Industrie 4.0

Warum der Mittelstand intelligente Produktion und smarte Daten braucht

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Flexible, adaptive und intelligente Produktionsanlagen

Der am häufigsten genannte Aspekt von Industrie 4.0 sind die intelligenten Produktionsanlagen, die sich auf intelligente Produkte automatisch einstellen bzw. neue Software dafür anfordern. Hierfür gibt es von dem Produkt aber auch von der Produktionsanlage den sogenannten digitalen Zwilling, der alle notwendigen Daten als Kopie in der Cloud aufweist.

Die Maschine oder Anlage soll sich selbst so genau kennen, dass sie entscheiden kann, ob und wie sie ein bestimmtes Produkt fertigen kann [5] und zu welchem Preis sie das Produkt abhängig von ihrer Auslastung anbieten kann bzw. aufgrund der Marktsituation sollte. Hierzu werden Beschreibungsmittel wie Automation ML eingesetzt und Schnittstellen wie OPC-UA.

Damit ein Komponentenhersteller, Maschinen- oder Anlagenbauer solchem flexiblen, adaptiven und intelligenten System liefern kann, ist eine modulare Systemstruktur notwendig.

Modulare Software macht die Produktion flexibel, adaptiv und intelligent

Strukturierte Software mit schlanken Softwareschnittstellen ist eine Voraussetzung für die Beherrschung von Variantenreichen Komponenten oder Maschinen- und Anlagen insbesondere, wenn – wie heute fast immer- Systemverbesserungen und damit Softwareänderungen während der Lebenszeit notwendig sind.

Diese Voraussetzung ist nicht schnell und einfach zu realisieren, weil die Systeme und Software seit Jahren oder gar Jahrzehnten historisch gewachsen ist und die Vielzahl der Varianten und Versionen schwer überschaubar und stark abhängig von der Mechanik und Elektrokonstruktion sind.

Etablierte Ansätze aus der Informatik, wie Produktlinienansätze, und Codekonfiguration aus Modulbibliotheken bzw. Codegenerierung aus dem ElektroCAD oder aus Komponentenlisten mittels Modulbibliotheken halten langsam Einzug in die Komponentenentwicklung sowie die steuerungstechnische Software im Maschinen- und Anlagenbau.

Der Stand der Modularität im Engineering stellt ein Reifekriterium für die Software von Industrie 4.0 Systemen dar, ebenso wie die Qualität des Tests und der Unterstützung bei Betrieb und Weiterentwicklung. Um Software bei erweiterter Funktion nachliefern zu können, muss der Softwarestand auf der Maschine und Anlage bekannt sein.

Sechzehn führenden Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus

Die Realität sieht bei sechzehn der führenden Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus nur teilweise ideal aus (Bild 5): zwischen Plattformlieferanten (grüne Linie), Maschinenbauunternehmen (blaue Linie) und Anlagenbauunternehmen (rote Linie) gibt es natürlicher Weise deutliche Abweichungen bezüglich der Güte der Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Abteilungen (Disziplinen) im Haus, der Qualität und Vollständigkeit des Dokumentenaustauschs ebenso wie der breiten Unterstützung des Modularisierungsbestrebens bis zur Geschäftsführung.

Bild 5: Spinnendiagramm Modularität im Engineering und Reife in Test und Betrieb als Voraussetzung für Industrie 4.0 – Auszug aus einer Befragung von 16 deutschen Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus (der äußerste Kreis ist der maximal erreichbare Wert)
Bild 5: Spinnendiagramm Modularität im Engineering und Reife in Test und Betrieb als Voraussetzung für Industrie 4.0 – Auszug aus einer Befragung von 16 deutschen Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus (der äußerste Kreis ist der maximal erreichbare Wert)
(Bild: TUM)

Gleiches gilt für die Bildung neuer Varianten sowie das Thema Versionsmanagement und Verfolgung von Versionen. Bei der Qualitätssicherung, dem Test der Software sowie der Möglichkeit Updates zu erstellen und der Kenntnis der Softwarestände des Kunden gibt es ebenfalls große Unterschiede. Wenn allerdings Software für eine neue Funktion geschrieben werden soll, ist es unabdingbar den Softwarestand beim Kunden zu kennen, selbst wenn dieser die Software verändert hat.

Die Analyse bestehender Software sowie der gewählten Architektur hilft auf dem Weg der kontinuierlichen Verbesserung. Dieser Weg muss gemeinsam von allen Disziplinen auf Augenhöhe beschritten werden, um nachhaltige Ergebnisse zu erzielen.

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