Embedded SIM: Fit für die Industrie 4.0

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Maschinen per WLAN zu vernetzen, birgt hohe Cyber-Security-Risiken. Der Mobilfunkstandard 5G verspricht hingegen Flexibilität und ein hohes Maß an Sicherheit bei hohem Datendurchsatz. Welche Rollen SIM, embedded SIM (eSIM) und in Zukunft auch die Integrated SIM spielen, darüber hier mehr.

Embedded SIM in der Praxis: SIM-Karten sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Sie stecken in privaten Geräten wie Smartphones oder Tablets, aber auch in industriellen Assets wie Logistikkomponenten, Baumaschinen oder Fertigungsanlagen. Dazu kommt die rasche Adaption der 5G-Technologie und damit die Entwicklung neuer Einsatzgebiete im Umfeld von Industrie 4.0.

Embedded SIM für eine verlässliche Verbindung

Elementarer Bestandteil ist dabei eine sichere und zugleich verlässliche Netzwerkverbindung. Doch die klassische SIM-Karte, die manuell in die Geräte eingesteckt wird, ist für die Nutzung in industriellen Szenarien weniger geeignet. Gerade in der Fertigungsindustrie konterkarieren häufig die lange Lebensdauer von Anlagen und Geräten sowie besondere Bedingungen wie Temperaturschwankungen die Eigenschaften mobiler SIM-Karten, die auf den thermisch und mechanisch weniger anspruchsvollen Einsatz in Smartphones oder Tablets ausgelegt sind.

Die eSIM in der Industrie 4.0

Im Gegensatz zur SIM-Karte ist die eSIM (eUICC) fest im Gerät verlötet. Sie ist typischerweise nicht an einen bestimmten Provider gebunden und bietet die Möglichkeit, verschiedene Subskriptionen zu speichern und bei Bedarf die passende zu aktivieren. Zudem können – auch remote – neue Subskriptionen sowie Daten oder digitale Schlüssel an die embedded SIM übermittelt werden, die im Fertigungsprozess beispielsweise beim Signieren oder Verschlüsseln von Daten zum Einsatz kommen. Die eSIM ist als „Industrial Grade“ auch für die in der Fertigungsindustrie gängigen Bedingungen verfügbar. Für Produktionsanlagen beispielsweise bedeutet das höhere Betriebs- und Ausfallsicherheit.

Die eSIM – ursprünglich für die Automobilindustrie entwickelt – ist heute in vielen Bereichen des IoT nicht mehr wegzudenken. So findet sie sich mittlerweile auch in vielen Sensoren und Geräten von Anlagen, die bisher über proprietäre Mechanismen vernetzt wurden oder überhaupt nicht ins Netzwerk (stand-alone) eingebunden waren.

Seit 2020 wurden in Deutschland mehr als 190 5G-Lizenzen für den Ausbau von privaten Industrie-Netzen vergeben. Und die Anzahl steigt stetig – auch international. Die eSIM sorgt dabei für Sicherheit. Die Netzwerkzugänge können dynamisch, nutzungsabhängig und jederzeit transparent zugeordnet werden, ohne dass ein händischer Wechsel von SIM-Karten notwendig wäre. Die eSIM-Technologie gilt daher auch als strategisches Kernelement für die sichere Konnektivität im gerade für die Produktionsindustrie so elementar wichtigen IoT.

Transparenz, Diagnose und Sicherheit

Der Einsatz der eSIM in Campus-Netzwerken von Produktionsstandorten bietet eine ganze Reihe geschäftskritischer Vorteile: Sie ist eine kostengünstige Form der Gerätevernetzung, da sie nicht an proprietäre Netze gebunden ist, und kann dabei eine Vielzahl an Geräten leicht, effizient und mobil auf Basis eines einheitlichen Standards miteinander verbinden. Sie gestattet das Tracking dieser Geräte und deren Fernadministration, liefert über die eUICC jederzeit Transparenz darüber, was im Netzwerk gerade passiert und ermöglicht die systematische Auswertung und Analyse dieser Daten.

Dazu zählen beispielsweise auch die Diagnosedaten der per eSIM vernetzten Maschinen, die dann im Sinne von Predictive Maintenance zur Optimierung des Geräteparks genutzt werden können.

