Kommentar von Reiner Wippermann, Rockwell Automation

Herausforderungen und Lösungen für den digitalen Wandel in der Fertigung

| Autor / Redakteur: Reiner Wippermann / Nico Litzel

Der Autor: Reiner Wippermann ist Business Manager Integrated Architecture bei Rockwell Automation
Der Autor: Reiner Wippermann ist Business Manager Integrated Architecture bei Rockwell Automation (Bild: Rockwell Automation)

Nach vielen Jahren der theoretischen Diskussion werden die industriellen Systeme in Produktionsstätten nun endlich, wenn auch langsam, mit der Unternehmens-IT in der Praxis miteinander verknüpft. Die Welle der Digitalisierung hat nun endlich auch die Fertigungsindustrie erfasst.

Hersteller haben verstanden, welche Vorteile der digitale Wandel für sie und ihre Kunden mit sich bringt. Für Industrieunternehmen kann die Umsetzung dieses Trends jedoch komplexer als in anderen Sektoren sein, da er im industriellen Bereich nicht nur auf IT-Prozesse, sondern auch auf die Produktionstechnologie (OT) angewendet werden muss.

Mit anderen Worten müssen zwei unterschiedliche Technologiebereiche auf den neuesten Stand gebracht werden. Das kann bei Anlagen, die einen Lebenszyklus von mindestens 20 Jahren haben und eigentlich noch nicht erneuert werden müssen, eine Herausforderung sein und sich als sehr kostenintensiv erweisen.

Trends, die OT und IT zusammenbringen

Neben dem digitalen Wandel, vorausschauende Analysen und maschinellem Lernen gibt es Technologietrends, welche sich auf die IT- und OT-Systeme in fertigenden Unternehmen am stärksten auswirken. Obwohl beide Seiten sich der Bedeutung des digitalen Wandels, seiner (aktuellen und zukünftigen) Vorteile und der Implementierung einer digitalen Strategie bewusst sind, decken sich die Prioritäten der OT- und IT-Mitarbeiter nicht immer.

Sehen wir uns die grundlegenden Ursachen dieses Phänomens einmal genauer an.

  • Die Fertigung (Produktionsleiter) hat unterschiedliche Beweggründe und Anreize im Vergleich zu den Kollegen aus der IT, was häufig zu gegenläufigen Maßnahmen oder Initiativen im operativen Geschäft führt.
  • Die Fertigung ist häufig von einer „Hier-und-jetzt“-Mentalität geprägt. Die Produktion muss unter allen Umständen weiterlaufen, wobei wenig Platz für Überlegungen im Hinblick auf die Zukunft/Nachhaltigkeit der Maßnahmen/Systeme bleibt (das heißt, Probleme sind sofort mit minimalem Kostenaufwand zu lösen, ohne dabei Standardisierung, Systemnachhaltigkeit, Sicherheitsfolgen usw. mitzubedenken).
  • Die Fertigung entscheidet sich bei der Softwareauswahl zur Lösung vorliegender Probleme in der Regel entsprechend dem geringsten Investitionsaufwand. Häufig handelt es sich dabei um eine individuelle Lösung (Schatten-IT), die nicht den IT-Standards genügt und außerhalb der Kontrolle der IT-Abteilung liegt.
  • Die IT (IT-Führungskräfte) ist ein Unternehmensbereich, in dem die Einhaltung von Standards und strengen Prozessabläufen sowie die Nachhaltigkeit der Systeme von zentraler Bedeutung sind. Aus Sicht der Fertigung bedeutet das jedoch einen zu großen Zeitaufwand, um den Anforderungen der Anlage/Fertigung zu genügen.
  • Die IT hat zum Ziel, die Anzahl der in der Produktion eingesetzten Systeme, Anbieter und „Schatten-IT“ zu minimieren, was im Widerspruch zu den Interessen ihrer Kollegen in der Fertigung steht.
  • Die IT zeigt sich häufig skeptisch gegenüber dem Anlagenbetrieb und ist dort auch meistens nicht willkommen. Die Fertigung wiederum ist wenig überzeugt davon, dass die IT kosteneffizient und zeitnah helfen kann.

