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Wie kommen die Daten in die Werkhallen? Herausforderung Smart Manufacturing und Industry 4.0

| Autor / Redakteur: Manuel Finken / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Die smart vernetzte Fabrik ist schon heute in Teilen Realität. Campusnetze und schnelle Internetanbindungen sorgen bereits dafür, dass Maschinen miteinander kommunizieren können. Doch in einigen Bereichen zeigen sich nun Herausforderungen bei der Datenübertragung, mit denen niemand gerechnet hatte.

Bei der Übertragung der Daten von ihren CAD-Systeme in die Produktionslinien sind viele Fertigungsunternehmen und Maschinenbauer überfordert – noch!
Bei der Übertragung der Daten von ihren CAD-Systeme in die Produktionslinien sind viele Fertigungsunternehmen und Maschinenbauer überfordert – noch!
(Bild: © ipopba - stock.adobe.com)

Technologie ist ein schnelllebiger Bereich. Schneller als die Entwicklung von Materialien, Fertigungsprozessen und Produktionsentwicklung jedoch schreitet die IT und damit die Netzwerktechnologie voran. Eine besondere Herausforderung ist es daher, diese zwei Welten, die in ihren Entwicklungszyklen unterschiedlicher nicht sein könnten, aneinander heranzuführen.

Unternehmen tun gut daran, bereits implementierte Netzwerkdienste zu hinterfragen und fortlaufend – analog zu ihren Produktionsprozessen – auf Eignung und Auslastung zu überprüfen. Fertigende Unternehmen sind sich der hohen Anforderungen an Netzwerkservices, die ihren täglichen Betrieb antreiben, durchaus bewusst. Hunderte von Mitarbeitern, Kunden, Zulieferern und Partnern an oft weltweit diversifizierten Standorten sowie ausgelagerte Prozesse und komplexe Produktionstechniken stellen hohe Anforderungen. Gleichzeitig stehen die Hersteller in Anbetracht schwindender Wettbewerbs- und Standortvorteile stetig unter dem Druck, Effizienz und Produktivität in ihrer Lieferkette und Produktion zu verbessern.

Gerade die deutschen “Hidden Champions”, deren Erfolg maßgeblich von den neuen IT-Technologien wie AI, Machine Learning, IoT aber auch Augmented und Virtual Reality abhängen wird, sehen sich damit konfrontiert sich stetig selbst zu optimieren. Unerwartete externe Faktoren wie die Corona-Pandemie stellen nun selbst Weltkonzerne vor unerwartete Probleme. Die Herausforderung für die Hersteller besteht schlussendlich also darin ihre Infrastruktur aufrechtzuerhalten und zeitgleich auf Innovationen und neue Einflüsse reagieren zu können.

Dabei zeigt sich in einer IDC-Studie von 2019, dass der Grad der SD-WAN-Vernetzung in der Industrie unterschiedlich ausgeprägt ist. 54 Prozent der diskreten Fertigung und 43 Prozent der prozessorientierten Fertigung weisen eine hohe Applikationsperformance in der WAN-Optimierung auf. Zum Vergleich: In den Branchen Handel und Logistik ist der Wert mit 28 Prozent bzw. 34 Prozent deutlich niedriger. Die Grundlagen für die digitale Vernetzung im Maschinenbau werden daher gerade geschaffen, doch welche Entwicklungen sind zu erwarten?

Alte Welt vs. Neue Welt

Der Aufstieg von Smart Manufacturing und Industry 4.0 bringt signifikante Veränderungen innerhalb der Lieferkette mit sich. Während früher Verkauf und Montage eines Produktes bereits das Ende der Wertschöpfungskette darstellten, ändert sich die heutige Art, wie Fertigungsprodukte konsumiert werden, rapide. Trends, die in den international bekannten Think Tanks aber auch innerhalb der deutschen Start-Up Szene entwickelt werden, finden Einzug in der deutschen Schlüsselwirtschaft.

Getrieben von Vernetzung und neuer Mobilität sowie durch neue Produkt- und Service-on-Demand-Offerings beschleunigt sich auch die Einführung von revolutionären Fertigungstechniken wie des 3D-Drucks und innovativer Tools via AR, VR und AI. Mit implementierten Infrastrukturen rund um Sensorik und Cloud haben sich die Möglichkeiten des Lifecycle Managements und den daraus resultierenden neuen Geschäftsmodellen deutlich erhöht. Bauteile und Endprodukte werden heute mit neuen Services wie Betrieb und proaktiver Wartung oder Reparatur angeboten. “Product-as-a-Service” gehört bereits häufig zu den Kernprodukten. Die Digitalisierung wird die Welt, wie wir sie heute kennen, erheblich verändern und neue Absatzchancen schaffen. Ersatzteile können nunmehr vor Ort und in-time ausgedruckt werden. Dies erhöht nicht nur die Effizienz, sondern zahlt auch auf das immer wichtiger werdende Thema der Nachhaltigkeit ein. Diese sich entwickelnden Geschäftsmodelle erfordern oft ein Überdenken des vorherigen Netzwerkdesigns. Global bereitgestellte 3D-Baupläne müssen ebenso schnell abrufbar sein wie die API einer produktionskritischen Industrieapplikation oder der Videostream für VR-Brillen bei der Instandsetzung einer Maschine.

