Paradigmenwechsel: Warum die Fertigung eine Konnektivität der nächsten Generation benötigt.

Wertschöpfung und Lieferketten können ausfallsicherer als bislang organisiert werden – durch Microservices und industrielle Mini-PCs. In der Industrie findet die Wertschöpfung in der Fabrik statt. Heißt aus der Sicht einer Geschäftsleitung: Die Unternehmensführung legt ihre strategischen und finanziellen Ziele fest, die letztlich im Shopfloor umgesetzt werden müssen. 

Aus der Sicht der Produktionsverantwortlichen lautet das Ziel, durch digitale Produktionssteuerung einen geschlossenen Problemlösungszyklus zu organisieren. Maschinen melden Fehler automatisch in Echtzeit, die Werkerteams können sofort Gegenmaßnahmen ergreifen.

Der Erfolg jeder Maßnahme wird anhand digital erfasster Kennzahlen überprüft. Lean-Management-Prozesse stellen sicher, dass die Produktion kontinuierlich optimiert wird. Die Teams werden zur selbstständigen Analyse und Behebung von Fehlern befähigt. In der Shopfloor-Praxis regiert oft noch das Excel-Spreadsheet 

So weit die Theorie. In der Realität sehen viele Prozesse offensichtlich noch ganz anders aus. Statt digital gesteuerten Automatismen wird das Geschehen oft noch in Excel-Tabellen gesteuert. Analyst Colin Masson von ARC urteilt: „Trotz Innovations- und Konsolidierungswellen verfügt das typische Industrieunternehmen über ein komplexes Geflecht aus isolierten Anwendungen, die durch eine Art digitales Klebeband zusammengehalten werden […] das allgegenwärtige Microsoft Excel-Spreadsheet.“

MES im Trend

Mit dieser Zustandsbeschreibung korrespondiert eine Analyse von Research and Markets, wonach der Markt für Manufacturing Execution Systems (MES) weiter stark wachsen soll – um durchschnittlich 9,2 Prozent von 14 auf 23 Milliarden US-Dollar bis 2029. Grund: „Das Wachstum dieses Marktes ist auf die zunehmende Einführung der industriellen Automatisierung in der Prozess- und diskreten Fertigung, die steigende Nachfrage nach betrieblicher Effizienz und die zunehmende Komplexität der Fertigungsprozesse zurückzuführen.“

Betriebliche Effizienz bei zunehmender Komplexität in der Fertigung erreichen – für Produktions- und IT-Verantwortliche wirft das zwei Kernfragen auf: Wie können Prozesse bei laufender Produktion optimiert werden? Wie können parallele IT-Strukturen in eine Architektur überführt werden?

Beide Fragen beantwortet SAP mit der cloudbasierten MES-Lösung Digital Manufacturing (SAP DM), und zwar mit Unterstützung eines großen Partner-Netzwerkes. Entscheidend ist ein erfolgreicher Gesamtprozess. Rückgrat dafür ist eine IT-Architektur „aus einem Guss“. Dazu hält SAP DM mit seinen verschiedenen Modulen für jede Rolle im Unternehmen messbare Vorteile bereit. Dazu zählen: einfach zu konfigurierende Nutzeroberflächen; Transparenz durch aussagekräftige Kennzahlen und Analysen; visuelle Prüfungen für präzise Entscheidungen; nahtlose Integration in die Planungsebene (SAP/ERP); sowie höhere Profitabilität durch verbesserte Qualität und Rückverfolgbarkeit.

Daten müssen horizontal wie vertikal fließen können. Als SAP-Partner bringt unser Unternehmen Shopfloor-Konnektivität in SAP DM mit ein. Stets im Blick dabei das Ziel, einen ganzheitlichen Problemlösungszyklus zu schaffen. Umfassende Konnektivität bildet das Fundament, auf dem eine durchgängige Ar-chitektur aus transparenten Shopfloor-Prozessen, optimierter Planung und effizienteren Lieferketten entsteht. Ausgangspunkt ist eine möglichst umfassende horizontale und vertikale Vernetzung von Assets und IT-Systemen. 

Die Konnektivitätslösung muss in der Lage sein, die unterschiedlichsten Signale aus Maschinen, Sensoren und Werkzeugen zu erfassen und daraus ein standardisiertes Datenmodell zu generieren. Mit diesem Datenmodell arbeiten weiterführende Systeme wie SAP DM, stellen Transparenz und Effizienz her durch Echtzeit- und historische Analysen zu Maschinenverfügbarkeiten, Verbräuchen, Qualitäten, Rückverfolgbarkeit.

