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Interview Was hat Vernetzung mit einem Orchester zu tun?

Ein hoher Grad an Transparenz in der Fertigung ist eines der obersten Ziele in der modernen, vernetzten Fabrik. Wie lässt sich das mit Musik vergleichen? Oliver B., Head of Software Engineering bei der thyssenkrupp Materials IoT beschäftigt sich täglich damit und erklärt, was warum den Ton angibt.

(Bild: Pavel Losevsky - stock.adobe.com)

Die musikalischen Vorgaben sind die Auftragsdaten, die vom ERP-System zur Verfügung gestellt werden. Die IIoT-Plattform ist der Dirigent, der die Verteilung übernimmt. Den ausführenden Part bilden die beteiligten Menschen, Maschinen und Software-Subsysteme. Um im Sprachbild zu bleiben: Je wohlgefälliger die Musik klingt, desto erfolgreicher ist die Aufführung.

Doch wie genau bildet eine IIoT-Plattform die Grundlage für den effektiven Betrieb von intelligenten, vernetzten Prozessen? Dies und mehr erzählt Oliver B. im Interview. Seit mehr als 16 Jahren widmet er sich der Software-Entwicklung im Bereich IoT-Prozessautomatisierung und -optimierung im industriellen Umfeld. Als ein Mann der ersten Stunde der thyssenkrupp Materials IoT GmbH bezeichnet er das Internet der Dinge auch als sein Wohnzimmer.

Oliver B. arbeitet als Head of Software Engineering bei der thyssenkrupp Materials IoT GmbH
Oliver B. arbeitet als Head of Software Engineering bei der thyssenkrupp Materials IoT GmbH
(Bild: thyssenkrupp Materials IoT GmbH)

Wie definieren Sie eine IIoT-Plattform?

Sie können sich eine IIoT-Plattform als Bindeglied zwischen den unterschiedlichen Systemen und Beteiligten in einer Produktion vorstellen. Haben Mensch und Maschine früher autark voneinander gearbeitet und produziert, werden sie in der Industrie 4.0 durch eine IIoT-Plattform miteinander verbunden. Eine solche Plattform ermöglicht unter anderem Vernetzung und Kommunikation, dient aber zum Beispiel auch dazu, Schwachstellen im Gesamtsystem der Produktion aufzudecken, so dass diese bestmöglich behoben werden können.

Dabei werden unterschiedliche Systeme miteinander vernetzt. Üblicherweise zählen dazu Software-Systeme wie ein ERP-System, das die Auftragsdaten bereitstellt, und ein QS-System, das die Produktionsgüter überwacht. Dazu kommen in der Regel Messsysteme, die spezifische Daten erfassen und wichtige Informationen liefern. Nicht zu vergessen ist die am Herstellungsprozess beteiligte Hardware, die sich aus Anlagen, Maschinen und Robotern zusammensetzt. Der wichtigste Bestandteil ist und bleibt jedoch der Mensch, denn er trifft letztendlich die Entscheidungen. Der Mitarbeitende in der Produktion ist durch den Einsatz einer IIoT-Plattform immer genau informiert, wann, was und wie etwas zu tun ist.

Warum ist es so wichtig, dass in der modernen Fabrik alles miteinander vernetzt ist? Und wie ermöglicht es eine IIoT-Plattform, dass auch Maschinen unterschiedlicher Hersteller und Generationen eine Sprache sprechen?

In der Industrie 4.0 dreht sich vieles um Daten. Denn sie sind die Basis für Effizienzsteigerung, Fehlervermeidung und mehr Wertschöpfung. Dazu müssen sie entsprechend erhoben und analysiert werden. In gewachsenen Strukturen – und das betrifft die meisten Fabriken – bestehen die Produktionslinien aus Anlagen und Maschinen verschiedener Hersteller und Generationen. Daher ist eine hersteller- und generationenunabhängige Vernetzung zwischen Maschinen und übergeordneten Enterprise-Systemen die Voraussetzung für Datenaustausch und -analyse.

Eine IIoT-Plattform wie toii dient dazu, den Datenaustausch in jede beliebige Richtung zu ermöglichen. Das gilt sowohl für Maschinen als auch für Softwaresysteme und Subsysteme. Ich gebe Ihnen ein Beispiel, das die Notwendigkeit des Zusammenspiels unterstreicht: Liegen im ERP-System Auftragsdaten vor, die zu Umrüstungszwecken an die Maschinen übertragen werden sollen, können die Maschinen mit einem Messsystem die Qualität prüfen und diese über die IIoT-Plattform an das QS-System liefern.

Technisch funktioniert die Vernetzung über eine Vielzahl von Protokollen. Mit unserer IIoT-Plattform toii erkennen wir, welche Sprache die Maschine spricht. Es ist dabei nicht relevant, wie alt die Maschine ist und welches Protokoll sie besitzt. Wir passen uns somit den vorhan¬denen Systemen an. Aus unserer Sicht ist nur dieser Weg gangbar, um im Brownfield Digitalisierungsvorteile zu erzielen. IIoT-Fähigkeit zu erreichen, indem ein kompletter Maschinenpark ausgetauscht wird, ist dagegen weder realistisch noch wirtschaftlich.

Es ist also mit Einsatz einer IIoT-Plattform kein Problem, auch ältere Maschinen im Brownfield zu vernetzen. Wie verhält es sich hier jedoch mit den Möglichkeiten der Datengewinnung und -nutzung?

