Veröffentlicht am 20.11.2018

Seit einigen Jahren beherrschen Begriffe wie Industrie 4.0, die Smart Factory oder die Digitale Fabrik die Investitionen der Fertigungsindustrie. Die Ideen oder Visionen hinter diesen Begriffen haben betriebswirtschaftlich als auch gesellschaftlich eine durchweg positive Motivation. Es geht dabei darum, durch intelligenten Einsatz innovativer Technologie oder die Digitalisierung die Produktionen zukunftsfähig zu gestalten.

Selbstredend ist bei der zunehmenden Digitalisierung auch viel IT, d. h. Technologie aber auch Anwendung gemeint. Das Ziel ist dabei die zukunftsfähige und wettbewerbsfähige Produktion im Wandel der Zeit, nicht zu verwechseln mit dem Einsatz von „hipper“ Technologie – dies ist maximal das Mittel zum Zweck!

Leider wird kaum diskutiert, was denn genau die Anwendung, der Nutzen oder die Lösung für welches Problem eigentlich sein kann. So beschäftigen sich viele Unternehmen im Rahmen Ihrer Zukunftsausrichtung aktuell damit, Ihre Maschinen und Anlagen zu vernetzen und Daten zu erfassen. Auf die Frage hin, welche Daten und wozu genau ist die häufigste Antwort: „Wir erfassen und speichern alles was möglich ist, da wir nicht wissen, ob wir diese Daten eventuell in Zukunft auswerten wollen oder können.“



Bild: Adobe Stock, ID 183811887, zapp2photo


Eine Plattform – die Antwort auf alle Fragen?
Im Rückblick der letzten Jahre wurde unter den genannten Visionen diverse „Megatrends“ und „Hypes“ geboren wie Big-Data, In-Memory Technologie, Analytics und immer mit dabei das Cloud Computing. Im aktuellen Zustand hat dies dazu geführt, dass sich die Fachgemeinschaft einig ist: Offenheit und Interoperabilität sind Schlüssel zum Erfolg und Lösungen der Zukunft haben auf Plattformen zu basieren.

Das geht dann im Extrem sogar soweit, dass es Meinungen gibt, dass zukünftig nur noch Plattformen zur Lösung der Herausforderungen notwendig sind.

Betrachtet man die aktuellen Diskussionen, Fachpublikationen, Expertenmeinungen oder auch Arbeitskreise verschiedener Verbände mit etwas Abstand, entsteht der Eindruck, dass die einzige konkrete Anwendung der Industrie 4.0 Technologien die seit Jahren immer wieder strapazierte „Predictive Maintenance“ ist.

Natürlich nutzen die Hersteller die aktuellen und attraktiven Schlagworte und Themen für die marktgerechte Platzierung Ihres Portfolios. So ist heute ein industrietauglicher Netzwerkstecker eine Industrie 4.0 Komponente und existierende Softwareprodukte werden mit einer offenen Schnittstelle versehen und als Plattform angepriesen. In einzelnen Fällen wird dann sogar noch als Mehrwert angepriesen, dass diese spezielle Plattform ja bereits einen kompletten Satz spezifischer Anwendungen mitbringt.

… was war noch gleich ein MES?

Trotz der aktuellen Digitalisierungswelle gibt es schon seit Jahren Lösungen und Anbieter, die sich zur Aufgabe gemacht haben, in Fertigungsunternehmen die Transparenz und Entscheidungsfähigkeit zu steigern. In den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts waren das sogenannte BDE- oder auch MDE-Systeme, die sich um den Jahrtausendwechsel zu Manufacturing Execution Systemen (MES) weiterentwickelt haben.

Ein typischer und sehr einfacher Anwendungsfall solcher Systeme ist die Anbindung von Maschinen zur automatisierten und damit möglichst objektiven Erfassung von Maschinen- und Auftragszuständen. Diese Daten dienen zum einen dem Online Monitoring der gesamten Fertigung aber auch zur Verdichtung oder Ermittlung von Kennzahlen wie dem weit verbreiteten OEE-Index.

Genau dieser oder vergleichbare Anwendungsfälle werden häufig als Industrie 4.0 - Beispiele für eine Anwendung auf Basis einer (IIoT-)Plattform herangezogen. Sicher ist dies ein valides Beispiel, der Anwendungsfall an sich jedoch kein neuer und für typische MES-Anbieter bereits seit über 10 Jahren selbstverständlich.



