsmodelle denkbar sind, die auf nutzungsbasierter Bezahlung von Maschinen und Geräten beruhen.

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Als weltweit erster Anbieter von Embedded-Computing- und IoT-Technologie bietet Kontron voll integrierte Schutzmechanismen in seinen Computer-on-Modulen (COM) und Motherboards an. Die kombinierte Hardware- und Software-Lösung Kontron APPROTECT verfügt über ein integriertes Hardware-Security-Modul und ein Software Framework, das umfassende Sicherheits- und Lizenz-Funktionalitäten in sich vereint. Kontron APPROTECT ist Powered by Wibu-Systems; der Chip von Wibu-Systems ist in dem Bild vergrößert dargestellt.

Als weltweit erster Anbieter von Embedded-Computing- und IoT-Technologie bietet...

Kaum eine Maschine ist heute im industriellen Einsatz, die nicht über Software-Steuerung verfügt. Im industriellen Umfeld werden die Maschinen zudem immer mehr vernetzt, um Daten an Leitstände und Kontrollräume zurückzuspielen oder für Big-Data-Analysen in Rechenzentren oder gar einer Cloud zu speichern. Übermittelt werden die Daten von Edge- oder Fog Devices in den Maschinen vor Ort. Dabei handelt es sich meistens um Embedded Computer, die auch Sicherheits- und Lizenzierungsfunktionen direkt an der Maschine übernehmen können. Damit sind die technologischen Voraussetzungen für nutzungsbasierte Abrechnungsmodelle gegeben, sofern eine entsprechende Hardware und ein Software Framework verfügbar sind. Vorstellbar, aber nicht ausschließlich, sind dabei folgende Szenarien nutzungsbasierter Abrechnungsmodelle:

Bezahlung nach Nutzung

Die Maschine bleibt Eigentum des Herstellers. Das sogenannte Betreibermodell ist dann sinnvoll, wenn der Nutzer keine rentable Dauerauslastung erwartet, die Maschine aber dennoch im eigenen Fertigungsumfeld benötigt wird. Auch wenn an eine Maschine hohe Verfügbarkeits- und Service-Anforderungen gestellt werden, kann es vorteilhaft sein, die Service- und Support-Verantwortung im Betreibermodell komplett dem Hersteller zu überlassen. Auf diese Weise ist die Verfügbarkeit ohne Zutun des Nutzers garantiert. Vorteil für den Hersteller ist, dass er alle Maschinen in seiner Obhut behält. Das bedeutet auch, dass er Zugriff auf die Maschinendaten aller von ihm betriebenen Geräte erhält. Werden die Daten von vielen Maschinen aggregiert und ausgewertet, können hier via Big-Data-Analyse wertvolle Schlüsse für vorausgeplante Wartungsarbeiten, zukünftige Weiterentwicklungen oder die Fehlerbehebung gezogen werden. Für eine Abrechnung pro Nutzung sind vor allem Prozesse mit gut messbaren Vorgängen geeignet, etwa bei Stanzmaschinen,
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Hersteller von Druckern und industriellen Druckmaschinen gehörten zu den Ersten, die „Pay-per-Use“-Modelle einführten. Heute gibt es Anbieter, die ganze Druckstraßen, einschließlich Verbrauchsmaterial, im Betreibermodell anbieten. Vorteil für die Druckerei: sie muss keine Experten für die Wartung der Druckmaschinen vorhalten, da der Hersteller dies als Betreiber selbst übernimmt. (Bildnachweis: Photo by Bank Phrom on Unsplash)

Hersteller von Druckern und industriellen Druckmaschinen gehörten zu den Ersten,...

Punktschweißmaschinen oder beim Laserschneiden. Im Unterschied dazu kann aber auch die Zahl der verarbeiteten Werkstücke als Grundlage einer Abrechnung verwendet werden. Das Modell wird häufig im Industrial-Automation-Markt angewendet.

