Closed Loop Manufacturing
MES-Funktionen als Bausteine einer IIoT-Plattform
Schon heute lassen sich mit den Software und Hardwarekomponenten einer Industrial Internet of Things-Plattform hervorragend integrative Services in Echtzeit anbieten. Dabei können immer mehr IIoT-Plattformen Funktionen bereitstellen, die bislang eher der Shopfloor-IT vorbehalten waren. Doch welche MES-Funktionen kann ein IIoT sinnvoll übernehmen - und wie könnten die nächsten Schritte aussehen?
Bild: MHP Management- und IT-Beratung GmbHDas Businessmodell einer IIoT-Plattform sollte den Anforderungen einer serviceorientierten Architektur folgen. Es sollte eine modulare, skalierbare und flexible Lösung darstellen, mit dem Anspruch, Daten und Services in Echtzeit anbieten zu können.
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Bild: MHP Management- und IT-Beratung GmbHCloud längst im Werk angekommen
Viele der in einem MES verorteten Dienste können heute bereits als IoT-Service über eine Plattform angeboten werden, beispielsweise eine cloudbasierte Auswertung, das Monitoring von Anlagendaten sowie Tools rund um produktionsbezogene Kennzahlen. Weitere Dienste sind die Maschinendatenerfassung (MDE) oder Betriebsdatenerfassung (BDE). Es handelt sich also um Services, die die Produktionsdaten in Echtzeit zur Auftragssteuerung und Planung in das ERP-System zurückspielen. Die Frage, wie und wo sich MES-Funktionen realisieren lassen, hängt dabei von den Rahmenbedingungen ab - beispielsweise vom digitalen Reifegrad des Unternehmens, dem Grad der Vernetzung, der Verfügbarkeit von Systemen, der Komplexität und Harmonisierung von Prozessen und letztlich auch von den finanziellen Möglichkeiten einer Firma.
Bild: MHP Management- und IT-Beratung GmbHMiddleware für die Fabrik
Mittel- bis langfristig sollten Unternehmen aber auf jeden fall über die Integration einer werksnahen Schnittstellenlösung im Sinn eines Manufacturing Service Bus oder einer IIoT-Lösung nachdenken. Denn diese stellen Kerntechnologien dar, um Informationen und Daten mithilfe von standardisierter Technologie auf neutraler Ebene zu orchestrieren. Es wird zunehmend eine Symbiose zwischen einem MES-Kernbetrieb und einer IIoT-Plattform als Service Provider geben. Ein mögliches Zukunftsszenario sieht wie folgt aus: MES-Funktionskerne werden lokal aufgesetzt, die eine durchgängige Verfügbarkeit von Daten und Prozessinformationen sicherstellen. Darüber hinaus wird eine IIoT-Plattform die Kommunikation- und Aggregationsschicht für die 'non mission critical Data' übernehmen und werksübergreifende 'Execution' koordinieren. Das sind z.B. Dashboarding, Persisten, Big Data und Analytics sowie Machine-Learning-Algorithmen, die als Services auf der IoT-Plattform verortet sind. Eine rein auf IIoT-basierte MES-Funktionsabbildung ist ebenso denkbar. Allerdings sind hier physikalische Grenzen und Gesetze zu berücksichtigen. Dazu zählt beispielsweise die verfügbare Bandbreite, da es Standorte und Werke gibt, die nicht oder nur teilweise an ein hochverfügbares Netz angebunden sind. Hier spielt also die Ausfallsicherheit eine wichtige Rolle. Idealerweise entwickeln sich ME-Systeme zu ME-Services, die sich in den Plattformen einbinden und als verteilte Intelligenz zeitweise autonom lokal betrieben lassen.