Trotz dieser unterschiedlichen Ansichten ist der digitale Wandel der ideale Weg, um beide Welten miteinander zu verbinden, da beide Seiten wie auch das Unternehmen als Ganzes davon profitieren.

Am Anfang steht der Plan

Fertigungsunternehmen sollten nicht gleich auf den neuesten Trend aufspringen, sondern zunächst einmal definieren, welche Ziele in Bezug auf Leistung, Qualität, Durchsatz, Produktivität usw. verfolgt werden sollen. Sie brauchen entscheidungsrelevante Daten, um ihre Ziele erreichen und Entscheidungen über Anlageninvestitionen und andere Verbesserungsmaßnahmen leichter treffen zu können. Da Unternehmen Daten sowohl auf Unternehmens- als auch Produktionsebene benötigen, muss die OT- und IT-Infrastruktur geprüft werden, um herauszufinden, welche Komponenten umgehend ersetzt werden müssen.

Dies trifft insbesondere auf die Betriebstechnologie zu, da viele Maschinen und Systeme möglicherweise mehrere Jahre (oder gar Jahrzehnte) alt sind und ein erhebliches Risiko für die Datensicherheit darstellen. Die Informationsinfrastruktur umfasst die Hardware und Software, während der OT-Bereich aus Steuerungen und Geräten besteht, die Daten erzeugen und empfangen (Sensoren, Aktoren, Motorsteuerungen, Schalter usw.). Daneben gibt es noch IT- und OT-Netzwerke, die zur Übertragung von Daten im Unternehmen dienen.

Die Evaluierung sollte sämtliche Schwachstellen und Problembereiche sowie die Kompatibilität bestehender Anlagen mit Automatisierungsstandards (z. B. ISO, IEEE, IEC und ISA) umfassen. Dabei ist es entscheidend, dass die Risikofaktoren möglichst rasch behoben werden, um Datenschutzverletzungen sowie negative Auswirkungen auf die Geschäftsentwicklung zu vermeiden. Nach Abschluss der Analyse können Unternehmen mit der Planung einer schrittweisen Implementierung von Initiativen für den digitalen Wandel beginnen.

Ein guter Ausgangspunkt: IIoT

Für viele Fertigungsunternehmen ist häufig das industrielle IoT (IIoT) der erste Schritt hin zum digitalen Wandel, der alle Bereiche miteinander verbindet. Rockwell Automation bezeichnet dies als „The Connected Enterprise“. Auf kurze Sicht kann das IIoT die Kosten senken, die Wartung vereinfachen und die Datensicherheit verbessern. Daher ist es besonders für OT-Teams interessant.

Langfristig ebnet das IIoT den Weg für eine schnellere Entwicklung neuer Produkte, da mehr Personen auf mehr Daten zugreifen können und sich der Zeitraum zwischen F&E und Produktion somit verkürzt. Für diese Zwecke kann das IIoT über vorhandene IT-Netzwerke und -Systeme im Unternehmen gemeinsam genutzt werden.

Ein weiterer Vorteil des Connected Enterprise-Konzepts für das gesamte Unternehmen besteht in der besseren Zusammenarbeit in Bezug auf Kundendaten, wie Nachfrageänderungen oder geänderte Produktspezifikationen. Dasselbe gilt für Probleme auf Lieferantenseite, wie Lieferverzug, logistische Engpässe und Komponentenverknappung. Wenn das Connected Enterprise Geschäfts- und Produktionsmitarbeiter miteinander verbindet, verfügen alle Mitarbeiter über Echtzeit-Zugriff auf die benötigten Informationen und können somit zeitnah auf diese Änderungen reagieren, Probleme schnell lösen und zügig fundierte Entscheidungen treffen.