Bild: MPDV

… und wie ist das nun mit Industrie 4.0 und den Plattformen?

Vor dem Hintergrund, dass Industrie 4.0 für die vierte industrielle Revolution steht, muten die sehr konkreten technischen Betrachtungen doch recht banal an. Kritiker der „Technologisierung“ wie beispielsweise Prof. Syska oder Dr. H. Schmidt fordern bereits seit längerem eine ganzheitlichere Betrachtung des digitalen Wandels. So geht der so genannte „Syskasche Quadrant“ soweit, die Digitalisierung als Wandel zur Gesellschaft 4.0 zu überschreiben.



Abbildung 1: "Syskascher Quadrant" (Bildquelle: Dr. Winfried Felser, Prof. Andreas Syska)

 

Warum braucht es nun für eine Smart Factory eine Plattform? Weil die Zusammenarbeit oder Kollaboration der Beteiligten in einem Umfeld stattfinden muss, das vertrauenswürdig ist bzw. die Vertrauenswürdigkeit der Partner untereinander sicherstellt, die gemeinsam akzeptierte Spielregeln definiert.

Zusammenfassend ist der Zweck einer Plattform das Zusammenkommen der Teilnehmer und den Austausch von Waren, Leistungen sowie einer „sozialen“ Währung zu ermöglichen und dabei für alle Beteiligten die Möglichkeit zur Wertschöpfung zu schaffen.

Im Umfeld der Fertigungs-IT gibt es bereits viele Plattformen mit jeweils unterschiedlicher Zielsetzung bzw. Einsatzzweck. Im Folgenden ein kurzer Überblick der aktuell verfügbaren Plattformenarten und deren jeweiligem Einsatzzweck:

  • IoT- bzw. IIoT-Plattformen
    Plattformen für das (Industrial) Internet of Things beschäftigen sich damit, Daten von Sensoren und Messfühler zu erfassen und zu speichern. Da es sich häufig um sehr große Datenmengen handelt, ist von hier typischerweise Big Data die Rede. In manchen Fällen verfügt die IoT-Plattform zusätzlich über analytische Funktionen zur Mustererkennung und Modellbildung auf Basis der erfassten Daten.

  • Technologieplattformen
    Einen völlig anderen Ansatz wählen Technologieplattformen. Hier geht es darum, allein die technische Grundlage für den gemeinsamen Betrieb unterschiedlicher Anwendungen bereitzustellen. Es handelt sich demnach um eine Art Betriebssystem, bei dem der Fokus meistens auf dem Einsatz der Software in der Cloud liegt. Ebenso wie Betriebssysteme enthalten diese Plattformen nur in begrenztem Umfang direkt verwendbarer Anwendungen – Nutzen generierende Anwendungen müssen meist erst noch erstellt werden.

  • Geschäftsplattformen
    Unter der Bezeichnung Geschäftsplattform sind eine Reihe von Plattformen am Markt, die Unternehmen bei der Digitalisierung ihrer Geschäftsprozesse unterstützen wollen. Anders als bei reinen Technologieplattformen bieten diese Plattformen vielfach auch die dafür notwendigen Anwendungen. Hierbei steht jedoch die durchgängige Betrachtung aller Geschäftsprozesse eines Unternehmens im Vordergrund, unabhängig davon, ob diese durch ein einzelnes Softwareprodukt abgebildet werden können oder mehrere davon zum Einsatz kommen.
Die Manufacturing Integration Platform (MIP) von MPDV geht darüber hinaus mit dem Ziel die Basis für die Smart Factory im Sinne der Industrie 4.0 zu schaffen.

Die MIP ist eine Integrationsplattform mit dem Fokus auf der Fertigungs-IT und mit dem Ziel, viele Anwendungen auch unterschiedlicher Hersteller auf dem gleichen Objekt- oder Datenmodell zu betreiben. Damit ist die MIP der Lebensraum des digitalen Zwillings der Fertigung.



