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Mit offener IIoT-Plattform ins neue Jahrzehnt

Flexible Software für die Werkhalle

Mit offener IIoT-Plattform
ins neue Jahrzehnt

Derzeit ist eine Evolution von prozessbasierten ERP- und MES-Systemen zu integrativen, offenen IIoT-Plattformen zu beobachten. Diese Entwicklung könnte die IT-Strukturen der Fertigungsbetriebe der nächsten Dekade prägen.

 (Bild: ©Vladimir Melnik / Fotolia.de) [1]

(Bild: ©Vladimir Melnik / Fotolia.de)

Charles Darwin veränderte mit seiner Evolutionstheorie des biologischen Lebens im 19. Jahrhundert das Weltbild fundamental. Ebenfalls im 19. Jahrhundert kam eine technologische Evolution in Gang, die die Welt bewegte. Vor zirka 150 Jahren gelang es, elektrischen Strom zu beherrschen. Nach Elektrifizierung, Elektronisierung und der weltweiten Vernetzung durch das Internet bedeutet die Digitalisierung eine weitere Disruption in Gesellschaft und Wirtschaft. Im Sektor der fertigenden Industrie lässt sich diese digitale Revolution unter Begriffen wie Industrie 4.0 oder industrielles Internet der Dinge zusammenfassen. Diese Rückschau legt nahe, dass auch Industrie 4.0 und IIot nicht an einem Endpunkt angelangt sind, sondern eine Entwicklung durchlaufen.

Leitstand für das Unternehmen

Ausgangspunkt für die Evolution industrieller Software waren in den 1970er- und 80er-Jahren die Steuerung von Geschäftsprozessen und deren betriebliche Ressourcen wie Kapital, Personal oder Produktionsmittel. Aus diesem Ansatz entwickelten sich die Lösungen zum Enterprise Ressource Planning (ERP), die heute in fast allen Unternehmen unersetzlich sind. Für die Produktion folgte – über Zwischenschritte – mit den Manufacturing Execution Systems (MES) prozessnah operierende und mehrschichtige Fertigungsanagementsysteme. Seit den 1990er-Jahren etablierte sich ein breites Angebot an MES-Lösungen, viele davon als Standardsoftware. Seit den frühen 2000er Jahren lag bei vielen der Fokus darauf, anwendungsspezifische Templates zu entwickeln. Also Vorlagen-Systeme, die ein unternehmensspezifisches Multi-Projektmanagement ermöglichten. ERP-Anwendungen und MES mussten sich darauf einstellen lassen.

Offene und skalierbare Systeme

Seit 2010 ist bei der Softwareindustrie für fertigende Unternehmen verstärkt eine Entwicklung hin zu offenen skalierbaren, dienstorientierten Plattformen zu beobachten. Dies wird unterstützt durch Cloud-Computing-Technologien, die gleichzeitig neue Geschäftsmodelle und -zyklen ermöglichen. Das Prinzip solcher Plattformen ist, über standardisierte offene Schnittstellen die Integration von Anwendungen aus der ERP- sowie MES-Seite gleichberechtigt zu ermöglichen. Die Entwicklung ist vergleichbar mit der Evolution vom Handy hin zum onlinefähigen Smartphone, mit denen sich Apps innerhalb von Sekunden laden lassen.

Informationen verteilen

Mit solchen offenen IioT-Plattformen lässt sich eine unternehmensweite Informationsversorgung der Produktion einrichten. Damit aus den steigenden Datenmengen automatisch sinnvolle Informationen extrahieren zu können, müssen sie in ein harmonisiertes Produktionswissen verwandeln werden. Entscheidend sind hier neben einem standardisierten Datenmodell auch die Business Rules, die die Datentransformation semantisch-betriebswirtschaftlich und inhaltlich harmonisieren.

Lock-in-Effekt unerwünscht

Für viele produzierende Unternehmen wird es zunehmend wichtiger, MES-Daten auch außerhalb dieser Systeme auswerten zu können. Einen technisch erzwungenen Lock-in-Effekt gilt es daher zu vermeiden. Dieser würde bedeuten, Anwendungen, die eine Echtzeit-Integration von Daten aus Top und Shop Floor erfordern, den Zugriff auf Maschinen-, Betriebs- und Prozessdaten zu verwehren. Betreffen könnten diese Lock-in-Effekte etwa die nach VDI 5600 als MES-Aufgaben definierten Felder Auftragsfeinplanung und Feinsteuerung, Betriebsmittel-, Material- und Personalmanagement, Leistungsanalyse und Qualitätsmanagement. Ebenfalls kontraproduktiv ist es, wenn die mangelhafte Offenheit von Produktionssoftware verhindert, benötigte technologische Möglichkeiten der Vernetzung einzusetzen. Das ist schnell der Fall, wenn MES-Lösungen Daten innerhalb einer Lieferkette austauschen sollen. Auch Funktionen auf Basis von Big-Data-Analysen, zum Beispiel eine vorhersagende Wartung (Predictive Maintenance) und die Rückverfolgbarkeit von Prozessen innerhalb von Wertschöpfungsketten (Supply Chain Traceability) oder eine die Lieferkette übergreifende Fertigungsplanung und Steuerung sind nur mit kommunikativer Shop Floor-IT möglich. Selbst wenn MES-Anwendungen in der Regel eine ERP-Schnittstelle mitbringen, sollten produzierende Firmen sicherstellen, ihre Produktion IT-seitig nicht ungewollt vom Rest des Unternehmens zu isolieren.

Startvorteil für Plattformen

Im Maß, in dem die Varianz eingesetzter produktionsnaher IT-Systeme zunimmt, profitieren Anwender von der Interoperabilität des Infrastruktur-Fundamentes. Offene, cloudbasierte IIoT-Plattformen haben hier eine herausragende Startposition, um in den nächsten zehn Jahren die datengestützte Fertigung zu prägen.

Offene Schnittstellen für den gesamten Markt
Eine Alternative zu geschlossenen Systemen etwa für die Betriebsdatenerfassung bieten Systeme mit offenen Schnittstellen. Die Initiative Open API hat es sich zur Aufgabe gemacht, diese Offenheit in Software voranzubringen. Auf der Homepage der Organisation in den USA finden sich bereits zahlreiche große Softwareunternehmen. Die Idee ist, dass die Softwares dieser Firmen für ihre Anwender nützlicher sind, wenn sie mit anderen Lösungen – auch denen der Wettbewerber – kommunizieren und Daten tauschen können. Das Grundprinzip einer Plattform mit Open API: Alle Anwendungen greifen auf dieselbe Programmierschnittstelle zu. Für die produzierenden Betriebe bedeutet dies, dass alle Anwendungen innerhalb des bestehenden IT-Umfeldes mit den erforderlichen Betriebs- und Prozessdaten versorgt werden.