Ziele in der modernen Fabrik beim Einsatz einer IIoT-Plattform sind ja zum Beispiel Produktivitätssteigerung und Fehlerreduzierung durch Transparenz. Für all das braucht es Daten. Diese gilt es zu sammeln, zu speichern und auszuwerten. Wir treffen bei den Kunden letztlich immer auf vorhandene gewachsene Strukturen. Um die so wichtige Datenerhebung beziehungsweise -nutzung mit Hilfe der IIoT-Plattform umsetzen zu können, schauen wir zunächst, welche technischen Voraussetzungen zur Datensammlung geschaffen werden müssen. Wir überlegen uns, wie wir die erforderlichen Daten abgreifen können, um daraus schließlich Nutzen ziehen zu können.

Eine moderne Anlage verfügt in der Regel über Ethernet-Interfaces wie OPC UA und MQTT. Die Daten lassen sich dementsprechend einfach auslesen und verteilen. Bei alten Systemen, die aber durchaus noch ihre Existenzberechtigung haben, ist dies nicht der Fall. Eine Anlage, die nicht mit Ethernet-Interfaces ausgestattet ist und vielleicht nicht einmal über eine speicherprogrammierbare Steuerung verfügt, kann nur bestimmte Daten zur Verfügung stellen. Hier müssen wir also schauen, was wir aus den bestehenden Systemen an Erkenntnissen ziehen können. So kann zum Beispiel bei einer 30 Jahre alten effizienten Säge, die nur über einen Ein- und Ausschalter verfügt, der Gesamtstromverbrauch der Anlage gemessen werden, indem ermittelt wird, ob die Anlage angeschaltet, ausgeschaltet, im Betrieb oder im Leerlauf ist, wie viele Schnitte sie macht und Ähnliches.

Die Visualisierung der Daten kann über flexible Dashboard-Systeme erfolgen. Moderne Anlagen bieten eine ergiebigere Datenlage. Bei ihnen sind die Diagramme entsprechend umfangreicher und visualisieren auch Parameter wie Rüstzeiten, Störungen und Warte-zeiten. So lassen sich wertvolle Erkenntnisse gewinnen und Optimierungen ableiten.

Mit der Verbindung des ERP-Systems mit den jeweiligen Auftragsdaten und der IIoT-Plattform können weitere Erkenntnisse erzielt werden. So lässt sich zum Beispiel die OEE-Kennzahl verlässlich aufnehmen, analysieren und verbessern sowie die Wirtschaftlichkeit erhöhen.

Es empfiehlt sich demnach, die IIoT-Plattform spezifisch auf die jeweiligen Bedarfe auszurichten und sukzessive auszubauen?

Digitalisierung in einer Fabrik ist kein einmaliges Projekt, sondern erfolgt schrittweise. Demnach ist es sinnvoll, auch die IIoT-Plattform wie ein Baukastensystem, das sich dem Bedarf anpasst, zu sehen. So empfiehlt es sich zum Beispiel, die vom Kunden gewählten Module auf eine seiner Maschinen anzuwenden. Dieser Pilot lässt sich später mit geringem Aufwand für weitere Maschinen ausrollen.

Eine IIoT-Plattform wie toii übernimmt viele Aufgaben in der digitalen Fabrik, von der Datensammlung über die Maschinensteuerung bis zur Visualisierung. Nicht jeder Kunde benötigt alles. Er bucht und zahlt daher nur die Module, die für ihn wertstiftend sind und kann die Lösung nach Bedarf ausbauen, um weitere Digitalisierungsschritte zu gehen.

Wo geht die Reise bei IIoT-Plattformen für die Industrie 4.0 hin? Welche Trends sehen Sie?

IIoT-Plattformen sind ohne Frage ein wichtiges technologisches Fundament zur Erfüllung der Industrie 4.0-Anforderungen. Was bisher noch sehr umständlich ist, ist die Vielzahl unterschiedlicher Protokolle für die verschiedenen Anlagen. Deshalb wäre eine einheitliche Schnittstelle wünschenswert, deren Sprache alle Anlagen und Systeme beherrschen. Solange sich die Industrie aber nicht auf eine Schnittstellentechnologie geeinigt hat, müssen IIoT-Systeme weiterhin eine Vielzahl von Schnittstellen-Sprachen sprechen.

Und obwohl viel von Digitalisierung in der Industrie gesprochen wird, stellen wir fest, dass es tatsächlich noch sehr viele veraltete Produktionen gibt, die ihre Aufträge praktisch blind fahren und nicht voraussagen können, wann diese abgeschlossen sein werden. Hier gilt es also zunächst, die Weichen zu stellen, um Transparenz zu schaffen, die Nachverfolgbarkeit von Aufträgen zu verbessern und eine bessere Kalkulation von Durchlaufzeiten zu ermöglichen.

Und noch ein Trend lässt sich beobachten: Immer mehr Unternehmen erkennen die Wichtigkeit, die IT schon in der Auswahlphase neuer Anlagen einzubeziehen. Wir als Plattformhersteller werden von unseren Kunden oftmals bereits im Beschaffungsprozess eingebunden – das ist definitiv eine Weiterentwicklung, die zeigt, dass in Zukunft alles eng verzahnt ist.

Weitere Informationen zu thyssenkrupp Materials IoT GmbH finden Sie hier:

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