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Industrietaugliche Standards zur Kommunikation

Digitalisierung

Industrietaugliche Standards zur Kommunikation

IT in der Produktentwicklung, IT in der Produktionsplanung, IT in der Produktion, IT im Service – Telekommunikationstechnologie ist überall in der Industrie. Dabei handelt es sich häufig um Insellösungen, die es im Sinn einer Industrie 4.0 zugunsten der durchgängigen Digitalisierung der Wertschöpfungskette zu vermeiden gilt. Entwicklung und Produktion sind die wichtigsten Teile dieser Kette, die miteinander gekoppelt werden sollten. Damit die Systeme kommunizieren können, sind verbindliche Standards erforderlich.

Bild: Siemens

Die vierte industrielle Revolution lässt – so die Vision – smarte Produkte in einer smarten Fabrik entstehen. Produkte, die sich im Internet mit dem Menschen und anderen Produkten vernetzen. Aber noch hat in den meisten Unternehmen nicht einmal die Produktion unmittelbaren Zugriff auf die Produktdaten, die im Engineering entstehen. Sie bekommt die Stückliste und die Teilenummern, aber nur selten die Modelle aus dem Engineering. Wenn etwas schiefgeht in der Fertigung, dann wird immer noch manuell nach den Ursachen gesucht und eine Fehlermeldung geschrieben, die nicht auf dem kürzesten Weg bei den zuständigen Ingenieuren landet. Siemens zeigt im Elektronikwerk Amberg, wie es anders gehen kann. Manufacturing Execution System (MES) und Product Lifecycle Management-Lösung (PLM) wurden dort so integriert, dass ein fehlerhaftes Teil aus der Fertigung unmittelbar mit dem zugehörigen CAD-Modell zurückgemeldet wird. Die Original-Daten aus dem CAD sind nämlich die Informationen, die anstelle von Nummern, Fotos oder Screenshots eine Leiterplatte durch die Fertigungslinie begleiten. Siemens hat MES und PLM-Anwendung im eigenen Portfolio, aber eine entsprechende Integration können Unternehmen auch mit anderen Systemen realisieren.

Fixiert auf Produktion

Die Debatte über Industrie 4.0 ist stark auf die Produktion fixiert. So als müsste man lediglich einem Rohteil einen RFID-Tag aufkleben und schon werde es sich seinen Weg durch die Maschinenhalle selbst suchen. Smart wird aber eine Fabrik nicht durch RFID und Scanner, sondern durch eine durchgängige Digitalisierung. Dass dies der Industrie durchaus bewusst ist, zeigen jüngste Studien. Eine im Oktober 2014 veröffentlichte Umfrage von PWC etwa, bei der insgesamt 235 Firmen befragt wurden, präsentiert interessante Ergebnisse quer durch alle Sparten und Unternehmensgrößen: Durchschnittlich glauben die befragten Unternehmen heute, etwa 29 Prozent der Digitalisierung erreicht zu haben, die sie für die Umsetzung von Industrie 4.0-Umgebungen brauchen. Bereits in fünf Jahren, so die Antwort auf die nächste Frage, wollen sie ihre Wertschöpfung zu 80 Prozent digitalisiert haben. Das erfordert eine enorme Anstrengung für die Unternehmen wie für die Menschen, die sich entsprechend weiterbilden müssen. Die deutsche Industrie ist gemäß der Studie bereit, jährlich 40 Milliarden Euro dafür zu investieren.

Alle Teile der Industrie erfasst

Die Digitalisierung hat in den vergangenen dreißig Jahren alle Fachbereiche und alle Teile der Industrie erfasst. Es gibt kaum noch eine Tätigkeit, die nicht durch ein Softwareprogramm unterstützt wird. Die Programme erledigen aber nicht nur die Aufgabe, für die sie eingesetzt werden. Sie produzieren ununterbrochen Daten. Damit produzieren sie ein neues Problem, denn diese Daten nützen dem Unternehmen nur, wenn sie als Information zur Verfügung stehen, wenn sie benötigt werden – und zwar dem, der sie benötigt. Die Praxis sieht anders aus. Ein Beispiel: In einem Unternehmen der Automobilindustrie wird mit einem Softwaresystem ein Produktionsplan erstellt und der Produktion übergeben. Die Verantwortlichen in der Produktion drucken den digital erhaltenen Plan und die einzelnen Arbeitsblätter aus. Nun zeigt sich, dass es sinnvoller ist, den einen oder anderen Arbeitsschritt zu optimieren – sei es, um der Ergonomie gerecht zu werden oder den Materialfluss zu verbessern. Diese Änderungen werden in den ausgedruckten Blättern notiert, aber, wenn überhaupt, erst mit großer zeitlicher Verzögerung an die Planer zurückgegeben. Im Ergebnis weiß die Planung nicht, dass die Produktion anders läuft, als es in den immer noch aktuellen Plänen steht.

