Internet of Things
Zutaten für eine smarte Fabrik
Der Weg zur smarten Fabrik - von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Service - kann lang sein. Jedoch bedarf es im Wesentlichen nur fünf Komponenten, die im richtigen Mix kombiniert werden müssen, wie bei einem Kochrezept.
Die digitale Transformation und die Technologien der Digitalisierung bringen neue Möglichkeiten und Chancen. Zum einen können sie für eine Verbesserung von Methoden und Prozessen eingesetzt werden, bessere Qualität, weniger Ausfallzeiten und optimierten Service. Auf der anderen Seite bieten sie Möglichkeiten für neue Produkte, smarte Funktionen und neue disruptive Geschäftsmodelle. Dabei gehen alle beinahe alle Erfolgsmodelle auf lediglich fünf Zutaten zurück:
- • IoT-Plattformen
- • Digitaler Zwilling
- • Skalierbare Business Platform
- • KI-Platform
- • Mixed Reality
IoT-Platformen
Die Plattform für das Internet der Dinge ist eine entscheidende Zutat. Im Kern unterscheiden sich die digitalisierten Angebote dadurch, dass die Produkte, Anlagen und Services miteinander vernetzt sind und interagieren. Maschinen stimmen sich untereinander ab, wer gerade Kapazitäten für den nächsten Auftrag hat, Störungen werden durch Zustandsüberwachung erkannt, bevor es zum Ausfall kommt und smarte Produkte verbessert die Nutzung. All dies wird möglich durch die Vernetzung über eine Plattform, die die Daten sammelt, aggregiert. Die notwendigen Standards für die offene Kommunikation mit der Platform sind heute bereits vorhanden und verbreitet. Beispiele sind etwa OPC UA und MQTT.
Digitaler Zwilling
Ein digitaler Zwilling ist die virtuelle Live-Abbildung eines physischen Objekts. Er zeigt Eigenschaften eines realen Objekts, beispielsweise einer Anlage, vom ersten Plan über Entwurf, Konstruktion und Produktion bis hin zum Ende des Lebenszyklus. Dafür muss zunächst ein Modell des realen Objektes erstellt werden. Da die Modelle bereits in der Planung beim Hersteller entstehen, werden sie effizient über eine Plattform ausgetauscht, damit keine Dubletten und Silos entstehen. Wird dieses Modell nun mit den Performance-Daten aus der IoT-Plattform verknüpft, entsteht der digitale Zwilling, der die reale Welt abbilden kann. Das Modell sollte den Grundregeln Verfügbarkeit, Beherrschbarkeit, Vernetzung und Vertrauen entsprechen, um anerkannt und akzeptiert zu werden. Er wächst mit der Lebensdauer und gewinnt immer mehr an Wert (Add- und Re-Use-Prinzip). Mit den vorhandenen Informationen, z.B. aus der Konstruktion, wird die digitale Lebenslaufakte ergänzt. Im Service gilt das gleiche Prinzip: das Vorhandene nutzen und mit as-maintained-Daten ergänzen.
Skalierbare Business-Plattform
Damit aus neuen Technologien erfolgreiche Geschäftsmodelle resultieren, sollten sie Ende-zu-Ende integriert werden. Silos und komplexe Schnittstellen sind dabei von Nachteil. Es gilt die Transparenz von der Entwicklung über Einkauf und Produktion bis zum Kundenservice sicherzustellen. Eine smarte Produktion muss wissen, welche Waren bestellt und auf Lager sind, die Entwicklungabteilung sollte wissen, wie die aktuelle Produktvariante beim Kunden im Einsatz ist - die IoT-Plattform gibt Auskunft darüber - im noch günstigeren Fall sollte der Service-Anbieter schon mit dem Ersatzteil vor dem Werkstor stehen, bevor die Maschine ausfällt. Wenn das Endprodukt nicht mehr verkauft, sondern nur noch dessen Leistung abgerechnet wird, muss der Hersteller in Echtzeit wissen, wie viel Leistung beim Kunden abgerufen wurde. All das ist über eine durchgängige Business Platform realisierbar.
