Eine Alternative zu ‚on-premise‘

Ungewisses Potenzial, hoher finanzieller Aufwand: Für kleine und mittlere Unternehmen ist die Einführung eines Manufacturing-Execution-Systems mit Risiken behaftet. Eine Lösung aus der Cloud kann hier eine gangbare Alternative darstellen.

Architektur für Cloud-basiertes MES.
Bild: Gefasoft AG

Im Rahmen der Digitalisierung in der Fertigungsindustrie werden neben IT-Lösungen für Enterprise Resource Planning (ERP) zunehmend auch produktionsnahe Planungs- und Überwachungssysteme eingeführt. Der Grad der Digitalisierung auf verschiedenen Ebenen der Produktion ist jedoch immer noch stark von der Unternehmensgröße abhängig. Während große Unternehmen mittlerweile fast ausnahmslos produktionsnahe IT-Lösungen einsetzen, verfügen Unternehmen mit 300 bis 3.000 Mitarbeiten nur selten über eine durchgängige Systemlandschaft. Industrie 4.0 als eine Vision im Rahmen von IT in der Produktion wird so bisher häufig nur als Schlagwort gesehen, dessen Mehrwert für den Mittelstand überwiegend unklar ist und das eine hohe Skepsis hervorruft.

Der Leidensdruck steigt

Doch der Leidensdruck aufgrund fehlender IT-Systeme wird bei vielen mittelständischen Unternehmen von Jahr zu Jahr größer. Zum einen fordern Großkunden vermehrt den ‚gläsernen‘ Zulieferer, der auf Knopfdruck alle nötigen Informationen wie Liefertermin, Produktionsstatus und Qualitätsdaten aus dem Produktionsprozess zur Verfügung stellen kann. Zum anderen hat die oft fehlende Systematik auf diesem Gebiet zu einem unübersichtlichen Nebeneinander aus selbstgeschriebenen Skripten, Excel-Lösungen, Freeware-Produkten und zugekauften Lösungen geführt. Da diese Lösungen meist auf dem Wissen einzelner Mitarbeiter beruhen, entsteht eine starke Wissensabhängigkeit von diesen Personen. Zudem fehlt es im Unternehmen oft an Wissen über die Einsatzmöglichkeiten von produktionsnahen Lösungen.

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Die in den Anlagen und Maschinen erfassten Messwerte werden oft nicht ausgewertet und aufgezeichnet. Der Nutzen entsprechender Anwendung ist kaum bekannt. Wird über eine Systemeinführung diskutiert, stehen oft die hohen Kosten im Mittelpunkt der Gespräche. Es müssen Server neu beschafft sowie Personal für Betrieb und Wartung der neuen Systeme eingestellt und geschult werden. Diese Kombination aus schwer erkennbarem Potenzial und hohem finanziellen Risiko stellt für viele mittelständische Unternehmen ein zentrales Argument gegen die Einführung einer Manufacturing-Lösung dar.

Die Cloud als Lösung

Vielen dieser Argumente kann mit der Einführung eines Cloud-basierten Manufacturing Execution Systems (MES) begegnet werden. Dabei sind die zugrundeliegende Architektur, die Einführungsstrategie und das Lizenzmodell für den Erfolg von Bedeutung. Innerhalb des Unternehmens findet die Sammlung, Filterung, Vorverarbeitung und Pufferung der Daten statt (Bild links). Hierfür muss die vorhandene Architektur des Produktionsnetzwerkes um ein Gateway erweitert werden. Dies ermöglicht die Verarbeitung der Daten in Echtzeit.

Die Architektur ist skalierbar, und für die Anbindung an vorhandene Maschinen und Anlagen sind die Standardschnittstellen der meisten Steuerungen ausreichend. An der bestehenden Architektur sind meistens nur sehr geringe Anpassungen nötig. Das Gateway ist zudem die einzige Komponente, die innerhalb des Unternehmens eingesetzt werden muss. Die im Gerät aufbereiteten Daten lassen sich verschlüsselt übertragen und auf externen Servern verarbeiten und archivieren. Die Ergebnisse können im Anschluss mittels Web-Front-End den Mitarbeitern zugänglich gemacht werden. Deren Anzeige ist plattformunabhängig, für die personalisierte Darstellung können neben PCs auch Tablets und Smartphones verwendet werden.

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Vorteile im Pilotprojekt aufzeigen

Wichtig für eine erfolgreiche Einführung ist auch die Vorteile verdeutlichen zu können – etwa durch ein Pilotprojekt. Vorhandene Beispiele können an das Unternehmen angepasst werden, um den Mehrwert aufzuzeigen und Mitarbeiter früh an der Einführung zu beteiligen. Falls noch nicht vorhanden, können im Anschluss Basisfunktionen wie Betriebsdatenerfassung und Kennzahlberechnungen eingeführt werden. Durch die Nutzung von standardisierten KPIs kann sich der erste Implementierungsaufwand reduzieren. In einer nächsten Stufe können dann aufwendigere Funktionen wie Störmeldesysteme, Schichtplanverwaltung oder Energiemanagementfunktionen umgesetzt werden. Ebenso stufenweise kann die Anbindung von Kunden und Zulieferern erfolgen.

Lizenzmodelle als Kriterium

Als weiteres Kriterium sind geeignete Lizenzmodelle für mittelständische Unternehmen wichtig. Durch die Cloud-basierte Architektur ergeben sich neue Möglichkeiten im Vergleich zu Hardware-gebundenen Vorort-Installationen. Ein Modell ist beispielsweise das Mietkonzept. Hierbei zahlt das Unternehmen eine monatliche Gebühr, in der die Kosten für Serverwartung, Wartung des MES, Service sowie bestimmte Kundenanpassungen enthalten sind. Höhere Initialkosten entfallen so und das finanzielle Risiko kann besser kalkuliert werden. Für das Unternehmen können durch die dargestellte Architektur und das Mietkonzept mehrere Vorteile entstehen.

Mit der Auslagerung der Hardware in die Cloud kann eine sehr hohe Ausfallsicherheit und Datensicherheit durch Redundanz erreicht werden. Zudem muss das Unternehmen keine zusätzliche Hardware anschaffen und kein zusätzliches Personal für die Serverwartung bereitstellen. So können die Überwachung der Server, die Überwachung des Netzwerks und die Aktualisierung der Betriebssysteme durch den MES-Anbieter durchgeführt werden. Zusätzlich können Arbeiten, welche besonders viel Fachwissen erfordern, wie das Updaten der Datenbanken, das Überwachen der Table-Spaces oder das Aktualisieren des MES ebenfalls ausgelagert werden. Durch den beschriebenen Ansatz wird die schrittweise Einführung der Vision von Industrie 4.0 möglich.