Vor neun Jahren hat die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften Aacatech das Konzept der Industrie 4.0 entwickelt. Seither ist viel geschehen. Verbandsübergreifend wurden Kommunikationsprotokolle und Digitalisierungskonzepte erarbeitet und erprobt. Und auch KMU verfügen über Industrie 4.0-Erfahrung. Ein Anwendungsfall ist die Predictive Maintenance, bei der Sensoren die Maschinen überwachen und eine Software den Verschleiß berechnet. Dadurch können Wartungseinsätze geplant und Ausfälle vermieden werden.
Basissystem Industrie 4.0
Allerdings beziehen sich Industrie 4.0-Anwendungen häufig auf einzelne Bestandteile der Produktionsstätte. Oft fehlt ein übergeordnetes System, das alle Daten aus der OT- und IT-Welt miteinander verknüpft, ein Betriebssystem sozusagen – die Middleware. Unter Beteiligung von Fraunhofer IESE, NetApp und Objective Partner entstand deshalb das ‚Basissystem Industrie 4.0‘ (BaSys 4.0). Ziel des Projekts ist es, ohne viel Programmieraufwand die Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) voranzutreiben. Dafür muss sich die Middleware möglichst reibungslos in bestehende Umgebungen integrieren lassen. Als Plattform für wandelbare Produktion liefert BaSys 4.0 u.a. die notwendige Software, integriert Maschinenparks und verknüpft die erforderlichen Dienste, bis hin zu einer Referenzarchitektur auf Open-Source-Basis. Das Fraunhofer IESE koordiniert die Weiterentwicklung der Middleware. Der Softwareanbieter NetApp ist für den IT-Stack zuständig und Objective Partner verantwortet die Implementierung. Diese erfolgt in der Praxis individuell und berücksichtigt die Unternehmensstrategie, die Ergebnisse einer Ist-Analyse sowie die Anforderungen der betreffenden Unternehmensbereiche. Darunter fällt auch der Schulungsbedarf der Mitarbeiter sowie der Bedarf zusätzlicher externer Ressourcen, etwa die Nachrüstung älterer Maschinen mit digitalen Schnittstellen.
In zwei Schritten zur Implementierung
Die Implementierung erfolgt in zwei Schritten. Zuerst wird für jedes physische Asset – das können Produkte, Anlagen, oder auch Dokumente sein – eine standardisierte digitale Verwaltungsschale erstellt. Diese speichert über den gesamten Lebenszyklus alle Informationen. Im zweiten Schritt beginnt der eigentliche Prozess: Über Edge-Geräte und standardisierte Netzwerkprotokolle fließen kontinuierlich alle OT- und IT-Daten auf einer Datenplattform, üblicherweise einem Object Store, zusammen. Dadurch sind alle Produktionsschritte nachweisbar dokumentiert. Neue Assets können jederzeit hinzugefügt oder entfernt werden. Ebenso können Unternehmen neue Services integrieren oder neue Software aufspielen. Die Daten stehen zudem für weitere Projekte zur Verfügung, etwa die Verzahnung mit nachgelagerten Warenwirtschaftssystemen oder die Übermittlung in eine Public Cloud, als Grundlage für künstliche Intelligenz.
Rechtzeitig eingreifen
In der Predictive Maintenance schlummert etwa Einsparpotenzial für Betreiber von Maschinenparks. Laut einer McKinsey-Studie könnte damit das EBITDA eines Unternehmens durch den Einsatz der Technologie um vier bis zehn Prozent verbessert werden. Da in die Industrie 4.0-Middleware Daten aus vorhandenen ERP- oder Manufacturing Execution Systemen ebenso einfließen wie Maschinendaten, können Unternehmen über ein Dashboard alle Abläufe der Produktionsumgebung überwachen. Das vereinfacht die Dokumentationspflicht, hilft Engpässe zu erkennen und visualisiert den Zustand der angeschlossenen Komponenten. Weicht ein Maschinenwert ab, können Mitarbeiter reagieren. Mit der Echtzeitinformation, welche Maschine wann mit welchem Auftrag beschäftigt ist, kann zudem in wenigen Schritten ein Wartungstermin erstellt werden.
Ein Fundament aufbauen
Um Industrie 4.0-Anwendungen wie Predictive Maintenance zu implementieren, benötigen Unternehmen ein entsprechendes Fundament. Hier kommt BaSys ins Spiel. Aufbauend auf einer Dateninfrastruktur stellt es digitale Zwillinge bereit, definiert die Schnittstellen und ermöglicht Prozessplanung in Echtzeit.
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