Digitalisierung in der Industrie: So funktioniert's ganz einfach!

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Die Fertigungsindustrie hat aktuell einen akuten Bedarf: Sie ruft mit steigendem Digitalisierungsgrad nach schnellen und sicheren Möglichkeiten zur wertschöpfenden Nutzung von Daten. Durch Edge-Lösungen können Industrieunternehmen ihre Daten in vernetzten Umgebungen schnell, einfach und sicher verfügbar machen. Dabei kommt es auch auf die souveräne Kontrolle der Daten zum Schutz des Know-hows an.

Die Industrie 4.0 verfolgt zwei wesentliche Ziele: Die Prozessoptimierung und damit einher gehend die Effizienzsteigerung in der Produktion, Transparenz und Resilienz in unternehmensübergreifenden Lieferketten sowie mehr Wertschöpfung zur Etablierung neuer datengetriebener Geschäftsmodelle. Dies sind vor allem in der produzierenden Industrie Grundvoraussetzungen für Zukunftsfähigkeit und internationale Wettbewerbsfähigkeit.

Für die I4.0-Zielerreichung spielt der Einsatz verschiedener Cloud- und Edge Technologien sowie -Plattformen eine wichtige Rolle. Bei der Vernetzung über Clouds wollen Unternehmen jedoch nach wie vor die volle Kontrolle über ihre Daten behalten und ihr wertvollstes Gut schützen: Ihr Know-how. Wie die Erfüllung all dieser Anforderungen funktioniert, zeigt die German Edge Cloud (GEC) mit ihrem Kooperationspartner IBM.

GEC und IBM lösen Bedürfnisse der Digitalisierung in der Industrie

Während des Produktionsprozesses fallen an den Maschinen und Anlagen massenweise Daten zum Status und Zustand der Maschine, zum Produkt sowie zum jeweiligen Prozessschritt an. Diese Daten müssen ohne Zeitverlust direkt vor Ort erfasst, analysiert und weiterverarbeitet werden. Die Gründe dafür sind vielfältig: Kurze Latenzzeiten für Echtzeit-Anwendungen, schneller Relevanz-Verfall der Daten, gesetzliche Regularien oder Vorgaben für Datensicherheit. Hinzu kommt der essenzielle Wunsch der Unternehmen nach Datensouveränität zum Schutz ihres geschäftskritischen Know-hows.

GEC hat dafür mit der Industrial Edge Appliance ONCITE eine Lösung für die intelligente Analyse von Produktionsdaten und die Vernetzung von Fabriken entwickelt. Die Appliance bietet vor allem für die industrielle Produktion entscheidende Vorteile: Digitalisierung in der Industrie mittels Edge-Computing in Kombination mit der sicheren Anbindung an Public und Private Clouds ebenso wie die konstante Prozessoptimierung.

Das Edge-Cloud-Rechenzentrum mit industriellen Software-Applikationen ermöglicht echtzeitfähige, produktionsnahe Anwendungen und gleichzeitig eine sichere, GAIA-X konforme Anbindung an bestehende Cloudlösungen. Daten aus der Produktion und weiteren Wertschöpfungsprozessen können so sicher über Unternehmensgrenzen ausgetauscht und genutzt werden. Durch die GAIA-X Konformität trägt German Edge Cloud zum Aufbau einer sicheren europäischen Dateninfrastruktur bei.

Schnelle Inbetriebnahme und flexible Integration für Anwender

Auf der ONCITE-Plattform können bestehende Applikationen betrieben und mit neuen Anwendungen kombiniert werden. Getrennte Maschinendateninseln werden zusammengeführt und homogenisiert. Ein flexibles Softwaresystem dirigiert dabei die Produktionsanlagen. Eine modulare, flexible gestaltbare Fertigung löst somit starre Linienkonzepte ab.