Analysen zur Verarbeitung höherer Datenmengen

Die zunehmende Verbreitung des IIoT bringt einen starken Anstieg generierter Datenmengen mit sich. Diese Daten müssen in verwertbare Informationen umgewandelt werden. Wie eingangs erwähnt, werden daher Analysen immer wichtiger. Viele Unternehmen verfügen in ihrer IT-Infrastruktur bereits über Analyselösungen, wobei es hier durchaus sinnvoll ist, diese mit industriellen Analysen zu verknüpfen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein zentrales System für beide Bereiche zu verwenden, um die Daten unternehmensweit analysieren zu können. Analyselösungen auf Geräteebene kommen OT-Managern entgegen, die auf diese Weise mögliche Maschinenausfälle leichter vorhersagen und bei Bedarf eingreifen können, um ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden. Auf einer höheren Anlagenebene können Analyselösungen in Steuersysteme integriert werden, um die Leistung von Maschinen, Prozessen und Anlagen zu optimieren. Auf der Geschäftsebene sorgen Unternehmensanalysen dafür, dass Produktionsdaten, die von intelligenten Geräten und Maschinen erfasst werden, mit Business-Intelligence-Lösungen aus Vertriebs-, Finanz- und anderen Systemen verknüpft werden. Diese Integration verbessert die Prozesse im gesamten Unternehmen und in jeder Abteilung in puncto Produktivität, Konformität und Wettbewerbsfähigkeit.

Derzeit auf dem Markt verfügbare Analyselösungen lassen sich mit jedem Ethernet/IP-Netzwerk verbinden und erkennen eigenständig vorhandene intelligente Geräte, wie Sensoren und Laufwerke. Wird in einer Produktionsanlage ein Problem erkannt, können diese Lösungen über eine App eine Alarmmeldung an das Smartphone eines Produktionsmitarbeiters senden. Die App verwandelt das Telefon in einen intelligenten Knotenpunkt für die Kommunikation, sodass keine Wi-Fi- oder mobilen Netzwerkverbindungen erforderlich sind, die sich in einer industriellen Umgebung ohnehin häufig nur schwer umsetzen lassen. Die App ermöglicht eine enge Zusammenarbeit zwischen Benutzern, die über die App miteinander „chatten“ sowie auf Wissensdatenbanken und Dokumentationen zugreifen können, um defekte Geräte schnell und effizient reparieren zu können.

Diese Kombination aus mobilem Gerät und App ist für fertigende Unternehmen ein guter erster Schritt in Richtung digitaler Wandel, da sie mehr oder weniger sofort einsatzbereit sind und nur eine minimale Konfiguration erfordern. Auch für Unternehmen, die im IIoT-Prozess schon weiter sind, können diese Lösungen hilfreich sein, um die Maschinenverfügbarkeit an einem bestimmten Standort zu optimieren.

Rockwell Automation begann mit der Umsetzung des Connected Enterprise bereits vor einigen Jahren in eigenen Fertigungsanlagen. Dabei wurde zunächst wie oben beschrieben eine umfangreiche strategische Planung durchgeführt Anschließend begann man mit der schrittweisen Implementierung von Geräten und Systemen zur Erfassung von Daten auf allen Unternehmensebenen. Durch die Integration von Informationssystemen im gesamten IT- und OT-Bereich, von der Produktionshalle bis hin zum gesamten Unternehmen, konnte Rockwell Automation die Geschäftsprozesse sowie die Leistung der Anlagen und des Lieferantennetzwerks optimieren und die Flexibilität erhöhen. Diese Ziele kann heutzutage jedes Unternehmen erreichen, wenn auch die Herangehensweise sich geringfügig unterscheiden kann.

Der Weg ist das Ziel

Die Technologie entwickelt sich schneller weiter als je zuvor. Somit liegt es auf der Hand, dass der digitale Wandel ein stetiger Prozess ist und nicht ein spezifisches Endziel sein kann. Eine sichere und effiziente IT/OT sollte oberste Priorität haben, um sicherzustellen, dass Daten ihren Weg von der Produktion in die Geschäftssysteme des Unternehmens finden. Jede Ergänzung bedeutet eine Verbesserung, mit der alle Unternehmensbereiche einen tieferen Einblick in das Unternehmen und die Prozesse erhalten. Dies bildet die Grundlage für gezieltere Investitionen, Leistungsoptimierung und Gewinnsteigerungen. Jede Verbesserung unterstützt den nächsten Schritt und stärkt das Connected Enterprise und den Unternehmenswert Jahr für Jahr.

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