Manufacturing Operation IIoT Plattform Software & Application

Manufacturing Operation IIoT Plattform: Software- und Applikationsübersicht - Bild: MHP

| von Jens Fath, Associated Partner und Global Lead Smart Manufacturing bei MHP

Bei der „Smart Factory“ ist es wie bei allen Konzepten, die einen gewissen Hype erleben: Grundsätzlich ist klar, worum es geht. Es besteht aber ein ziemlich weiter Raum für Interpretationen – von dem auch reichlich Gebrauch gemacht wird. Schließlich möchte jeder von der Dynamik profitieren. Und so entsteht manchmal der Eindruck, als würden schon ein paar Roboter und ein einige Speicherprogrammierbare Steuerungen einen Shopfloor smart machen.

Keine Frage. IT ist wichtig. Aber ihr Einsatz allein reicht nicht aus. Auch dann nicht, wenn immer mehr Hardware und Software genutzt wird. Stattdessen geht es um einen Paradigmenwechsel: In der Smart Factory wird ein großer Teil der Entscheidungen nicht mehr von Menschen, sondern von Technologien getroffen. Maschinen und Anlagen, Werkzeuge und Fahrzeuge agieren in einem relevanten Umfang autonom.

Jens Fath
Autor Jens Fath ist Associated Partner und Global Lead Smart Manufacturing bei MHP. - Bild: MHP

Dafür müssen auf Ebene der Hardware und Software zwei Voraussetzungen erfüllt sein: Erstens muss eine vertikale und horizontale Integration realisiert sein. Und zweitens müssen die unterschiedlichen Technologien über ein bestimmtes Maß an Künstlicher Intelligenz verfügen – wobei KI selbst wieder so ein Hype-Begriff ist, der sich nach Belieben auslegen lässt.

Ist das gegeben, fließen Daten ungehindert: vom ERP-System bis zu den Assets und zurück, von Maschine zu Maschine und entlang des gesamten Wertschöpfungsprozesses. Und die Daten werden in Echtzeit ausgewertet und so zur Basis für Entscheidungen der Technologien.

Es muss aber noch eine Voraussetzung erfüllt sein – und zwar eine kulturelle. Menschen müssen bereit sein, den Technologien einige Kompetenzen zu überlassen, die fundamental mit dem eigenen Selbstverständnis verbunden sind.

Ein Schritt zurück: Welche Vorteile bringt eine Smart Factory den Unternehmen überhaupt?

Bei Hype-Themen besteht immer ein wenig die Gefahr, dass sie allein deshalb als erstrebenswert gelten, weil sie gerade im Fokus stehen. Nach dem tatsächlichen Potenzial wird dann nicht mehr so genau geschaut. Was ein Versäumnis ist. Daher: Ist der Nutzen einer Smart Factory tatsächlich so immens? Und geht es nicht auch ohne? Die kurzen Antworten darauf sind „Ja“ und „Nein“. Für die langen Antworten lässt sich weit ausholen.

Ein Faktor für den Erfolg von Unternehmen ist, dass sie ihre Effektivität und Effizienz stetig erhöhen. Sehr viele der Investitionen in Maschinen, Anlagen und IT haben in den zurückliegenden Jahren und Jahrzehnten diesem Zweck gedient. Der Input wurde verringert, die Durchlaufzeit verkürzt, der Output erhöht.

Welche Relevanz diese Orientierung für die Produktion hat, zeigt allein schon die Tatsache, dass die Overall Equipment Effectiveness (OEE) hier die wichtigste Kennzahl ist. Eine Smart Factory wirkt sich auf unterschiedliche Weise extrem positiv auf Effektivität und Effizienz aus, weil sie menschliche Arbeit obsolet macht.

Gleichzeitig nimmt die Flexibilität, die ebenfalls ein Erfolgsfaktor ist, enorm zu. Das ist insofern interessant, als dass bislang ein Zuwachs an Effektivität und Effizienz tendenziell durch eine Abnahme der Flexibilität erkauft wurde – und andersherum. In der Smart Factory lässt sich beides parallel verwirklichen.

Das Plus an Flexibilität ist dabei dringend notwendig, weil die Märkte immer volatiler werden – was unter anderem daran liegt, dass immer flexibler produziert werden kann. Die extremste Ausprägung ist vor diesem Hintergrund die Losgröße 1, bei dem ein Unternehmen ein einziges Produkt exakt nach den Vorgaben eines einzigen Kunden fertigt.

Zum dauerhaften Erfolg eines Unternehmens tragen auch Innovationen bei. Die sind in der alten Welt nicht die Sache der Produktion, sondern von Forschung und Entwicklung. In der neuen Welt ist das etwas anders. Das Stichwort: Closed-Loop-Manufacturing. Daten aus der Smart Factory und sogar von IoT-fähigen Produkten im Feld werden an die Entwicklung übermittelt und dort genutzt, um bestehende Produkte zu verbessern oder neue zu konzipieren.