Zahl der Nutzungsfälle ist beschränkt, Maschine ist jedoch Eigentum des Nutzers

Das macht etwa bei Leasing-Verträgen Sinn, wenn der Hersteller die Maschine zurücknimmt und weiter veräußern muss, vergleichbar mit der Kilometerbegrenzung beim Autoleasing. Vorteil für den Nutzer ist, dass dieser die Maschine zu einem günstigeren Preis erwerben kann als ein Gerät mit unbeschränkter Nutzbarkeit. Für den Maschinenanbieter bedeutet dies, dass er aufgrund der Nutzungsbeschränkung weiß, wie abgenutzt die Maschine ist und mit einem entsprechenden Wiederverkaufswert kalkulieren kann. Bei Druckmaschinen ist es so z. B. möglich, die Anzahl der Druckvorgänge zu limitieren. Darüber hinaus ist auch eine zeitliche Beschränkung in Form eines Betriebsstunden-Kontingents denkbar. Ein typisches Anwendungsgebiet für das Leasing-Modell findet sich in der Medizintechnik, z. B. bei Computertomographen.

Maschine ist Eigentum des Nutzers, aber Funktionsumfang ist über Software eingeschränkt

Dieses Modell ist sinnvoll, wenn absehbar ist, dass nur bestimmte Funktionen benötigt werden. Weniger Funktionen machen die Maschine natürlich für den Käufer günstiger; der
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Kontron APPROCTECT Licensing powered by Wibu-Systems in allen aktuellen Boards und Modulen bietet nicht nur Schutz vor unberechtigten Kopien von Quellcode oder Anwendungsdaten. Durch die Lizensierungs-Komponente lassen sich auch neue Geschäftsmodelle auf Basis von Bezahlung nach Verbrauch, zeitlimitierten Testversionen oder eingeschränktem Funktionsumfang umsetzen. Der Kreativität sind keine Grenzen gesetzt, wenn Industrie 4.0 auf Business 4.0 trifft.

Kontron APPROCTECT Licensing powered by Wibu-Systems in allen aktuellen Boards...

Hersteller kann jedoch eine Produktlinie per Software mit mehr oder weniger freigeschalteten Funktionen anbieten und muss nicht alle Varianten extra produzieren.

Folgendes Szenario wäre hier sogar vorstellbar: Der Hersteller schaltet die deaktivierten Funktionen frei, wenn der Nutzer dies wünscht und bezahlt. Dieses Geschäftsmodell kommt bereits in vielen Branchen zum Einsatz und ist besonders geeignet etwa für Spielautomaten im Entertainment-Bereich oder aber im Bereich Industrial Automation, um zusätzlich Funktionen von Maschinen oder bei Fertigungsrobotern freizugeben.

Die Modelle, welche die Maschine im Eigentum des Herstellers belassen, haben auch Auswirkungen auf die Bilanz. Während die Anschaffung von kompletten Maschinen betriebswirtschaftlich als Investition (CAPEX) gebucht wird, sind nutzungsbezogene Abrechnungsmodelle wie Betriebsausgaben (OPEX) zu behandeln. Insbesondere in Branchen, in denen teure Maschinen hohe Investitionsausgaben bedeuten, kann die Verlagerung der Ausgaben von Investitionen zu laufenden Betriebsausgaben über Pay-per-Use-Modelle interessant und bilanzschonend sein.

