Vernetzung in der Fertigung

Die neue "Weltsprache der Produktion" beruht auf Offenheit

09.12.2020
Anzeige  Bei der Nutzung intelligenter Tools für Industrie 4.0 und der Automatisierung sind deutsche Unternehmen spitze. Viele Institutionen und Anbieter arbeiten dafür intensiv am freien Informationsaustausch, um alles übergreifend vernetzen zu können.

In Deutschland nimmt die Industrie noch immer eine herausragende Rolle ein. Knapp ein Viertel des deutschen Bruttoinlandsprodukts wird von ihr erwirtschaftet. Zählt man die industrienahen Dienstleistungen hinzu, so ist es sogar ein Drittel. Allein der Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) vertritt über 100.000 Unternehmen mit rund acht Millionen Beschäftigten im Inland.

Dass die deutsche Industrie mit ihrem hohen Lohn- und Abgabenniveau eine derart führende Position einnehmen kann, liegt vor allem an der ausgeprägten Innovationskraft, wie sie bei den mittelständischen Fertigungsbetrieben anzutreffen ist.

Ein wesentliches Element dieser Innovationen ist eine ausgeprägte "Best-of-Breed"-Philosophie. Genutzt wird immer das, was die eigenen Ziele am besten unterstützt. Besonders deutlich wird das an der IT-Nutzung. Egal, aus welchem Land und von welchem Anbieter die Software, die Systeme und die Netzwerke stammen - den Zuschlag bekommt der, der den größten Nutzen liefert.

"Microsoft hat über Jahre hinweg einen ausgeprägten Industriefokus entwickelt, der klar auf Offenheit basiert." Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation
"Microsoft hat über Jahre hinweg einen ausgeprägten Industriefokus entwickelt, der klar auf Offenheit basiert." Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation
Foto: Julia Kopacheva - shutterstock.com

Vernetzung ist das entscheidende Prinzip der Digitalisierung

Das aber bedeutet, dass die Systeme weitestgehend kompatibel sein müssen, denn der größte Mehrwert in der Digitalisierung entsteht durch Vernetzung. In der Industrie geschieht das mit dem Konzept der Supply Chain. Die Produktion wird beispielsweise mit Lagerhaltungs- und Auslieferungssysteme integriert, die untereinander Daten tauschen. So entsteht ein Ökosystem, dessen Interaktionen sich automatisieren, per KI steuern und autonom durchführen lassen. Dazu müssen aber alle beteiligten Komponenten fähig sein, sich zu vernetzen.

Folgerichtig engagiert sich der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) in vielen internationalen Gremien zur Standardisierung der Fertigungssysteme. Jüngster Erfolg dieser Arbeiten war die Verabschiedung der OPC Unified Architecture (OPC UA) for Machinery, die der Verband maßgeblich vorangetrieben hat.

Arbeiten an der "Weltsprache der Produktion"

OPC UA ist ein jahrzehntealter offener Standard, der Schnittstellen im industriellen Umfeld definiert. Damit lassen sich Maschinen und Anlagen digital vernetzen, um sie praktisch per Plug & Work nach Bedarf umzugestalten - und zwar völlig herstellerunabhängig. Über die Jahre hinweg wurde dieser Standard kontinuierlich verfeinert. "OPC UA for Machinery" ist einer der neuesten Sub-Standards, der jüngst veröffentlicht wurde.

"Mit OPC UA for Machinery sind wir unserem Ziel einer 'Weltsprache der Produktion' einen wichtigen Schritt nähergekommen", sagte Hartmut Rauen, stellvertretender VDMA-Hauptgeschäftsführer, anlässlich der Veröffentlichung des neuen Standards. Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation stimmt dem zu: "Offenheit ist die Basis für die Zukunft der Fertigung. Dazu gehören aber nicht nur Industriestandards wie OPC UA, sondern auch offene PaaS-Clouds, offene Datenmodelle und Open-Source-Software."

Und er geht noch einen Schritt weiter, indem er auf den Business-Nutzen hinweist: "Die neuen, jetzt verfügbaren Daten ermöglichen eine Vielzahl neuer Geschäftsmodelle, eine vorausschauende Instandhaltung und vor allem die Optimierung der Overall Equipment Effectiveness (OEE)", so Hoppe.