Zurück zu den Fragen: Der Nutzen einer Smart Factory ist deshalb so immens, weil sich damit alle wesentlichen Erfolgsfaktoren optimieren lassen: Effektivität und Effizienz, Flexibilität und Innovation. Und es geht nicht ohne, weil Unternehmen nicht im Wettbewerb bestehen können, wenn sie ihren Kunden Produkte anbieten, die weder innovativ noch individualisierbar sind, dafür aber überdurchschnittlich viel kosten und erst spät geliefert werden.

IoT-Plattform als Enhabler einer Smart Factory mit Cloed-Loop-Integration
IoT-Plattform als Enhabler einer Smart Factory mit Cloed-Loop-Integration. - Bild: MHP

Worauf kommt es bei der Realisierung einer Smart Factory an?

Zunächst einmal sollte die Verwirklichung einer Smart Factory als Weg verstanden werden, der einige Zeit in Anspruch nimmt und der nur Schritt für Schritt ans Ziel führt. Dabei geschieht mit jedem Schritt etwas auf der technologisch-faktischen und auf der kulturell-emotionalen Ebene.

Technologisch-faktisch bedeutet, dass Hardware und Software nach und nach angepasst werden. Das reicht von der Verbindung von IT-Systemen mithilfe von Schnittstellen bis zur Einführung von Fahrerlosen Transportsystemen.

Dabei in übersichtlichen Projekten vorzugehen, hat zwei Vorteile: Zum einen können Erfahrung gesammelt werden, die sich dann bei den folgenden Projekten nutzen lassen. Dazu gehört auch, dass keine Prototypen mehr umgesetzt werden, die nie zur Anwendung kommen. Stattdessen wird von Anfang an darauf geachtet, dass sich alles in die Gesamtarchitektur integrieren lässt. Zum anderen haben die Mitarbeiter die Möglichkeit, sich sukzessive mit den neuen Technologien vertraut zu machen.

Dieses „Sich-vertraut-machen“ wirkt sich positiv auf die kulturell-emotionale Ebene aus. Die betroffenen Menschen müssen sich nicht von heute auf morgen auf eine komplett neue Situation einstellen, sondern haben die Möglichkeit, nach und nach ein neues Mindset zu entwickeln und zu etablieren. Was anfangs eventuell noch bedrohlich wirkt, kann so im Laufe der Zeit zu einer verheißungsvollen Aussicht werden.

Zu diesem neuen Mindset gehört auch ein neues Selbstverständnis der einzelnen Fachbereiche. Diese denken und handeln bis heute nämlich weitgehend isoliert voneinander – auch wenn die Notwendigkeit eines Zusammenfindens seit Jahren betont wird.

Spätestens mit dem Wandel zur Smart Factory muss aus der Theorie nun endlich Praxis werden, müssen sich Forschung und Entwicklung, Einkauf, Logistik, Produktion, Vertrieb und natürlich IT öffnen und ernsthaft eine Zusammenarbeit anstreben. Das Management ist dabei in der Pflicht, hinderliche Anreizsysteme zu beseitigen und stattdessen kooperative Ziele zu formulieren.

Integriertes Portfolio einer IoT-Plattform
Integriertes Portfolio einer IoT-Plattform - Bild: MHP

Wie kann der Wandel konkret angegangen werden?

Auch wenn die Realisierung einer Smart Factory Schritt für Schritt erfolgt, sollte schon zu Beginn an eine klare Strategie formuliert werden. Diese sollte auf einige Aspekte Bezug nehmen:

  • auf das Geschäftsmodell
  • auf die Produkte
  • auf die Services
  • auf die Organisation und die Prozesse
  • auf die IT-Infrastruktur

Für jeden dieser Punkte ist zu klären, wie der aktuelle Stand ist und wohin die Entwicklung gehen soll. Beispielsweise ist es für das Design eines Closed-Loop-Manufacturing-Prozesses nicht unerheblich, ob die künftig zu fertigenden Produkte IoT-fähig sind und Daten aus dem Feld übermitteln.

Und je nach Ausprägung der bestehenden IT-Architektur kann sehr stark variieren, welche Next Steps sinnvoll oder vielleicht sogar erforderlich sind. Auf dieser Basis können dann die einzelnen Schritte identifiziert und priorisiert werden.

Mit Blick auf die Technologie gibt es eine Komponente, die in den allermeisten Fällen sehr weit oben auf der Prioritätenliste steht: eine IoT-Plattform, die als Schicht für die vertikale und die horizontale Integration fungiert. Dabei sollte diese Plattform eine Reihe von Anforderungen erfüllen.

Natürlich sollte sie per se eine Reihe von performanten Diensten bereitstellen. Noch wichtiger ist aber, dass die Plattform offen und skalierbar ist. Denn nur dann ist garantiert, dass sie auch noch mit Hardware und Software interagieren kann, die heute noch nicht verfügbar ist.