Lizenzmanagement auch für 3D-Druck oder Textilmaschinen

Denkbar ist auch, dass sich mit dem Verfahren zur Lizenzprüfung, die Rechte von Ersatzteilherstellern im Zeitalter des 3D-Drucks schützen lassen. So könnten Anbieter von 3D-Druckvorlagen mit Hilfe des Wibu-Chips Drucklizenzen vergeben und entziehen. Z. B. könnte es erlaubt sein, ein Ersatzteil, nach einer gekauften, und damit lizenzierten Vorlage, drei Mal zu drucken. Für jeden weiteren Druck müssten neue Lizenzen erworben werden. Mittels des Lizenzchips könnte schnell
geprüft werden, ob die Lizenz gültig ist. Hersteller von Originalteilen (bzw. deren Vorlagen) könnten damit ein Geschäftsmodell aufbauen, das auf die legale und bezahlte Verbreitung von 3D-Drucklizenzen setzt. Der Schwarzmarkt an illegalen Druckvorlagen könnte damit ausgedünnt werden. Nutzer können sich sicher sein, nur Originalteile zu drucken. Ein Anwendungsfall ist beispielsweise der 3D-Druck von individuellen Sportschuhen von namhaften Firmen in bestimmten Shops nach ausgesuchten Mustern oder Bedruckungen. Auch in diesem Fall könnte verifiziert werden, ob der jeweilige Druck auf Basis einer gültigen Lizenz erfolgt und wie viel Stück auf Basis dieser Lizenz gedruckt werden dürfen. Selbst wenn mit krimineller Energie der Drucker selbst nachgebaut wird, würde es mangels zugelassener Lizenzen unmöglich gemacht werden, unerlaubte Teile oder Produkte damit zu drucken – ein zusätzlicher Schutz für das geistige Eigentum von Herstellern.

Zudem ist der Einsatz des Wibu-Chips bei Textilmaschinen wie z. B. bei Webmaschinen zur Überwachung der Lizenzen für bestimmte Muster und hinsichtlich einer bestimmten Anzahl von Webprodukten mit diesem lizenzierten Muster denkbar. Dafür muss das dahinterliegende Software Framework entsprechende technische Möglichkeiten natürlich unterstützen. Am besten so, dass die Freischaltung im laufenden Betrieb erfolgen kann, ohne dass manuelle Arbeit an der Maschine erforderlich ist.

Pay-per-Use: in der Hardware bereits enthalten

Grundsätzlich sind diese Lizensierungsmodelle nicht neu und auch die Technologie dafür ist bereits erprobt. Mit der Integration des Wibu-Chips in seine Hardware geht Kontron aber nun einen Schritt weiter. Bisher war für die Umsetzung der nutzungsabhängigen Abrechnungsmodelle ergänzende Hardware von Nöten. So mussten z. B. Dongle- oder Smartcard-Lösungen zusätzlich zu bestehender Hardware eingesetzt werden.

Damit wurde der manuelle Zugang zu Schnittstellen erforderlich, der bei Embedded Hardware oft nur schwer möglich ist; schlimmstenfalls
ist überhaupt keine Schnittstelle mehr frei. Mit der Integration des Wibu-Chips auf die Kontron Boards und Module entfällt dieser zusätzliche Aufwand, da die Hardware schon enthalten ist und tatsächlich einfach per Mausklick aktiviert werden kann.

Bei der „Kontron APPROTECT und Kontron APPROTECT Licensing – Powered by Wibu-Systems“ getauften Lösung handelt es sich um einen Smartcard-Chip der direkt auf den Platinen verbaut ist. Er sorgt durch Verschlüsselung auf der Kontron Hardware für die Sicherheit von Anwendungsdaten sowie des Programmcodes. Mittlerweile integriert Kontron den Chip, der vom Partner Wibu-Systems bereitgestellt wird, in jedem seiner neuen Module und Motherboards. Damit haben Anwender die Freiheit, selbst zu entscheiden, ob sie die Lizenz- und Sicherheitsfunktionen aktivieren wollen. Ältere Kontron Module, die über PCI Express Mini oder USB-Schnittstellen verfügen, können per Nachrüstset einfach mit dem Chip ausgestattet werden.

Kontron vermarktet die zusätzlichen Lizenzierungs-Funktionen des Chips unter dem Namen „Kontron APPROTECT Licensing“. Generell sind mit dem Chip und dem Software-Framework von Wibu Freischaltungen nach folgenden Kriterien vorgesehen: Zeitbasiert, Zahl der Aufrufe oder freigeschaltete Features. Der Kreativität für neue Geschäftsmodelle bei vorhandenen und zukünftigen Maschinen mit Embedded Computern von Kontron sind also kaum mehr Grenzen gesetzt; der reine Produktvertrieb durch den Hersteller ist nicht mehr alles.