Produkte können im Siemens-Werk Amberg 2 mit Bearbeitungsstationen kommunizieren. Zum Einsatz kommen zum Beispiel Signalleuchten, die nach dem Ampel-Schema arbeiten. Bild: Siemens

Digitale Änderungen

Durchgängig digitalisiert hieße in diesem Beispiel, dass Änderungen am Plan digital vorgenommen und sofort von den Planern wahrgenommen werden, weil beide Seiten Zugriff auf dieselben Daten haben. Ähnlich wie in diesem Beispiel sieht es an sehr vielen Stellen aus: Das System, mit dem eine Stückliste bearbeitet wird, ist in der Regel nicht identisch mit dem System, das Ingenieure für Design, Test und Validierung nutzen; der Nutzer eines Programms für die Erstellung eines Auftrags an einen Konstruktionsdienstleister hat oft keinen Zugriff auf die CAD-Daten der Konstruktion, um die es im Auftrag geht. Neben aufwendigen und kostenträchtigen Direktschnittstellen braucht die Industrie hier zusätzliche Standards: neutrale Standardformate für bestimmte Daten, standardisierte Wege der Kommunikation und der Datennutzung.

Wege zur Kommunikation

Wenn tatsächlich Produktionsnetzwerke entstehen sollen, bei denen sich Produkte zur Fertigung anmelden, dann müssen sowohl die anbietenden Produktionszellen als auch das zu fertigende Produkt auf einem vereinbarten Weg miteinander verhandeln und sich abstimmen können. So wie das Feldbussystem in der Automatisierung die Kommunikation von Sensoren und Aktoren mit einer Steuerung regelt, muss es Standards geben, die die Kommunikation zwischen Produkten, Maschinen und Fertigungszentren erlauben, wenn das Internet die gemeinsame Infrastruktur ist. Teilweise können hier vorhandene Standards genutzt werden, aber ausreichen dürften sie nicht. Diese Aufgabe müssen die Akteure rund um Industriesoftware auf dem Weg zu Industrie 4.0 rasch behandeln. Das andere ist schwieriger, denn es betrifft die Infrastruktur selbst. Das Internet der Dinge ist längst mehr als nur ein Schlagwort: Das Internet erlaubt heute die Vernetzung beinahe jedes beliebigen Gerätes oder Produktes.

Dies ermöglicht wohl schon in absehbarer Zeit die Kommunikation des Fahrers mit seinem Auto über ein Smartphone, um es nach dem Konzert aus der Tiefgarage zur Straße zu rufen. Wenn diese App nicht beim ersten Klick funktioniert, weil die Verbindung in der Konzerthalle schwach ist, versucht es der Fahrer ein zweites oder drittes Mal, sobald die Verbindung steht. Bei der Ansteuerung von Maschinen ist hingegen Echtzeit gefragt. Die Verbindung muss stehen, die Steuerung muss funktionieren, und zwar nicht verzögert oder mit Unterbrechungen, sondern kontinuierlich und sicher. Schließlich möchte niemand das Risiko eingehen, dass ein Krimineller von der Autobahnbrücke aus mit einem Smartphone bei einem Fahrzeug die Bremse oder das Steuer betätigt. Für solche Sicherheit und Echtzeitfähigkeit ist das Internet selbst nicht ausgelegt und gedacht. Es braucht also eine Art industrielles Internet, wenn es darum geht, industrietaugliche Kommunikation möglich zu machen. Unternehmen können warten, bis ein großer Internetkonzern aus den USA oder Asien so etwas auf den Markt bringt. Oder die deutsche Industrie verständigt sich mit den IT-Anbietern über eine entsprechende Infrastruktur. Das könnte eine Debatte sein, wie sie MES-, ERP- und PLM-Anbieter mit den Anwendern beispielsweise im Forum Industrie 4.0 auf der Hannover Messe führten. ‚Integrated Industry – Join the Network‘ hieß das Motto der diesjährigen Hannover Messe. Das meint auch das Netzwerk, das die nötigen Standards für Industrie 4.0 definiert.