Die industrielle Digitalisierung verändert die Architektur von Produktionssystemen grundlegend. Wo früher die klassische Automatisierungspyramide mit klar getrennten Ebenen dominierte, entstehen heute zunehmend vernetzte, cyber-physische Systeme. Maschinen, Anlagen, Sensorik, Steuerungen, IT-Systeme und Cloud-Dienste müssen Daten in Echtzeit austauschen, auswerten und in nutzbare Informationen überführen. An dieser Stelle kommt der Edge Layer als funktionale und technologische Verbindung ins Spiel.
Der Edge Layer als unsichtbare, aber hocheffiziente Schnittstelle
Dabei handelt es sich um die Schicht zwischen der Produktionsebene und den IT- oder Cloud-Ebenen eines Unternehmens. Der Edge Layer übernimmt die Aufgabe, Daten aus Maschinen, Aggregaten und Geräten aufzunehmen, aufzubereiten, zu sichern und kontrolliert an übergeordnete Systeme wie MES, EMS, PLM, SAP oder Cloud-Plattformen weiterzugeben. Gleichzeitig können Dienste und Anwendungen nahe am Prozess ausgeführt werden.
Der Edge Layer dient deshalb nicht nur als Kommunikationsknoten, sondern als eigenständiger Funktionsbaustein innerhalb eines modernen Digitalisierungs-Layers. Er stellt weit mehr als ein Gateway dar und bildet die operative Brücke zwischen der Feldkommunikation und den Business-Anwendungen, zwischen Echtzeitanforderungen und IT-Welten sowie zwischen rohen Prozessdaten und verwendbaren Informationen. In aktuellen Industrie-Architekturen nimmt er eine zentrale Rolle für die OT/IT-Konvergenz, Datenqualität, Cyber Security und Skalierbarkeit ein.
Wie gelingt die Verbesserung der Datenqualität?
Ein wesentlicher Vorteil des Edge Layers liegt in der Entkopplung von OT (Operational Technology) und IT (Informationstechnik). Maschinen und Anlagen müssen nicht direkt mit ERP-, MES- oder Cloud-Systemen verbunden werden. Stattdessen sammelt der Edge Layer die Daten, bereitet sie auf, puffert sie und stellt sie in geeigneter Form bereit. Das reduziert die Komplexität, erhöht die Robustheit und sorgt für eindeutig definierte Verantwortlichkeiten zwischen dem Produktions- und dem IT-Netzwerk.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Verbesserung der Datenqualität. Im Edge Layer können Daten gefiltert, aggregiert und mit Zeitstempeln versehen werden. Dies geschieht, bevor sie in Datenbanken, IIoT (Industrial Internet of Things)-Brokern – als zentralem Vermittlungs- und Nachrichtensystem in einer vernetzten Industrieumgebung – oder in Analyseanwendungen gelangen. So entstehen konsistente und belastbare Informationsströme für Dashboards, das Energiemanagement, Condition Monitoring oder Machine-Learning-Anwendungen. Das ist gerade bei industriellen Anwendungsfällen entscheidend, denn lediglich qualitativ hochwertige Daten führen zu fundierten Erkenntnissen (Bild 2).
Lassen sich Datenverluste verhindern?
Als ebenso wichtig wie die beschriebenen Vorteile zeigen sich die Pufferung und Vorverarbeitung von Daten. Nicht alle IT-Systeme arbeiten synchron zum Fertigungsprozess. Der Edge Layer kann Daten lokal zwischenspeichern, bis eine sichere und passende Weitergabe möglich ist. Das erhöht die Verfügbarkeit und verhindert Datenverluste bei Netzunterbrechungen oder asynchronen Prozessen. In den vorgestellten Architekturen wird diese Funktion als eine der Hauptaufgaben hervorgehoben.
Hinzu kommt die lokale Intelligenz. Anwendungen zur schnellen Datenanalyse, Visualisierung oder zum Machine-Learning können direkt am Edge betrieben werden. Dadurch lassen sich Reaktionszeiten verkürzen, Bandbreiten sparen und Entscheidungen näher an den Prozess verlagern. Das ist vor allem dort relevant, wo Datenmengen groß sind, der Echtzeitbezug notwendig ist oder sensible Produktionsdaten das Werk nicht verlassen sollen.
Um welche Funktionsbereiche geht es?