Die weitere vertikale Vernetzung der Shopfloor-Daten mit dem Topfloor optimiert das Management von Aufträgen, Personal und Rechnungen.

Wie Shopfloor Management neue Chancen nutzen kann: Die IT-Welt dreht sich schnell weiter. Hardware wird immer kompakter und kostengünstiger. Auf der Softwareseite gibt es neue Möglichkeiten im Zuge von Microservices, Containerisierung und Kubernetes. McKinsey-Experten urteilen: „Das Aufkommen von Microservices läutet einen Paradigmenwechsel weg von monolithischen Anwendungen hin zu einer dezentralen Architektur ein.“

Datenströme und Microservices

Dieser Paradigmenwechsel bietet auch auf dem Shopfloor neue Möglichkeiten: optimierte Datenströme sowie flexiblere IT-Architekturen. Die Kunst mit Microservices besteht darin, sie wie standardisierte Container zu bauen, die leicht kombiniert und zu immer neuen Formen zusammengesetzt werden können. Microservices sind kleine eigenständige und kombinierbare Softwarebausteine, um skalierbare Anwendungen zu erstellen. Sie ermöglichen den grundlegenden Wandel von monolithischen zu modularen Architekturen.

Durch den Ansatz der Containerisierung wird es möglich, Microservices in standardisierte und leicht transportable Einheiten zu verpacken. Gut für die Kosteneffizienz: Mehr Aufgaben können auf weniger Hardware verteilt werden. Open-Source-Frameworks wie Kubernetes fungieren als robuste logistische Instanz, auf der Container und Microservices automatisch orchestriert werden: Welche Container müssen wo, in welcher Reihenfolge und wann sein? Ein Gartner-Experte scherzte: „Kubernetes spielt Tetris mit den Containern.“

Auf der diesjährigen Hannover Messe hatten wir auf dem SAP-Stand die Gelegenheit, den Prototyp für eine Konnektivität der nächsten Generation vorzustellen. Der Name: AC4DC. Dahinter steckt eine völlig neue Software-Generation, die diesem Paradigmenwechsel hin zu Microservices gerecht wird. Die Lösung kann die Flexibilität, Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit in der Produktion deutlich erhöhen. Augenfälligste Besonderheit: AC4DC arbeitet in industriellen Mini-PCs. Anwender konfigurieren und bedienen die Software zentral über die Cloud. So können Unternehmen Maschinen weltweit ausfallsicherer als bisher managen und für einen sicheren Datenfluss von der Maschinenebene bis in Managementsysteme wie SAP DM sorgen.

Welchen konkreten Mehrwert bietet AC4DC im Einsatz? Höhere Ausfallsicherheit: Mini-PCs erlauben den kostengünstigen Einsatz von Cluster-Technologie. Sollte eine Hardware-Komponente einmal gestört sein, übernimmt sofort ein redundanter Mini-PCs. Bei einer Netzwerkstörung werden die Daten zwischengespeichert (Data Buffering) und gehen nicht verloren.

Erhöhte Datensicherheit: Weil die Software auf Mini-PCs läuft, welche direkt an einer oder mehreren Maschinen als Gateway fungieren, besteht die Möglichkeit, Daten schon maschinennah zu verschlüsseln. Das erhöht Schutz und Sicherheit für hochsensible Datenströme.

Einfache Anbindung: Fabrikteams konfigurieren und managen die Software zentral über die Cloud. Die Maschinenanbindung erfolgt durch standardisierte Templates über einen zentralen Leitstand (Control Center). Das vereinfacht Installation und Wartung erheblich. Schnelles Skalieren: Viele Mini-PCs, die zentral über ein Control Center in der Cloud gesteuert werden können – das ermöglicht ein schnelles Skalieren von Maschinenanbindungen. Die Signalinterpretation nach IEC-Standard wird in einer Bibliothek gespeichert und ist leicht global skalierbar.

Ausfallsichere Datenströme sind die Basis für eine flexible und resiliente Fertigung. Mit AC4DC werden Innovationen auf Software- und Hardware-Seite kombiniert und in einer „Design to Scale“-Lösung zusammengeführt. Ziel: die Wertschöpfung sichern durch verbesserte Verfügbarkeit und Sicherheit für hochsensible Shopfloor-Daten.

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