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Entwicklungsrichtungen produktionsnaher IT-Systeme

Flexible Architekturen als Basis für neue Geschäftsmodelle

Funktionen produktionsnaher IT- oder Manufacturing Execution-Systeme bleiben voraussichtlich auch in der 'Industrie 4.0' ein zentraler Faktor. Praktiker stehen jedoch immer wieder vor der Frage, welche Entwicklungstendenzen sich in der Automatisierungspyramide zeigen – und wie sich die IT in der Werkhalle mit dem Aufkommen von Cyber-Physical-Systems weiter entwickelt. Für eine zukunftsfähige Investitionsplanung lohnt sich daher der Blick auf einige zentrale Entwicklungsrichtungen.

Bild 1: Szenario für eine Systemarchitektur unter Einbezug von Cloud-Services: Die Datenerfassung in der Anlage erfolgt lokal, anschließend werden die erfassten Informationen über einen ‚Manufacturing Service Bus‘ einzelnen Diensten zur Verfügung gestellt. Dabei kann es sich etwa um Management-Reportings, Condition Monitoring-Systeme oder Qualitätsmanagement-Anwendungen handeln. Deren Daten können wiederum über Apps für unterschiedliche Rollen aufbereitet werden. Bild: Fraunhofer IOSB

Es zeichnet sich bereits heute ab, dass sich die Ebenen der bekannten Automatisierungspyramide auflösen und ein neues Informationsmodell für die Industrie 4.0 erforderlich wird. Für diese Auflösung der Automatisierungspyramide sind verschiedene Basistechnologien verantwortlich:

Aktuelle Entwicklungstrends bei MES weisen darauf hin, dass die produktionsnahe IT auch angesichts einer zunehmen leistungsfähigen Automatisierung einen wesentlichen Baustein dieses Informationsmodells darstellen kann.

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Bild: KEB Automation KG

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Serviceorientierung als Eckpfeiler aktueller Systemarchitekturen

Die bisher vielfach monolithisch anmutenden MES wandeln sich derzeit hin zu service-orientierten Architekturen. Anbieter produktionsnaher IT-Systeme am Markt entwickeln neue Werkzeuge zudem direkt im Hinblick auf Serviceorientierung. Dabei lassen sich grob die folgenden Architekturkomponenten unterscheiden (Bild 1):

  • Apps: Applikationen mit eigener Benutzeroberfläche, aber keiner oder eingeschränkter eigener Datenhaltung, die auf mobilen Endgeräten genutzt werden. Beispiele für produktionsnahe Apps sind KPI-Apps zur Visualisierung von Kennzahlen oder Gantt-Chart-Apps zur Darstellung von Auftragsreihenfolgen als Ergebnis einer Fertigungsfeinplanung.
  • MES-Services: Als Service gilt in diesem Kontext eine Einheit mit einer konkreten Funktion und eindeutigen Ein- und Ausgangsparametern. So können Funktionen als Services bereit gestellt werden – oder ein Service fasst mehrere Funktionen zusammen.
  • Manufacturing Service Bus: Über diesen Bus kommunizieren die Services untereinander. Dieser Service Bus dient als Kernkomponenten einer service-orientierten Architektur als Integrationsebene, um das Zusammenspiel der Services zu realisieren. Auch in heutigen MES existieren diese Komponenten schon, allerdings zugeschnitten auf den jeweiligen Hersteller. Umfassende Service-Busse, um Dienste unterschiedlicher Softwareanbieter ohne manuelle Programmiereingriffe verbinden können, existieren heute noch nicht.
  • Integrationsservices: Diese Services werden zwingend benötigt, um die Verbindung zwischen MES-Service und den Maschinen, Anlagen und anderen Einrichtungen der Fabrik zu schaffen. Eine Kommunikation auf Basis von OPC-UA mit semantischem Mapping zur automatischen Anbindung von Maschinensteuerung an MES-Services ist ein Beispiel für einen solchen Integrationsservice.

Letztliches Ziel der Serviceorientierung kann es nur sein, Services unterschiedlicher Anbieter zu kombinieren, sodass Anwender zu einer echten ‚Best-of-breed‘-Lösung kommen.


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