Microsoft: Pionier der Offenheit bei Industrielösungen

Eines der ersten IT-Unternehmen der OPC Foundation war Microsoft, das bereits 1994 Mitglied wurde. "Uns lag sehr daran, an einem Standard mitzuwirken, der es den Herstellern ermöglicht, sich von Anbieterzwängen und Silos zu befreien", sagt Erich Barnstedt, Microsofts Principal Software Engineering Manager, Azure IoT. Das hört sich plausibel an, denn Offenheit ist für die Strategen und Entwickler bei Microsoft schon seit langem eines der zentralen Konzepte.

Besonders deutlich erkennt man das am Engagement bei GitHub, wo Microsoft der Top Open-Source Contributor ist. Hoppe weiß um das Industrie-Engagement von Microsoft und der klaren Ausrichtung in Bezug auf Offenheit: "Microsoft hat über Jahre hinweg einen ausgeprägten Industriefokus entwickelt, der klar auf Offenheit basiert."

IoT-Lösungen auf Azure basieren auf Offenheit

Das Ergebnis dieses Industriefokus' ist, dass Microsoft heute auf der Azure-IoT-Cloud viele offene Plattformen und vertikale Lösungen entwickelt, die sich an bestimmte Probleme oder Branchen richten. Sie sind häufig untereinander verbunden und erlauben eine nahtlose Übermittlung von Daten zwischen den Plattformen und mit den Systemen von integrierten Drittanbietern.

Beispielsweise wurde in Kooperation mit BMW die Open Manufacturing Platform auf Azure IoT aufgebaut und auch die Referenzarchitektur für die Connected Factory, eine Open Source-Lösung auf GitHub, basiert auf der Azure-IoT-Cloud.

Die positiven Auswirkungen einer offenen Plattform-Architektur betätigen viele Microsoft-Kunden. "Der Einsatz von Industriestandards wie OPC UA fördert die Interoperabilität zwischen Lieferanten und ermöglicht eine bessere Zusammenarbeit. Das öffnet die Tür zur Entwicklung von neuen Lösungen, die die Effizienz entlang des gesamten Value Chains steigern", sagt Robert Cuny, IoT Programm Manager bei der Bühler AG, einem führenden Anbieter von Lebensmittelverarbeitungs- und Druckgusstechnologie, der OPC UA auf Basis von Azure einsetzt.

Auch Festo, ein Anbieter von Automatisierungs- und Steuerungstechnik, setzt bei seinen digitalen Produkten auf die Services von Azure. Hier geht es darum, durch eine präzise Vorhersage des Wartungsbedarfs die Standzeiten zu minimieren und damit die Produktivität zu erhöhen.

Vernetzung von IT und OT: Die Grenzen verwischen

Ein weiterer bedeutender Trend in der Fertigungstechnologie, der auf Vernetzung basiert, ist die Konvergenz der Informations- und Operations-Technologie (OT). Auch hier reichen die Microsoft-Lösungen bis weit in die vorderste Front der Automatisierung hinein. Die Ansätze umfassen PLCs (Programmable Logic Controller), Industrieausrüstungen, SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition), MES (Manufacturing Execution System) und Process Historians. In Verbindung mit geeigneten PaaS-Diensten, Machine Learning und Intelligent Edge lassen sich damit auch komplexe Industrieprozessen optimieren.

Die enge Verzahnung von Microsoft mit den Automatisierungs-Anbietern zeigt sich beispielsweise an der intensiven Kooperation mit Rockwell Automation, die soeben um weitere fünf Jahre verlängert wurde. "Mit der Partnerschaft von Rockwell Automation und Microsoft bieten wir eine ganzheitliche Lösung an, mit der IIoT einfach entwickelt und betrieben werden kann. Die Lösung beseitigt Datensilos und macht den Weg zur digitalen Transformation frei", so Blake Moret, Chairman und CEO von Rockwell Automation.

Diese Beispiele zeigen: Eine effektive Digitalisierung in der Industrie erfordert eine offene Kollaboration aller Anbieter und Anwender. Solch eine Strategie praktiziert Microsoft in seinen Industrie-Anwendungen. "Microsoft unterstützt alle Hersteller schon lange darin, ihre Geräte, Systeme und Anwendungen mit der Cloud zu verbinden - und unterstützt auf diese Weise, dass neue Industrie-Topologien wie IIoT und Industrie 4.0 effizient vorangetrieben werden", resümiert Hoppe.