Bild: MPDV

Sie ermöglicht die Interoperabilität vieler unterschiedlicher Anwendungen durch die Offenlegung des Objektmodells – der Bedeutung der Objekte, der Objekteigenschaften und deren Beziehungen untereinander. Aufgrund dieses Alleinstellungsmerkmals ist die MIP nicht einfach nur eine weitere Plattform unter vielen anderen im Umfeld der Fertigungs-IT, sondern die Plattform, welche die heutigen monolithischen Strukturen der bestehenden MES-Systeme aufbricht und diese durch die flexible Kombination vieler kleiner Anwendungen durchaus auch von unterschiedlichen Herstellern ersetzt.

Die Manufacturing Integration Platform steht demnach nicht in Konkurrenz zu den anderen Plattformen in der Fertigung, sondern ergänzt diese um ein gemeinsames Abbild der Fertigung – dem digitalen Zwilling!

Zur Realisierung einer Smart Factory im zuvor umrissenen Sinne bedarf es sicher auch einer Plattform für die Fertigung selbst. Die Teilnehmer sind dabei die physikalischen Ressourcen in der Fertigung wie Maschinen, Werkzeuge aber auch Materialien oder Produktionsmitarbeiter usw.. Auf diese Teilnehmer treffen nun externe Bedarfe – im Fertigungsumfeld sind dies in der Regel Produktionsaufträge aber Transportbedarfe oder geplante Maßnahmen. Diese werden nun nach definierten Prozessen und Regeln auf den verfügbaren Ressourcen bearbeitet und ausgeführt. Im Rahmen dieser Aktivitäten entstehen aus dem Prozess heraus wiederum Ereignisse wie Maschinenstörungen oder organisatorische Abweichungen. Diese Ereignisse führen wiederum zu Bedarfen wie ungeplanten Instandhaltungen oder Umplanungen.

Alle diese Ideen und Konzepte haben, auf die Produktion bezogen, eine gemeinsame Grundlage und Anforderung – die digitale Verfügbarkeit von Daten und Information zu Zuständen in der realen Welt. In diesem Zusammenhang wird oft auch von einem digitalen Zwilling der realen Welt gesprochen. Der digitale Zwilling „…bezieht sich auf ein computergestütztes Modell eines materiellen oder immateriellen Objekts, welches für verschiedene Zwecke verwendet werden kann“.[1]

In Ergänzung zu den verschiedenen IT-Plattformen zur Vernetzung von Maschinen und Anlagen und der technischen Integration unterschiedlicher Anwendungen (APPs) besteht die Notwendigkeit, das digitale Abbild der realen Produktion zu schaffen.

Die Manufacturing Integration Platform stellt den Lebensraum für den digitalen Zwilling der Fertigung zur Verfügung. Zentraler Bestandteil der Plattform ist die Virtual Production Reality (ViPR), in der die fertigungsbezogenen Objekte der realen Welt abgebildet und modelliert werden können.

Wege zur Smart Factory

Sicher kann es eine gute Strategie sein, eine bestehende IT-Infrastruktur zu entschlacken, vereinheitlichen oder gar eine neue Struktur aufzusetzen und dabei geeignete Technologien einzusetzen. Es ist aber nicht unbedingt notwendig, zuerst eine Plattform einzuführen und die Fertigung komplett zu vernetzen, um mit Maschinen oder Anlagen über OPC-UA zu kommunizieren oder einen OEE zu ermitteln. Vielmehr gilt es abzuwägen, welche zur Verfügung stehenden Lösungsansätze zu den Anforderungen der eigenen Fertigung passen. Dabei führen immer mehrere Wege zur Smart Factory. Einer davon könnte sein, ein markterprobtes und praxisbewährtes Manufacturing Execution System einzuführen – beispielsweise HYDRA von MPDV. Ein anderer Weg wäre die Nutzung der Manufacturing Integration Platform, um Standard-Apps unterschiedlicher Hersteller mit selbstentwickelten Anwendungen zu kombinieren. In beiden ist zu berücksichtigen, ob das Know-how zur Implementierung der jeweiligen Lösung im eigenen Haus verfügbar ist oder von Dienstleistern, Softwareanbietern oder Systemintegratoren zugekauft werden soll bzw. muss.

Eines ist jedoch klar – der Weg zur Smart Factory führt nicht über die Technologie sondern über die Anwendung, die dem jeweiligen Unternehmen eine Nutzen bringt oder – wie aktuell so oft zu hören ist – einen Mehrwert generiert.



Bild: AdobeStock ID 180124845, Sergey Nivens



[1] http://wirtschaftslexikon.gabler.de/Definition/digitaler-zwilling.html

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