Anbindung der Produktionsstandorte

Von der Erschließung der Vorteile von Industrie 4.0 hängt langfristig nicht weniger als der Erfolg des Herzstücks des deutschen Mittelstands ab. Bei der Entwicklung neuer Prozesse und Geschäftsmodelle müssen die Hersteller überdies sicherstellen, dass die zugrundeliegende Netzwerkarchitektur ihre neuen Wertschöpfungsketten und Produktionsmethoden abbilden kann. Historisch gesehen bauten produzierende Betriebe ihre IT-Infrastruktur oft zentralistisch mittels MPLS im eigenen Haus auf. Diese Art von Netzwerklayout mag zwar relativ sicher sein. Effizient und zukunftssicher ist sie allerdings nicht. Mehr und mehr rücken IT-Funktionen und der “as-a-Service” Ansatz in den Vordergrund. Diese Entwicklung macht gerade vor dem produzierenden Gewerbe, insbesondere den Maschinenbauern, nicht Halt. Der Aufbau eines vernetzten Ökosystems wird zunehmend in den Vordergrund gesetzt – von der Anbindung ihrer eigenen Standorte für Fertigungsprozesse bis zur Bereitstellung von Software-Updates in Echtzeit für Geräte innerhalb der kundeneigenen Netzwerkumgebung.

Maschinen aus dem Pre-Informationszeitalter vernetzen

Daten müssen global bereitgestellt werden. Hier treffen Cloud-Dienste auf Alt-Applikationen aus der “zentralistischen” Welt. Ihr größter Vorteil ist aber zeitgleich auch ihr größtes Manko. Alt-Applikationen – für das technische Modell des kleinen Nebenraum-Servers mit ebenso betagter Produktionsmaschine entwickelt – führen oft zu sehr schlechter User Experience, wenn tausende Kilometer weit entfernte Server angesprochen werden oder der Cloud-Dienst gesucht wird, der gegebenenfalls im Zielland gerade nicht verfügbar ist.

Dies äußert sich häufig in eklatant hohen Reaktionszeiten, die nicht weniger oft zu Effizienzverlust und schlussendlich sogar zu merkbaren Produktivitätsnachteilen führen können – trotz der Verwendung smarter Industry-4.0-Lösungen. Frei nach dem Motto “Not macht erfinderisch” treibt dieses Problem oft bedenkenswerte Blüten, wenn sich lokale Niederlassungen auf sicherheitsrelevante Kompromisse einlassen um des Problems Herr zu werden. Nicht selten entstehen dabei halbgare Interimslösungen, die nicht nur die IT- und Prozessverantwortlichen staunen lassen, sondern auch Unternehmenssicherheit und Compliance auf den Plan rufen. Und das Problem ist kein Einzelfall, betrifft es doch viele Hersteller und einen Großteil ihrer Produktionsprozesse. Ein konkretes Beispiel, wie solche Probleme umgangen werden können, ist die Autoglas-Reparatur Carglass. Durch die zunehmende Nutzung mobiler Applikationen im Kundenservice, musste das Unternehmen seine Geschäfte nun verstärkt digitalisieren. Die digitale Strategie des Unternehmens unterstützt auch neue Marktfelder wie Klempnerei und Schlosserei, die sich durch die Übernahme der Firma Maisoning ergeben, welche sich auf Haustechnik spezialisiert hat. Die Netzwerkkapazität wurden aufgrund des steigenden Bandbreitenbedarf in den Reparaturzentren um 75 Prozent erweitert. Gleichzeitig wurden für 250 Reparaturzentren Backup-Links implementiert, um die Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit weiter zu gewährleisten.

Industriellen Herstellern bedarf es daher an Möglichkeiten, ihren Kunden einen On-Demand-Service der nächsten Generation zu liefern. Digitale Transformation macht dies möglich.

Die Automobilkonzerne, Zulieferer und Maschinenbauer aus dem “German Mittelstand” werden in dieser Dekade nichts weniger als die Revolution in der Fertigung einleiten. Um auf diese Revolution vorbereitet zu sein und sich auf Kernkompetenzen konzentrieren zu können bedarf es einer neuen digitalen Infrastruktur und eines neuen Managed SD-WAN Service, der die Symbiose aus alter und neuer Welt schafft und dabei schnell auf Veränderungen reagieren kann.

Manuel Finken.
Manuel Finken.
(Bild: GTT Communications)

Über den Autor

Manuel Finken ist Director im Key Account Management und verantwortlich für verschiedene Industry-Verticals bei GTT. Als ausgebildeter System-Elektroniker und studierter Betriebswirt baute er als Senior-Manager in der europäischen und amerikanischen Startup-Szene den Lösungsvertrieb von zwei erfolgreichen Software-Startups im Automotive- und IoT-Umfeld auf und trug maßgeblich zu deren internationalem Erfolg bei. Er kann darüber hinaus auf viele Jahre Großkonzern-Erfahrung bei der Deutschen Telekom in Vertrieb, IT und Sourcing zurückblicken und ist ehrenamtlich in freien Wirtschaftsverbänden aktiv.

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