Industrie 4.0 setzt sich in der Fertigungsindustrie nur langsam durch

Sensoren, Auto-ID, ERP, In-Memory und Co.: Industrie-4.0-Projekte sind komplex. Ungeklärte Sicherheitsfragen schrecken zudem viele Firmen noch ab.

Dieser Artikel behandelt

ERP-Systeme

Die moderne Geschäftswelt verändert sich dynamisch, sie muss sich laufend an neue Anforderungen und Wünsche der...

Kunden anpassen. Unternehmen, die der Konkurrenz dabei den entscheidenden Schritt voraus sein wollen, stehen vor der Herausforderung, neue Produkte in immer kürzeren Zyklen zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Dazu müssen Produktion und Intralogistik auf Veränderungen wie etwa Nachfrageschwankungen unmittelbar reagieren können.

Prozesse und Entscheidungen zu langsam

Die Realität sieht anders aus: Meist hinkt die Fertigung der aktuellen Marktsituation hinterher. Den Entscheidern fehlt eine aktuelle Sicht sowohl auf das Geschehen in der Produktion wie auch auf die Material- und Warenflüsse. Wichtige Key-Performance-Indikatoren (KPIs) oder Berichte zum Auftragsbestand stehen erst mit erheblicher Zeitverzögerung zur Verfügung. Der Grund: In der Produktion werden Daten und Kennzahlen meist noch in Excel-Tabellen oder einer Access-Datenbank erfasst und dann zeitaufwendig von Hand in ein ERP-System wie SAP ERP übertragen. Für das Reporting werden die im ERP-Backend gespeicherten Daten später wieder nach Excel extrahiert und zu Berichten aufbereitet.

Das kann weitreichende Folgen haben: Selbst wenn Kundenaufträge plötzlich wegbrechen, wird mit Hochdruck weiterproduziert. Das führt zu Überbeständen im Material- und Fertigwarenlager, die wertvolles Kapital binden. Zieht die Auftragslage dann aber wieder an, dauert es, bis die Kapazitäten hochgefahren sind, da noch das falsche Material im Lager vorgehalten wird. Auch Schwachstellen im Herstellungsprozess, etwa zu lange Durchlaufzeiten durch ungeplante Maschinenstillstände, fehlendes Personal oder Material, werden erst sehr spät erkannt.

Industrie 4.0 vernetzt Fertigung mit IT

Den Ausweg aus diesem Teufelskreis verspricht die „intelligente Fabrik“ (smart factory), die auf dem Konzept von Industrie 4.0 basiert und IT und Kommunikationstechnik zu einem „Internet der Dinge, Dienste und Daten“ vernetzt. Dabei sind die Systeme in der Fertigung wie auch die Produkte, die dort produziert werden, mit Auto-ID-Systemen wie RFID oder Barcodes ausgestattet und steuern sich via Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) praktisch selbstständig. Diese sogenannten cyber-physischen Systeme (CPS), aber auch Maschinenleitstände und -steuerungen oder Qualitätssicherungssysteme, wie beispielsweise Waagen oder kameraoptische Systeme, sind zugleich mit den Geschäftsabläufen in SAP ERP verknüpft und synchronisiert.

Erst diese horizontale und vertikale Integration von technischen und kaufmännischen Aufgaben und Prozessen schafft eine Echtzeitsicht auf das Geschehen in Produktion und Logistik und sorgt für hohe Transparenz. Im Idealfall können Mitarbeiter auf diese Weise Engpässe oder Schwachstellen in der Produktion oder den Arbeitsabläufen schnell und exakt identifizieren und sofort eingreifen, um sie zu beheben.

Standardisierte Kommunikationsprotokolle fehlen

Die Technologien zur Umsetzung von Industrie 4.0, wie Manufacturing Execution Systeme (MES) oder Auto-ID-Komponenten sind bereits am Markt erhältlich, ihre Einführung ist jedoch häufig mit hohem Investitionsaufwand verbunden: Individuelle Schnittstellen müssen aufwendig erstellt, gepflegt und gewartet werden, Middleware ist anzuschaffen, um die Automatisierungs-, Waagen- oder Auto-ID-Systeme verschiedener Hersteller an ein MES oder gleich direkt an ein ERP-System anzubinden und zu administrieren.

Nach wie vor fehlt es an standardisierten Protokollen, die eine direkte Kommunikation zwischen den verschiedenen Systemen ermöglichen. Ob OPC-UA das Zeug dazu hat, muss sich zeigen. Ebenso fehlen Kleinstrechner, die etwa an Paletten angebracht werden. Damit könnten die Ladungsträger automatisch mit anderen Systemen kommunizieren. Notwendig wären für Industrie 4.0 außerdem übergreifende rechtliche Rahmenwerke und Regelungen für den elektronischen Datenaustausch.

Auch wenn das Thema „Industrie 4.0“ aktuell in Tageszeitungen und Publikumszeitschriften breit diskutiert wird und sogar Eingang in den Koalitionsvertrag der derzeitigen schwarz-roten Regierungskoalition fand: Die Realität in produzierenden Unternehmen hinkt der Vision noch hinterher. Das zeigen Studien wie der „Trendreport 2013“ des Verbandes der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik (VDE). 70 Prozent der 1.300 befragten VDE-Mitgliedsfirmen gehen davon aus, dass Industrie-4.0-Konzepte „in einem volkswirtschaftlich bedeutenden Umfang“ erst bis zum Jahr 2025 und später umgesetzt sein werden.

