Open Manufacturing Platform OMP – Blaupause für Industrie 4.0

Autor / Redakteur: Monica Mcdonnell, Soufiane Ameziane und Martina Pickhardt * / Nico Litzel

Laut einer aktuellen BITKOM-Studie plant fast jedes Fünfte aller größeren Industrieunternehmen in Deutschland Industrie-4.0-Anwendungen wie vernetzte Produktionsanlagen. Aktuell haben vier von zehn Unternehmen IoT-Plattformen im Einsatz, jedes Dritte will diese zukünftig nutzen. Führend ist hier die Automobilindustrie, die laut Cap Gemini Research Institute global bis 2023 ihre Investitionen in den Aufbau von Smart Factories um mehr als 60 Prozent erhöhen will.

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Daten und Anwendungsfälle sind die wesentlichen Treiber der Manufacturing Reference Architecture.
Daten und Anwendungsfälle sind die wesentlichen Treiber der Manufacturing Reference Architecture.
(Bild: OMP Whitepaper „Introduction to the OMP Manufacturing Reference Architecture“)

Unternehmen wollen mit IIoT-Anwendungen in erster Linie Kosten senken sowie Datenanalysen für ganzheitliche Vorhersagen und Entscheidungen nutzen. Um die Herausforderungen auf dem Weg zur Smart Factory zu lösen, müssen Fertigungsunternehmen, Lösungsanbieter und Systemintegratoren zusammenarbeiten. Dieses Ziel verfolgt die weltweite Branchen-Allianz Open Manufacturing Platform (OMP), welche die Innovationsgeschwindigkeit im industriellen IoT beschleunigen will und dabei unter anderem eine Referenzarchitektur für smarte Fertigung entwickelt.

Offene Standards für heterogene Umgebungen

Fertigungsprozesse erfordern ein komplexes Zusammenspiel mehrerer, voneinander getrennter Systeme auf unterschiedlichen Ebenen. Viele Unternehmen kämpfen mit der Integration von Shopfloor-Systemen, Maschinen, Steuerungen, Sensoren sowie unterschiedlichen bestehenden IoT-Lösungen. Oft bleiben diese Projekte in einzelnen Proofs-of-Concept stecken, weil der ganzheitliche Ansatz fehlt. Holistische Plattformmodelle sind der Schlüssel zu einer erfolgreichen intelligenten Fabrik, aber vielen Fertigungsunternehmen fehlt ein fundiertes Verständnis der mittel- bis langfristigen Anforderungen solcher Plattformen.

Die OMP unterstützt Fertigungsunternehmen dabei, Innovationen durch offene, branchenübergreifende Zusammenarbeit, Wissens- und Datenaustausch sowie den Zugang zu neuen Technologien zu beschleunigen. Die Allianz entwickelt herstellerunabhängige Lösungsansätze- und komponenten – basierend auf offenen Standards und Technologien – um eine intelligente Fertigung zu ermöglichen, Datensilos aufzubrechen und IIoT-Lösungen für die Zukunft aufzubauen. Als Mitglieder der OMP-Allianz bringen Microsoft und Teradata ihre langjährige Erfahrung im Umfeld von Cloud-Lösungen mit ein.

MRA: Blueprint für holistische IIoT-Plattform

Im Rahmen der OMP-Allianz entwickelt eine von Microsoft geleitete Arbeitsgruppe – der auch Teradata angehört – eine „Manufacturing Reference Architecture“ (MRA). Die MRA ist eine offene, auf Branchenstandards basierende, übergeordnete Referenzarchitektur für die Fertigung. Dieser Blueprint für eine IIoT-Architektur ermöglicht Unternehmen, ihre Shopfloor-Infrastruktur und -Systeme aufeinander abzustimmen und industrielle Lösungen schneller zu integrieren. Dabei steht der Funktionsumfang im Fokus, nicht die Herstellerspezifikationen. Die MRA bietet Hilfestellung bei Interoperabilität und Flexibilität, d.h. Kapazitäten in der Fertigung lassen sich dank adaptiver Produktionsbausteine flexibel ausnutzen. Das Modell ist zudem für unterschiedliche Branchenumgebungen skalierbar. Die Architektur bildet die Anforderungen verschiedener Anwendungsfälle in der Fertigung ab. Gleichzeitig stärkt die MRA die Innovationsfähigkeit der Unternehmen, da sie den Einsatz moderner Technologien und die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle ermöglicht.