IBM hat die Appliance jetzt um die IBM Cloud Pak-Lösung erweitert. Das Ergebnis für die Industrie-Anwender: schnellere Inbetriebnahme und flexiblere Integration der Appliance in alle Leitebenen der Fertigung.

Was zunächst einfach klingen mag, ist immer noch eine der größten Herausforderungen in modernen Fertigungsumgebungen: das Sichtbarmachen der relevanten Produkt- und Prozessdaten während des laufenden Transports – lückenlos von Station zu Station bis zur Qualitätskontrolle und Auslieferung der serialisierten Produkte an den Kunden. Hier kommt IBM ins Spiel.

Damit diese Visualisierung gelingt, müssen in nahezu Echtzeit alle relevanten Daten zusammengeführt werden. Und das entlang der gesamten „Automatisierungs-Pyramide“ der Fertigung: Von den lokalen IT-Systemen der Fabrik mit ERP an der Spitze, über PLM, MES und SCADA bis zu den Sensoren und Aktoren der verarbeitenden Maschinen an der Basis.

Digitalisierung in der Industrie: OT-IT-Integration mit IBM

Die ersten eingesetzten Module aus den IBM Cloud Paks adressieren die OT-IT-Integration durch die IBM-Lösung Plant Service Bus. Die Kern-Integrationskomponente darin – IBM App Connect for Manufacturing – verbindet nahtlos Anwendungen, Maschinen und Prozesse miteinander. Zusätzlich kommt der IBM Operational Decision Manager zum Einsatz, der es Nicht-IT-Mitarbeitern ermöglicht, das Verhalten und die Datenflüsse im Shopfloor über Geschäftsregeln zu steuern. Dabei erfasst der IBM Operational Decision Manager alle Daten aus dem operativen Bereich (OT) und vereinheitlicht sie mit den IT-Systemdaten, um sie dann dem Smart MOM zur Verfügung zu stellen.

Die Lösung läuft auf Red Hat OpenShift, womit nicht nur die von GEC und IBM zur Verfügung gestellten Komponenten, sondern auch weitere Lösungen von Drittanbietern in einer modernen Container-, Automations- aber auch virtualisierten Umgebung als die neue Fertigungs-IT laufen. Mit Red Hat OpenShift bekommen Kunden die Flexibilität, ihre Anwendungen lokal oder in der Cloud-Umgebung auszuführen – der große Nutzen einer Hybrid-Cloud-Umgebung.

Der Vorteil der mit IBM erweiterten ONCITE-Lösung liegt auf der Hand. Die produzierenden Unternehmen profitieren durch den Einsatz von Hyperscaler-Technologie schnell von einem hohen Digitalisierungsgrad in ihrer Fertigung, ohne selbst umfassendes Know-how dafür entwickeln zu müssen. Während die Fabrikbetreiber sich auf ihr Kerngeschäft konzentrieren können, sorgen German Edge Cloud und IBM für IT-Infrastruktur, die zu ihren Produktions-Anforderungen, Investitionsplänen und Datensouveränitäts-Ansprüchen passt.

Basis für I4.0-Technologien und neue Geschäftsmodelle

Mit einem Edge-Cloud-Rechenzentrum wie ONCITE in Kombination mit der IBM Cloud Pak-Lösung ist die Voraussetzung für beispielsweise industrielle Analytics- und KI-Anwendungen geschaffen. Unternehmen können außerdem Prozesse automatisieren und Engpässe erkennen, bevor sie entstehen. Daraus ergeben sich Kostenvorteile sowie neue Daten- und Service-basierte Geschäftsmodelle. Die Wertschöpfungskette kann um digitale Services erweitert werden – vom Produkt-Design über die Produktion bis hin zum fertigen Produkt und die spätere Kundennutzung.

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Über den Autor: Dr. Sebastian Ritz ist Geschäftsführer von German Edge Cloud in der Friedhelm Loh Group und für die Entwicklung von IIoT und KI-basierten Edge Cloud Lösungen verantwortlich.