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Industrie 4.0Nicht erst seit dem Aufkommen der Schlagwörter Industrie 4.0 und Big Data wissen Unternehmen, dass sie ihre Produktivität steigern und ihre Fertigung flexibel aufstellen müssen. Jetzt ist zwar allen klar, was das Ziel ist, nämlich die Smart Factory, aber damit ist noch nichts gewonnen. 

Denn den Weg dorthin kennt eigentlich niemand so genau. Und den einen wahren Königsweg für alle produzierenden Unternehmen gibt es nicht – dafür aber praktikable Lösungen, um sich dem Ziel im passenden Tempo immer mehr zu nähern.

Das integrierte Werkstück

Industrie 4.0 meint nichts anderes als die Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus eines Produkts durch Digitalisierung und Vernetzung. Es ist die Reaktion auf einen steigenden Kosten- und Innovationsdruck, hervorgerufen durch immer individuellere Kundenwünsche. Produzierende Unternehmen müssen ihren Kunden detaillierte Informationen über die Fertigung zur Verfügung stellen, wenn diese wissen wollen, aus welcher Charge ein Produkt stammt, welches Material verwendet und wie es verarbeitet und überprüft wurde. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen für die optimale Fertigung sämtliche relevanten Daten herangezogen und automatisiert ausgewertet werden. Am Ende der Entwicklung steht das integrierte Werkstück. Es beinhaltet integriertes Wissen, kommuniziert mit Maschinen, Werkzeugen sowie Menschen und sucht sich selbstständig den optimalen Weg durch die Produktion, indem es Anlagenstörungen, Terminprioritäten, Energieverbrauche etc. berücksichtigt.

Doch das integrierte Werkstück ist lediglich das Ziel. Ihm geht die effektive Nutzung von Big Data voraus. Die Hierarchie einer traditionellen Fertigungsstruktur muss durch eine vertikale und horizontale Datenintegration sämtlicher an der Fertigung beteiligter Prozesse ersetzt werden. Das bedeutet, dass Daten nicht nur auf der Ebene der Fertigung genutzt werden, sondern auch in anderen Bereichen des Unternehmens. Alle wichtigen Daten in Echtzeit jederzeit zur Verfügung zu haben, ist ein Leitmotiv von Industrie 4.0. Dabei schöpfen alle Unternehmensbereiche aus derselben Quelle. Das Problem dabei: In der Fertigungssteuerung werden andere Informationen benötigt als in der Finanzbuchhaltung, der Vertrieb bracht andere Zahlen als die Geschäftsführung usw. Hinzu kommt, dass die jeweiligen Informationen untereinander in Beziehung gesetzt, also vernetzt werden müssen. Silo-Denken gehört in der vierten industriellen Revolution der Vergangenheit an. Wie kann also die horizontale und vertikale Datenintegration so gelingen, dass jeder Unternehmensbereich genau die relevanten Informationen erhält, die er für seine Arbeit benötigt? Wie können aus der Menge an Rohdaten (Big Data) die Informationen extrahiert werden, mit der die Smart Factory Realität wird?

Zentrale Basis für hohe Datenintegration

Leider ist Industrie 4.0 kein Produkt, das man kaufen kann, noch liegt die Antwort in einer goldenen Strategie, die jeder nur befolgen muss, um die verheißungsvolle Zukunft der digitalisierten und vernetzten Produktion zu erreichen. Um das zu erkennen, genügt ein einfacher Blick in die Fertigungshallen deutscher Mittelständler: Dort findet sich die brandneue Produktionsanlage mit digitaler Steuerung gleich neben ihrem „Urgroßvater“, der seit 40 Jahren seinen Dienst leistet. Eventuell hat man ihn schon mit Sensoren ausgestattet, doch das muss keineswegs der Fall sein. Die große Heterogenität des Mittelstands ist seine Stärke, sorgt jedoch auch dafür, dass es den einen Königsweg zur Smart Factory nicht gibt. Zu unterschiedlich sind die Unternehmen digitalisiert und zu verschieden sind ihre Anforderungen. Es ergibt also wenig Sinn, den Weg in die Industrie 4.0 vom Ziel aus rückwärts zu planen. Stattdessen muss sich jedes Unternehmen von seinem individuellen Status Quo aus auf den Weg machen.

Daher gilt es, zunächst die Frage zu beantworten, welcher Unternehmensbereich welche Informationen benötigt. Um nun jeder Abteilung die passenden Informationen zur Verfügung zu stellen, kommt dem Manufacturing Execution System (MES) eine zentrale Rolle zu. Lösungen wie zum Beispiel bisoft MES von gbo datacomp greifen auf die Betriebsdaten der Maschinensteuerung zu und liefern daraus dem ERP-, SCM- oder PDM/PLM-System die Informationen zu, die für das jeweilige System relevant sind. So sorgt das MES für die notwendige Transparenz und deckt Zusammenhänge auf, die erst durch die Dateninterpretation zu Tage treten. Prozessanalysen können optimiert werden und es ergeben sich genauere Prognosemöglichkeiten. Letztendlich dient das MES dazu, Produktions-, Rüst- und Liegezeiten zu verringern, die Instandhaltung zu verbessern und insgesamt die Kundenorientierung zu erhöhen. Das MES stellt die zentrale Datenbasis einer agilen Produktion dar und ermöglicht eine hohe Datenintegration in Managementsysteme - der erste Schritt in Richtung Industrie 4.0.

Verschlanken und zentralisieren

Aufgrund der großen Heterogenität im Mittelstand müssen die Unternehmen auf schlanke und an ihre Bedürfnisse angepasste MES-Lösungen setzen, die ihnen auf Basis offener Standards den Grad der Datenintegration ermöglichen, der exakt zu ihnen passt. Daher spricht man auch von Lean MES. Dieses Konzept zeichnet sich durch einen verschlankenden und zentralisierten Anspruch aus. Auf den ersten Blick scheint es daher gar nicht zur Industrie 4.0 mit ihrer dezentralen und ausdehnenden Vernetzung zu passen. Doch Industrie-4.0-Lösungen müssen sich an den individuellen systemischen Voraussetzungen des jeweiligen Unternehmens orientieren und mit ihnen wachsen, denn Industrie 4.0 ist kein starres Konstrukt sondern vielmehr ein dynamischer Prozess. Das transparente Werkstück, das mittels RFID-Chip Logistikdaten an das MES übermittelt, ist noch lange kein vollends integriertes Werkstück.

Eine der großen Herausforderungen ist die Vernetzung der an einer Wertschöpfungskette beteiligten Unternehmen, denn es fehlt an einer globalen Standardsprache für die Schnittstellen zwischen den unterschiedlichen Systemen. Da viele Unternehmen eine eigene Schnittstellenprogrammierung einsetzen, helfen selbst Standards wie Open Platform Communications (OPC) oder OPC Unified Architecture nur bedingt weiter. Hier treibt gbo datacomp mit Lösungen wie zum Beispiel bisoft VirtCont 4.0 die Datenintegration weiter voran. Das Ziel bleibt jedoch eine einheitliche Schnittstellensprache, damit Unternehmen das Konzept eines Lean MES umsetzen können und sich damit immer mehr der Industrie 4.0 nähern – immer ausgerichtet an den eigenen technologischen und organisatorischen Voraussetzungen.

Marc Hankmann IT-Journalist bei Wortfinder Ltd. & Co. KG
 

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