Zudem erleichtern eSIMs auch das Monitoring von Produktions- und Lieferketten. Über sensorisch erfasste Positionsdaten geben sie beispielsweise Aufschluss darüber, ob ein Container mit am Band dringend benötigten Teilen noch nicht im Lager eingetroffen ist. Temperatursensoren können erkennen, ob etwa eine Kühlkette unterbrochen wurde. Das konstante Monitoring der mobil vernetzten Geräte kann helfen, solche Ausfälle zu vermeiden.

Ein großer Vorteil liegt auch in der Möglichkeit des zentralen Konnektivitäts-Managements. Die Verbindungen jeder einzelnen Maschine sind dabei unabhängig vom tatsächlichen Standort der Maschine zentral steuerbar. Und das bei Bedarf auch weltweit.

Die Teilnehmer der von Giesecke+Devrient (G+D) in Auftrag gegebenen Studie „eSIM at an Inflection Point – Adoption Poised to Accelerate“ des Marktforschers IDC listen eine ganze Reihe weiterer Vorteile der eSIM-Technologie auf. Aus Sicht ihrer Kunden und Partner sehen die befragten Experten in der eSIM mit knapp 85 Prozent die Chance, die Customer Experience deutlich zu verbessern.

Bei den internen Gründen rangiert die Möglichkeit, durch multiple Verbindungsprofile einfacher zwischen verschiedenen Netzwerken switchen zu können, mit rund 50 Prozent ganz oben auf der Liste der Vorteile. Sie wird zudem als Digitalisierungstreiber und TCO-Optimierer eingeschätzt und soll helfen, neue Umsatzpotenziale zu erschließen.

Essentiell im Kontext der Vernetzung ist natürlich die Sicherheit und Integrität aller Geräte und der übertragenen Daten. Die eSIM ist eine hochsichere Technologie für den Transfer signierter und verschlüsselter Daten. Zudem können sich nur authentisierte Geräte mit einer entsprechenden eSIM mit dem Produktionsnetzwerk verbinden.

In der IDC-Studie wird die höhere Sicherheit von eSIMs auf Platz zwei der potenziellen Vorteile genannt und erreichen Bestwerte als sicherste technische Lösung unter den digitalen SIM-Lösungen. Fast die Hälfte der Befragten ordnet sie auf Platz eins in Bezug auf die Sicherheit ein und insgesamt 80 Prozent in die Top drei.

Embedded SIM versus Integrated SIM

Während im Consumer-Umfeld bereits über die Integrated SIM, die iUICC, gesprochen wird, fokussiert sich in der Fertigung noch alles auf die eSIM. Die Funktionen einer Integrated SIM sind – im Gegensatz zum verlöteten Chip der eSIM – nicht mehr auf einem eigenen Chip untergebracht, sondern werden in den Microcontroller des jeweiligen Geräts oder Sensors integriert, die bislang nicht auf Security-Skills, sondern auf ganz andere Fähigkeiten wie etwa Performance oder I/O-Fähigkeiten hin optimiert sind. Bei einer eSIM dagegen wird eine bewährte Verbindung von sicherer SIM-Hardware und -Software genutzt.

Für das Industrial IoT steht die iUICC noch nicht im Fokus, da sie hier gegenüber der eSIM noch keine signifikanten Vorteile bietet: Faktoren wie geringerer Platz- oder Stromverbrauch spielen in einem Maschinenumfeld in der Größenordnung keine entscheidende Rolle. Die Integrated-SIM-Anbieter nehmen sich des Themas jedoch an und arbeiten an neuen Anwendungsfeldern, auch für die Produktions- und Fertigungsindustrie. Andere IoT-Anwendungen, wie etwa batteriebetriebene und mobile Sensoren, profitieren durchaus heute schon von der Entwicklung der iUICC. Die zunehmende Digitalisierung eröffnet immer neue Anwendungsfälle für diese Technologie.

Die Evolution der SIM-Karte schreitet also auch an dieser Stelle massiv voran. Fest steht: die eSIM ebnet der Produktions- und Fertigungsindustrie den Weg zu Industrie 4.0. Es gibt also keinen Grund, ihrer vielfältigen Vorteile nicht zu nutzen.

Der Autor Bernd Müller ist Leiter Technologie und Strategie im Bereich Connectivity bei Giesecke+Devrient.

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