Aus Sicht einer industriellen Zielarchitektur muss ein Edge Layer mehrere Funktionen gleichzeitig abdecken. Im Folgenden werden die zentralen Funktionsbereiche vorgestellt.
Unterstützung verschiedener Protokolle: Ein Edge Layer muss Daten aus der OT-Welt mit unterschiedlichen Protokollen aufnehmen können. In der Praxis werden unter anderem Profinet, Modbus, S7, FINS, Ethernet/IP, OPC UA, MQTT, REST, gRPC und SQL genannt. Diese Offenheit ist entscheidend, um bestehende Maschinenparks, Brownfield-Anlagen und neue digitale Services miteinander zu verbinden.
Verdichtung wesentlicher Informationen: Zu den Kernaufgaben des Edge Layers zählen Filtering, Aggregation, Anreicherung und Buffering. Rohdaten werden so aufbereitet, dass sie sich von übergeordneten Systemen effizient nutzen lassen. Statt sämtliche Werte ungefiltert in zentrale Systeme zu senden, werden wesentliche Informationen am Rand des Netzes verdichtet und in verwertbare Zusammenhänge gebracht. Auf diese Weise lässt sich die Datenmenge für die Kommunikation in die Cloud reduzieren, was die Kosten in der IT und für die Cloud-Speicherung deutlich senken kann.
Administration der Assets: Ein skalierbarer Edge Layer benötigt eine zentrale Verwaltung von Geräten, Anwendungen, Firmware und Zertifikaten. Phoenix Contact gestattet die Administration von Assets über verschiedene Möglichkeiten – von cloudbasierten Diensten bis zu On-Premises-Lösungen für das Device- and Update-Management. Damit wird der Edge Layer ebenfalls zum Fundament für den wirtschaftlichen Betrieb größerer installierter Basen.
Interaktion mit lokalen Datenbanken: Ein moderner Edge Layer sollte lokale Datenbanken, IIoT-Broker sowie die Visualisierung, Analyse und Anwendungen in Containern unterstützen. Dazu gehören unter anderem InfluxDB, MariaDB, Grafana, MQTT-Broker, Node-RED, Telegraf, IIoT Frameworks und MLnext. So ergibt sich ein modularer Werkzeugkasten, der Daten nicht nur transportiert, sondern direkt am Ort der Entstehung anwendbar macht.
Administrierbare Plattform: Gerade in verteilten Produktionsumgebungen ist eine zentrale Orchestrierung wichtig. In der Funktionssicht des Digitalization Layers taucht daher auch die Edge Layer Administration/Orchestration als eigenständiger Baustein auf. Das zeigt: Ein Edge Layer ist nicht nur Hardware oder Software, sondern eine administrierbare Plattform.
Bereitstellung eines praxisnahen Lösungsbaukastens
Für den Edge- und Integrations-Layer verfolgt Phoenix Contact einen offenen und modularen Ansatz. Hier bietet das Unternehmen Edge Devices unter Linux, Windows und ohne Betriebssystem (headless) an. Dazu gehören frei wählbare Open-Source- und proprietäre Betriebssysteme sowie eine zentral managebare Betriebssystem-Administration. Hinzu kommt OT/IT-Konvergenz (durch containerisierte Software) sowie ein skalierbares Hardwareportfolio für Steuerung, Gateways und Netzwerktechnik. Ergänzt wird dies durch CRA-ready-entwickelte Komponenten mit dem Fokus auf eine IEC-62443-Zertifizierung, zertifizierte Feldbusanbindung, ein zentrales Device and Update Management und eine erweiterbare Netzwerkbasis vom Operational Switch bis zum Rack Switch (Bild 3).
Technologisch wird dafür ein praxisnaher Baukasten angeboten. Dieser umfasst Lösungen in den Bereichen Data Buffering and Processing, Data Storage, Data Visualization, Data Analysis, Automation sowie Device and Update Management. Durch die Unterstützung gängiger Schnittstellen wie OPC UA, MQTT, Rest, gRPC und SQL wird daraus ein offener Integrationsbaukasten für unterschiedliche Use Cases. Ein weiterer Baustein ist die „Virtual PLCnext Control Architecture“. Sie verdeutlicht, wie klassische Steuerungsfunktionen, Datenhaltung, Visualisierung und Analytik in einer containerisierten Umgebung zusammengeführt werden können. Auf diese Weise wird der Edge Layer zur flexiblen Laufzeitplattform für die Automatisierung und digitale Mehrwertdienste.