Künstliche Intelligenz
Um die Datenmengen zu analysieren, die über die IoT-Platform zum digitalen Zwilling anfallen oder beim individuellen Kundenerlebnis auf Datenbasis des Nutzerverhaltens, hilft künstlicher Intelligenz (KI) deutlich. Entsprechende Algorithmen unterstützen, die Qualität eines Produktes zu beurteilen oder den Zustand der Maschine zu erkennen und dem Instandhalter kontextbasierte Wartungsanweisungen anzuzeigen. KI verändert auch die Nutzung von Produkten - aus unterschiedlichen Nutzungsdaten können beispielsweise Anwendungen priorisiert angeboten werden. KI findet auch in der robotergesteuerten Prozessautomatisierung (Robotic Process Automation, RPA) anwendung. Dabei handelt es sich um Softwareroboter, bzw. Bots, die automatisiert notwendige Prozessschritte umsetzen können. Beispielsweise könnte ein mit einer entsprechenden Kamera aufgenommenes Typenschild einer Anlage durch Bilderkennung (KI) dafür sorgen, diese Anlage als digitalen Zwilling anzulegen. Oder Sprach- und Chat Bots könnten als Assistenten gewisse Prozessschritte übernehmen - das Stichwort lautet Hyperautomation.
Mixed Reality
Als Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine fördern Technologien wie Augmented, Virtual oder Mixed Reality quasi die virtuelle Verschmelzung von Mensch und Technik. Interagiert wird durch Bewegung, Blicke, Gesten und Sprache.
Erproben
In welcher Reihenfolge und in welchem Verhältnis man die einzelnen Zutaten miteinander vermengt, ist zu erlernen. Wichtig ist dabei auch das Ausprobieren und Testen durch Prototypen oder Minimum Viable Products (MVPs), also neue Ideen und Innovationen zunächst einmal nur in der Basisfunktionalität realisieren, mit Kunden testen und dann weiterentwickeln. Bei allen Bemühungen sollte man aber nie den Kunden aus den Augen verlieren und sich fragen, wie sich Produkte für ihn attraktiver gestalten lassen.
Der Weg zur smarten Fabrik - von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Service - kann lang sein. Jedoch bedarf es im Wesentlichen nur fünf Komponenten, die im richtigen Mix kombiniert werden müssen, wie bei einem Kochrezept.
Die digitale Transformation und die Technologien der Digitalisierung bringen neue Möglichkeiten und Chancen. Zum einen können sie für eine Verbesserung von Methoden und Prozessen eingesetzt werden, bessere Qualität, weniger Ausfallzeiten und optimierten Service. Auf der anderen Seite bieten sie Möglichkeiten für neue Produkte, smarte Funktionen und neue disruptive Geschäftsmodelle. Dabei gehen alle beinahe alle Erfolgsmodelle auf lediglich fünf Zutaten zurück:
- • IoT-Plattformen
- • Digitaler Zwilling
- • Skalierbare Business Platform
- • KI-Platform
- • Mixed Reality
IoT-Platformen
Die Plattform für das Internet der Dinge ist eine entscheidende Zutat. Im Kern unterscheiden sich die digitalisierten Angebote dadurch, dass die Produkte, Anlagen und Services miteinander vernetzt sind und interagieren. Maschinen stimmen sich untereinander ab, wer gerade Kapazitäten für den nächsten Auftrag hat, Störungen werden durch Zustandsüberwachung erkannt, bevor es zum Ausfall kommt und smarte Produkte verbessert die Nutzung. All dies wird möglich durch die Vernetzung über eine Plattform, die die Daten sammelt, aggregiert. Die notwendigen Standards für die offene Kommunikation mit der Platform sind heute bereits vorhanden und verbreitet. Beispiele sind etwa OPC UA und MQTT.
Digitaler Zwilling
Ein digitaler Zwilling ist die virtuelle Live-Abbildung eines physischen Objekts. Er zeigt Eigenschaften eines realen Objekts, beispielsweise einer Anlage, vom ersten Plan über Entwurf, Konstruktion und Produktion bis hin zum Ende des Lebenszyklus. Dafür muss zunächst ein Modell des realen Objektes erstellt werden. Da die Modelle bereits in der Planung beim Hersteller entstehen, werden sie effizient über eine Plattform ausgetauscht, damit keine Dubletten und Silos entstehen. Wird dieses Modell nun mit den Performance-Daten aus der IoT-Plattform verknüpft, entsteht der digitale Zwilling, der die reale Welt abbilden kann. Das Modell sollte den Grundregeln Verfügbarkeit, Beherrschbarkeit, Vernetzung und Vertrauen entsprechen, um anerkannt und akzeptiert zu werden. Er wächst mit der Lebensdauer und gewinnt immer mehr an Wert (Add- und Re-Use-Prinzip). Mit den vorhandenen Informationen, z.B. aus der Konstruktion, wird die digitale Lebenslaufakte ergänzt. Im Service gilt das gleiche Prinzip: das Vorhandene nutzen und mit as-maintained-Daten ergänzen.
Trebing & Himstedt Prozeßautomation
Dieser Artikel erschien in IT&Production 3 (April) 2020 - 07.04.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.it-production.com