Im Fokus: Skalierung und ROI

Fertigungsunternehmen stehen vor der Herausforderung, ihre Zukunftsstrategie in einem sehr dynamischen Markt umzusetzen. Die Definitionen für Konzepte wie Industrie 4.0 sind oft unklar, was eine strukturierte Herangehensweise erschwert. Erfolgreiche digitale Transformationen im großen Stil fehlen bisher. Laut einer aktuellen Studie von PwC klagen 44 Prozent der befragten Unternehmen in der Fertigungsindustrie über mangelnde Transparenz in Bezug auf die Performance ihrer Produktionsanlagen.

Dies sind die größten Hürden auf dem Weg zur Smart Factory:

  • Pilotprojekte skalieren: In der Fertigungsbranche gibt es einen ständigen Strom an Innovationen. Beispiele sind hier die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) oder industrielle Computer-Vision-Systeme, die in Werken in der Qualitätsprüfung zum Einsatz kommen. Informationen aus optischen Daten werden dabei extrahiert und mithilfe Künstlicher Intelligenz ausgewertet. Es könnte der Eindruck entstehen, dass solche Technologien zum Standard in der Produktion gehören. Tatsächlich aber stecken sie meist noch in der Pilotphase. Lokale Pilotprojekte zu skalieren, erfordert eine systematische Vorgehensweise. So gibt es z. B. nach einer erfolgreichen Implementierung eines spezifischen Computer-Vision-Projekts mehrere Optionen für die Skalierung: Den Einsatz von Computer Vision für ähnliche Anwendungsfälle im selben Werk oder die Replizierung des gleichen Anwendungsfalles in möglichst vielen Werken. Der jeweils zu erwartende Aufwand für diese Projekte erfordert eine klare Priorisierung im Vorfeld.
  • Transformation mit schnellem ROI: Große Budgets für die digitale Transformation in der Fertigung gehören der Vergangenheit an. Der aktuelle Kostendruck zwingt Fertigungsunternehmen, die Investitionsrentabilität von Digitalisierungsprojekten in den Fokus zu stellen. Hier spielt die Datenanalyse eine zentrale Rolle. Einfach Daten in einem Data Lake zu sammeln und später zu entscheiden, wie sich aus den Daten ein Mehrwert schöpfen lässt, ist kein gültiger Ansatz mehr. Es ist entscheidend, dass Unternehmen aus den aggregierten Daten in Echtzeit Erkenntnisse gewinnen, diese in Informationen umwandeln, die entsprechende Semantik hinzufügen und die Ergebnisse der Datenanalyse sofort für die verschiedenen Anwendungsfälle nutzen. Eine große Herausforderung liegt darin, umfangreiche Datenmengen aus unterschiedlichen Quellen zusammenzuführen – auch über Unternehmensgrenzen hinweg. Zudem muss sichergestellt werden, dass Daten aus alten und modernen Systemen interoperabel sind.

Gemeinsam auf dem Weg zur Smart Factory

Die Fertigung stützt sich auf ein komplexes Ökosystem aus verschiedenen Parteien innerhalb eines Unternehmens sowie auf externe Partner, Lieferanten und Kunden, deren digitale Touchpoints in die Produktion integriert werden müssen. Eine moderne Fertigungsarchitektur sollte daher in der Lage sein, all diese unterschiedlichen Datenströme zu integrieren und die Bereitstellung und das Management der gesamten Cloud- und Edge-Fertigungsumgebung zu vereinfachen. Nur eine enge Zusammenarbeit zwischen allen Akteuren in diesem heterogenen Ökosystem wird es möglich machen, einen Mehrwert aus industriellen Daten zu schöpfen. Wenn dies auf der Grundlage offener Standards geschieht, profitieren alle Beteiligten davon, weil es das Ökosystem weiterwachsen lässt. Die Arbeitsergebnisse der OMP-Arbeitsgruppen stehen auf GitHub als Open Source zur Verfügung. Interessierte Unternehmen sind eingeladen sich jederzeit in der OMP zu beteiligen.

* Monica Mcdonnell ist Automotive Industry Consultant bei Teradata und Soufiane Ameziane Client Partner Automotive bei Teradata. Martina Pickhardt ist Chair of the OMP Working Group „Manufacturing Reference Architecture” sowie Principal Program Manager, IIoT, bei Microsoft.

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