Anwendungsbeispiele: Maschinenintegration, lokale Datenanalyse
Ein typisches Beispiel ist die Ankopplung heterogener Maschinen in einer Fertigungslinie. Verschiedene Steuerungen und Geräte liefern Daten über unterschiedliche Protokolle. Der Edge Layer sammelt diese Informationen, normalisiert sie, speichert relevante Werte lokal in einer Zeitreihendatenbank und stellt sie per MQTT oder OPC UA einem MES oder Analyse-Backend zur Verfügung. Gleichzeitig sorgt er für die Netzwerksegmentierung und den sicheren Zugriff.
Ein zweiter Anwendungsfall besteht in der lokalen Datenanalyse mit kurzer Reaktionszeit. Produktionsdaten werden direkt am Edge ausgewertet – zum Beispiel zur Erkennung von Anomalien, zur Energieoptimierung oder zur Qualitätsüberwachung. Mit Werkzeugen wie MLnext, Grafana und lokalen Datenbanken entsteht eine Lösung, die ohne permanente Cloud-Abhängigkeit funktioniert und trotzdem in übergeordnete IT-Strukturen integrierbar ist. Dabei kann der Prozessspezialist Funktionen für die Digitalisierung und KI-Verwendung selbst umsetzen, ohne einen Data Scientist oder Hilfe aus der IT zu bekommen. Dadurch lassen sich KI-Projekte deutlich einfacher skalieren. Denn das Know-how aus der Data Science stellt oftmals ein Bottleneck im Unternehmen dar. Auch Remote Access, Asset Management und Updates sind typische Einsatzfelder.
Fazit
Der Edge Layer ist ein zentrales Element moderner Industriearchitekturen. Er verbindet OT und IT, verbessert die Datenqualität, erhöht die Cyber Security, ermöglicht eine lokale Analyse und schafft die Basis für skalierbare digitale Services. Entscheidend ist dabei nicht nur die reine Konnektivität. Es kommt auf das Zusammenspiel aus Protokollvielfalt, Datenverarbeitung, Sicherheitsfunktionen, Geräteverwaltung und containerisierter Laufzeitumgebung an. Mit dem offenen Portfolio von Phoenix Contact lässt sich ein solcher Edge Layer praxisnah und modular realisieren. So bildet sich aus einer technischen Zwischenschicht ein strategischer Enabler für die datengetriebene Fertigung, resilientere Architekturen und neue digitale Geschäftsmodelle heraus.
Ausblick: Geführte Touren über den SPS-Messestand
Auf der SPS 2026 präsentiert Phoenix Contact aktuelle Technologien für die digitale und zukunftsfähige Industrie. In Halle 9, Stand 310 werden Entwicklungen aus den Bereichen Industrial AI, PLCnext Technology, Cyber Security sowie Feld- und Schaltschrankautomation im Mittelpunkt stehen. Der Technologiebereich des Messestands fokussiert sich auf die offene Automatisierungsplattform PLCnext Technology. Möchten Anwender die Automatisierungsfunktionen von der Hardware entkoppeln, bietet sich die Virtual PLCnext Control als softwarebasierte Steuerungslösung an. Security-Router sorgen für den umfassenden Schutz von Maschinen und Anlagen gemäß CRA und Maschinenverordnung. Industrial AI zieht sich durch die komplette Wertschöpfungskette – von der Planung über die Inbetriebnahme mit dem Engineering-Tool PLCnext Engineer bis zum Betrieb mit dem Softwarepaket MLnext und der Wartung mit Diagnosemöglichkeiten über die MCP-Schnittstelle. Auf der SPS 2026 richtet Phoenix Contact zudem geführte Touren über den Messestand aus. Vermittelt werden vertiefte Einblicke in ausgewählte Technologien, Praxisanwendungen und Zukunftskonzepte. Weitere Informationen: https://phoe.co/sps-tour
Autoren
Markus Berghammer ist Director Business Development bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Bad Pyrmont.
Tom Hammerbacher ist Manager Digital Factory im Vertical Market Management Factory Automation, ebenfalls bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Bad Pyrmont.