Von Entwicklerseite hält sich der Aufwand für die Programmierung derartiger Funktionen in Grenzen. Die eigentlichen Funktionen müssen natürlich im Sourcecode des Anwendungsprogramms integriert werden. Kontron stellt das passende SDK von Wibu-Systems bereit und unterstützt bei Bedarf mit einem Support-Team oder der Vermittlung des Kontakts zu Wibu. Der Zugriff auf den Chip erfolgt auf Basis der von Kontron eingesetzten Betriebssysteme Windows oder Linux, die mit den üblichen Programmiersprachen wie beispielsweise C, C# oder Java angesprochen werden können.

Der
Vorteil davon, dass die Freischaltung im Sourcecode hinterlegt ist, ist simpel aber effektiv: statt ganze Programmteile oder gar Programme über die Cloud und das Netzwerk in die Maschinen zu spielen, reicht ein Lizenzcode aus, der meist nur wenige Byte groß ist. Flaschenhälse entstehen damit nicht. Der entsprechende Lizenzserver wird von Wibu-Systems zur Verfügung gestellt, so ist gewährleistet, dass die Kommunikation zwischen Chip und Server reibungslos funktioniert.

Sofern der Wibu-Chip weitere Anforderungen erfüllen soll, können diese gemeinsam mit Wibu-Systems entwickelt werden. Kontron Kunden, die Beratung zu neuen technischen Prozessen und möglichen Geschäftsmodellen benötigen, erhalten Unterstützung von S&T Technologies, einer Tochterfirma des S&T Technologiekonzerns zu der auch Kontron gehört.

Die Lizenzierungskomponente ist eine web-basierte Administrationslösung mit der Lizenzen erstellt, aktiviert, aktualisiert und nachverfolgt werden können. Sie lässt sich auch in bestehende ERP- und CRM-Systeme einbinden, um damit einen komfortablen Bestellvorgang zu gewährleisten. Mit zusätzlichen Funktionen lassen sich Lizenzen an bestimmte Hardware „binden“, so ist sichergestellt, dass sie nur auf dem erwünschten Gerät funktionieren und nicht weitergenutzt werden können. Für die Integration der unterschiedlichen Lizenzierungsmodelle in Anwendungen ist eine umfangreiche Software-Schnittstelle verfügbar.

Als weltweit erster Anbieter von Embedded-Computing- und IoT-Technologie bietet Kontron voll integrierte Schutzmechanismen in seinen Computer-on-Modulen (COM) und Motherboards an. Die kombinierte Hardware- und Software-Lösung Kontron APPROTECT verfügt über ein integriertes Hardware-Security-Modul und ein Software Framework, das umfassende Sicherheits- und Lizenz-Funktionalitäten in sich vereint. Kontron APPROTECT ist Powered by Wibu-Systems; der Chip von Wibu-Systems ist in dem Bild vergrößert dargestellt.
Hersteller von Druckern und industriellen Druckmaschinen gehörten zu den Ersten, die „Pay-per-Use“-Modelle einführten. Heute gibt es Anbieter, die ganze Druckstraßen, einschließlich Verbrauchsmaterial, im Betreibermodell anbieten. Vorteil für die Druckerei: sie muss keine Experten für die Wartung der Druckmaschinen vorhalten, da der Hersteller dies als Betreiber selbst übernimmt. (Bildnachweis: Photo by Bank Phrom on Unsplash)
Kontron APPROCTECT Licensing powered by Wibu-Systems in allen aktuellen Boards und Modulen bietet nicht nur Schutz vor unberechtigten Kopien von Quellcode oder Anwendungsdaten. Durch die Lizensierungs-Komponente lassen sich auch neue Geschäftsmodelle auf Basis von Bezahlung nach Verbrauch, zeitlimitierten Testversionen oder eingeschränktem Funktionsumfang umsetzen. Der Kreativität sind keine Grenzen gesetzt, wenn Industrie 4.0 auf Business 4.0 trifft.


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Ind Hardware, IPC, Embedded-PCs

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