Smart-Factory-Projekte mit Prototyp-Charakter

Die sogenannte vierte industrielle Revolution von der bei „Industrie 4.0“ oft die Rede ist, vollzieht sich demnach als evolutionärer Prozess. In der Untersuchung „Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0“, die das Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO ausführte, heißt es bereits im Vorwort, „dass die Vision der Industrie 4.0 noch sehr vage ist und Beispiele fehlen, die schon jetzt einen konkreten Nutzen belegen“. Und in der Tat: Zurzeit werden zwar viele Industrie 4.0-Projekte initiiert und umgesetzt, doch die meisten davon haben noch Prototyp-Charakter. Das belegen zwei aktuelle Beispiele aus dem SAP-Umfeld.

Die Harting-Technologiegruppe aus Espelkamp arbeitet mit SAP an der Umsetzung eines Predictive-Maintanence-Szenarios für eine Spritzgießmaschine auf der Basis von SAP HANA. Die Maschine ist mit Sensoren ausgestattet, die ihren Zustand wie den abrasiven Verschleiß an der Schnecke oder die Verkalkung der Kühlkanäle mithilfe von Signaldaten, etwa zu Temperatur, Energieverbrauch oder Durchflussgeschwindigkeit, laufend messen. Dieser Datenstrom wird an die SAP-HANA-Datenbank gesendet, dort in Echtzeit verarbeitet und die unterschiedlichen Informationen über einen Algorithmus sinnvoll miteinander korreliert sowie analysiert und das Ergebnis sofort in das SAP-ERP-System von Harting übertragen.

Anhand der Zustandsdaten, die laufend übertragen und somit jederzeit aktuell sind, hat der Werksmitarbeiter den Zustand „seiner“ Maschine jederzeit im Blick. Erreicht die Anlage kritische Schwellwerte, wird ein Instandhaltungs- oder Serviceauftrag angelegt und die Wartung veranlasst noch bevor Ausschuss produziert wird. Durch die zustandsorientierte Instandhaltung lassen sich ungeplante Stillstandzeiten auf ein Minimum reduzieren und Kosten sparen.

Fertigung bis auf Losgröße 1

Im B2B-Bereich wünschen immer mehr Kunden Produkte, die exakt ihren Vorstellungen entsprechen. Losgröße 1, das heißt die Fertigung von genau einem Produkt mit einer individuellen Kundenkonfiguration und zu Kosten wie bei einer Serienfertigung, lautet das Stichwort. Möglich ist dies, wenn die einzelnen Werkstücke Daten über den Ablauf der Produktion in Form von Parametern enthalten und die Maschine darüber informieren wie sie zu bearbeiten sind. Dafür eignet sich die RFID-Technologie.

Ein solches Szenario hat SAP mit den Partnern Festo Didactic und Elster Kromschröder in einem Vorzeigeprojekt umgesetzt. Die Basis dafür bildet die vollständige vertikale Integration zwischen der betriebswirtschaftlichen Prozessen wie der Auftragsverwaltung, die in der Anwendung SAP ERP ausgeführt wird, und den Abläufen in den fertigungsnahen Systemen. Die Verknüpfung erfolgt hierbei über die Fertigungslösung SAP Manufacturing Execution (SAP ME) und SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII). Für die Anbindung der Anlagensteuerungen an SAP ME und SAP MII wird SAP Plant Connectivity (SAP PCo) eingesetzt und als Kommunikationsprotokoll fungiert OPC-UA.

„Integrated Industry“: Komplexe IT ist Kostentreiber

Allein die Anzahl der für die Integration von Geschäfts- und Produktionsebene eingesetzten SAP-Applikationen macht deutlich, dass Industrie-4.0-taugliche IT-Landschaften einen hohen Komplexitätsgrad aufweisen. Hinzu kommt, dass riesige Datenmengen entstehen, die auch entsprechend schnell verarbeitet werden müssen, etwa um bestehende Produktionspläne kurzfristig korrigieren und somit zeitnah auf plötzliche Nachfrageschwankungen reagieren zu können.

Hierzu wiederum werden eine extrem leistungsstarke Datenbankplattform benötigt, etwa eine In-Memory-Datenbank, sowie Analysewerkzeuge, die über Prognose-Tools verfügen. Die Umsetzung einer „Integrated Industry“ ist mit einem hohen Investitionsaufwand verbunden, den viele Unternehmen derzeit (noch) scheuen. Die Technologien werden daher erst einmal in Pilotprojekten auf ihre Praxistauglichkeit getestet. Nicht zuletzt sind durch die Vernetzung von Maschinensteuerungen, IT-Systemen und Sensorik auch in puncto IT-Sicherheit sind noch viele Fragen offen. Es wird also noch dauern, bis Industrie 4.0 keine Vision mehr ist.

Folgen Sie SearchEnterpriseSoftware.de auch auf Facebook, Twitter und Google+!

Artikel wurde zuletzt im September 2014 aktualisiert

Pro+

Premium-Inhalte

Weitere Pro+ Premium-Inhalte und andere Mitglieder-Angebote, finden Sie hier.

Erfahren Sie mehr über ERP-Systeme

0 Kommentare

Älteste Beiträge 

Passwort vergessen?

Kein Problem! Tragen Sie Ihre E-Mail-Adresse unten ein. Wir werden Ihnen eine E-Mail mit Ihrem Passwort schicken.

Ihr Passwort wurde an die folgende E-Mail-Adresse gesendet::

- GOOGLE-ANZEIGEN

SearchSecurity.de

SearchStorage.de

SearchNetworking.de

SearchDataCenter.de

Close