Flexibilität ist für fertigende Unternehmen das Gebot der Stunde. Starre Manufacturing Execution-Systeme können hier allerdings Grenzen setzen. Produktionsnahe IT-Funktionen könnten daher in Zukunft in der Infrastruktur verteilt sein, um eine schnelle Reaktion auf veränderte Situationen zu ermöglichen. Dazu benötigt werden aber smarte Maschinen und Anlagen.
Für die meisten fertigenden Unternehmen ist ‚Flexibilität‘ zur Leitidee geworden. Denn ihre Kunden erwarten, dass Aufträge schnell abgearbeitet werden und zu jeder Zeit Änderungen in Art und Menge möglich sind. Angesichts der zunehmenden Individualisierung von Produkten wird diese Entwicklung in den nächsten Jahren wohl weiter an Dynamik gewinnen. Langfristig im Wettbewerb behaupten können sich voraussichtlich jene Unternehmen, die flexibel produzieren. Als wichtiges Werkzeug dafür dienen Manufacturing-Execution-Systeme (MES), die die kaufmännische Welt mit der Fertigung verbinden.
Die lebhafte Industrie 4.0-Diskussion hat das Interesse an der produktionsnahen IT weiter gesteigert. Herkömmliche Manufacturing Execution-Systeme werden unter Umständen aktuellen und zukünftigen Anforderungen nur noch bedingt gerecht, weil ihnen das Paradigma der Zentralisierung zugrunde liegt. Sie liegen als monolithische Blöcke auf ihren eigenen Servern und haben ihren festen Platz in der Automatisierungspyramide zwischen Enterprise-Resource-Planning-System auf der einen und Scada, SPS und Maschinen auf der anderen Seite. Dieses starre Prinzip setzt Grenzen. So ist es häufig problematisch, alle Daten zu sammeln, zu konsolidieren und unternehmensweit zur Verfügung zu stellen. Das ist aber etwa für die Rückverfolgbarkeit oder die Analyse von Produktionskennzahlen wichtig.
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Zudem lassen sich neue Funktionen nur mit Mühe hinzufügen und ausrollen, die Integration neuer Maschinen, Anlagen oder Werke kann mit hohem Aufwand und erheblichen Kosten verbunden sein. Im Sinn der vierten industriellen Revolution sollte sich die Automatisierungspyramide daher in ein Automatisierungsnetzwerk verwandeln, in dem die unterschiedlichen MES-Funktionen – oder besser alle produktionsnahen Funktionen – an unterschiedlichen Netzwerkpunkten erledigt werden. Für die Unternehmen entstünden damit End-to-End-Services, die komplette Prozesse abbilden. Das setzt zunächst eine Vielzahl von ’smart Devices‘ voraus, die untereinander vernetzbar sind. In der Vision einer Industrie 4.0 sind das cyber-physische Systeme, die sich vollständig autonom durch die Produktion steuern.
Wirklichkeit ist das noch nicht, dafür lässt sich aktuell schon die bestehende Infrastruktur kostengünstig nutzen. Denn auf allen Maschinen, Anlagen, Ausgabe- und Eingabegeräten et cetera, die über ein wenig Rechenleistung und ein eigenes Betriebssystem verfügen, lassen sich nachträglich schlanke Apps mit solchen produktionsnahen Funktionen installieren. Wo die Hardware das nicht direkt erlaubt, können die weit verbreiteten Router genutzt werden, deren eigentliches Potenzial in der Regel nicht voll ausgeschöpft wird. Oder es werden preiswerte Einplatinen-Computer nachgerüstet und mit den Produktionsmitteln verbunden. Die zusätzliche Software macht die Geräte intelligent und bidirektional kommunikationsfähig, indem sie die in unterschiedlichen Protokollen eingehenden Daten für die Weiterverarbeitung aufbereitet und eine Verbindung zum Netzwerk herstellt. Außerdem kann sie je nach Auslegung bestimmte Funktionen übernehmen – etwa die Maschinen- und Betriebsdatenerfassung. Die Daten einer Maschine oder eines Sensors werden dann nicht mehr zwangsläufig auf den Server übermittelt, sondern liegen erst einmal lokal auf einem ’smart Device‘ vor. Und das bedeutet in der Regel einen schnelleren Zugriff und eine höhere Verfügbarkeit.
Weiterer Vorteil: Security-on-Board-Konzepte gehören bei vielen Routern zur Standardausstattung, was die Datensicherheit wesentlich erhöht. Der weitere Weg der auf diese Weise erfassten Daten hängt dann vom jeweiligen Bedarf ab. Naheliegend ist zum Beispiel, dass browserfähige Geräte wie Smartphones, Tablet-PCs oder stationäre Rechner die erforderlichen Daten von den ’smart Devices‘ abrufen – in der Werkhalle etwa via WLAN oder Bluetooth – zu KPI verdichten und dann visualisieren. Zusätzlich können Informationen aus den lokalen Datenbanken, zum Beispiel Daten zur Materialwirtschaft, zur Qualitätssicherung oder Cloud-Diensten ergänzt werden, um so einen umfänglichen Einblick zu ermöglichen. Da die ’smarten Devices‘, Router und Einplatinen-Computer nur über begrenzten Speicherplatz verfügen, müssten Daten regelmäßig entfernt werden. Echtzeitinformationen, die nur in der aktuellen Situation relevant sind, können dazu einfach in definierten Zyklen gelöscht werden. Alle übrigen Daten lassen sich entweder auf eine lokale Datenbank oder in eine ‚Private‘ beziehungsweise ‚Public‘ Cloud verschieben. In die Datenbank sollten alle Informationen fließen, die entweder geschäftskritisch oder für die Übergabe an angebundene IT-Systeme vorgesehen sind. Daten mehrerer Standorte und aus verschiedenen Datenquellen lassen sich konsolidiert auswerten, wenn sie in einem externen Rechenzentrum vorliegen.
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Welche Art der Analyse dabei zum Einsatz kommt, kann nach Bedarf entschieden werden. Die entsprechende Anwendung wird nicht erworben, sondern lediglich beim Cloud-Anbieter gemietet. Denkbar ist etwa ein Web-Dashboard, das alle relevanten Informationen übersichtlich und rollenspezifisch darstellt. Nutzen ließen sich auch komplexe Big-Data-Anwendungen, um beispielsweise eine vorausschauende Wartung zu realisieren. Flexibilität bietet die Cloud zudem hinsichtlich der Speicherkapazität und der Rechenleistung. Viele Verantwortliche können sich derzeit kaum damit anfreunden, ihre Daten abzugeben. Die Bedenken sind verständlich, ihnen lässt sich aber etwas entgegensetzen: So können Unternehmen sehr genau definieren, welche Daten sie in Cloud-Infrastrukturen verschieben und welche auf der eigenen Infrastruktur verbleiben sollen. Zudem sorgen sehr ausgereifte Konzepte für IT-Sicherheit: Diese setzen schon bei der Daten-erzeugenden Hardware an, umfassen das interne Netzwerk sowie die Daten-Übertragung in die Cloud und enden bei der Absicherung des Rechenzentrum gegen den Zugriff von Dritten.
Themen: Fertigungsnahe IT, Industrielle IT, Manufacturing IT
Schlagwörter: Cyber-Physical Systems (CPS), Maschinen- und Anlagenbau
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