Kostentreiber im Engineering
Eine via IIoT vernetzte Fabrik kann auch über die Produktionssteuerung hinaus Vorteile erbringen. Die Produktentwicklung ist komplexer und kurzzyklischer geworden. Zusätzlich verschärft die Kundenindividualisierung, also die Produktion bis hin zu Losgröße 1 die Situation. Vor allem der Engineering-Change-Prozess ist ein erheblicher Kostentreiber und lässt sich etwa durch einen Closed-Loop-Ansatz in den Griff bekommen. Hierbei werden alle Daten in Echtzeit erfasst, verarbeitet und an die Planung und letztlich an die Produktionsentwicklung zurückgegeben. Daraus ergibt sich ein adaptives Lernen - der Closed-Loop-Ansatz. Es gibt derzeit eine deutlich sichtbare Entwicklung im Produktionsumfeld, diesen Anspruch auf Durchgängigkeit der Daten und Rückkopplung zum Produktionsentstehungsprozess zu realisieren. MES- und IoT-Integration spielen hierbei eine unterschiedlich starke Rolle, je nachdem mit welchem Radius man das Thema Digitalisierung angehen möchte. MES-Services sind zentraler Bestandteil, um Echtzeitinformationen aus dem Shopfloor in den Loop zurückzuspielen. Sollen die Kundenerfahrungen in diesen Kreislauf einbezogen werden, kommen Unternehmen an einer IoT-Lösung kaum vorbei. Denn damit lassen sich etwa Daten von bereits verkauften Erzeugnissen sammeln, auswerten und Erkenntnisse aus ihrem Betrieb gewinnen.
Pilotprojekt beschleunigt Markteintritt
Die IIoT-Plattform mit all ihren Ausprägungen liefert somit die Basis für die digitale Fabrik. Unternehmen sind damit in der Lage, auf verschiedenen Ebenen Informationen bereitzustellen, die es für zügige und fundierte Entscheidungen in Echtzeit benötigt. Dadurch ergeben sich neue Geschäftsmodelle. Derzeit wird zum Beispiel in der Initiative 'SmartFactory as a Service' (SFaaS) von MHP, Kuka und Münchener Rückversicherung ein Pilotprojekt realisiert. Das Ziel des Projektes ist es, die gesamte Wertschöpfungskette zu digitalisieren und voneinander getrennte Bereiche und Systeme des Produktentwicklungsprozesses miteinander zu verbinden. Ein Use Case ist beispielsweise die Verbindung eines IIoT-fähigen Edge Device (ThinkOS) in Kombination mit einer IIoT-Plattform (AWS). SFaaS soll mithilfe einer neuartigen Integration eines durchgängigen und eingebetteten Daten- und Risikomanagements dazu beitragen, den Produktentwicklungsprozess zu verkürzen. Hierzu werden unterschiedliche Produkttypen in beliebiger Stückzahl produziert und sich so an die verändernden Kundenansprüche nach individualisierten Produkten angepasst. Bis zu 30 Prozent lässt sich die Markteintrittszeit für neue Produkte reduzieren.
Zusammenspiel wird zum Standard
Um die gesamte digitale Wertschöpfungskette in den Fabriken zu realisieren, werden MES und IIoT zusammenarbeiten müssen. IIoT wird das MES nicht ersetzen - ein Teil der MES-Funktionen dürfte jedoch in einer IIoT-Plattform abgebildet werden. ME-Systeme lassen sich dann als ME-Services begreifen, die sich in Plattformen einbinden und autonom betreiben lassen. Das Zusammenwirken von MES und IoT spielt insbesondere bei der Umsetzung des Closed-Loop-Ansatzes im Rahmen des Engineering-Change-Prozesses eine wichtige Rolle. Je nach dem Radius beziehungsweise dem Reifegrad der Digitalisierung im Unternehmen lassen sich auch weitere Softwaresysteme nutzenstiftend einbinden. n @WK Kontakt: @WK Kontakt:www.mhp.com
Schon heute lassen sich mit den Software und Hardwarekomponenten einer Industrial Internet of Things-Plattform hervorragend integrative Services in Echtzeit anbieten. Dabei können immer mehr IIoT-Plattformen Funktionen bereitstellen, die bislang eher der Shopfloor-IT vorbehalten waren. Doch welche MES-Funktionen kann ein IIoT sinnvoll übernehmen - und wie könnten die nächsten Schritte aussehen?
Bild: MHP Management- und IT-Beratung GmbHDas Businessmodell einer IIoT-Plattform sollte den Anforderungen einer serviceorientierten Architektur folgen. Es sollte eine modulare, skalierbare und flexible Lösung darstellen, mit dem Anspruch, Daten und Services in Echtzeit anbieten zu können.Bild: MHP Management- und IT-Beratung GmbH
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Dieser Artikel erschien in IT&Production Internet of Things WK 2019 - 06.09.19.Für weitere Artikel besuchen Sie www.it-production.com
