Archiv der Kategorie: IOT – IoT-Praxis

Wie das Internet der Dinge die Unternehmenslandschaft verändert

Dies ist die Geschichte einer neuen Technologie. Über die Jahre hat sie sich schon viele Male abgespielt. Die Möglichkeiten der neuen Transformationstechnologie stoßen zunächst auf überschäumende Begeisterung, werden in den ersten Testzyklen und Phasen der Verbesserung dann von düsteren Befürchtungen abgelöst. Und am Ende wird die neue Technologie dann doch mit dem verbreiteten Glauben aufgenommen, dass sie positiven Wandel bringt. Das war jüngst bei der Einführung von Cloud-Computing und Big Data so, und aktuell ist es bei dem Internet der Dinge (IoT) zu beobachten.

Die letzten Jahre waren gespickt mit Geschichten von intelligenten Maschinen, die miteinander kommunizieren und Berichten über nutzerfreundliche, smarte Geräte. Diese neuen Veränderungen bringen natürlich auch neue Bedenken, wie Interoperabilität und Sorgen um die Sicherheit mit sich. Trotzdem profitieren die Ersten schon von dem Wandel.

Vertrauensvorschuss

Immer mehr Konzerne – vom Start-up bis hin zu großen Unternehmen – stellen sich auf das IoT ein. Eine IDC-Studie berichtet, dass 73% der Befragten IoT-Lösungen bereits im Einsatz haben oder planen dies innerhalb des nächsten Jahres zu tun. Das disruptive Potenzial dieser Technologie gewinnt schnell Anerkennung.

In der Gesundheitsbranche gaben 72% der Befragten an, dass sie das IoT als transformierend einstufen, das glauben auch 67% der Befragten aus dem Transportwesen und 66% aus der Fertigung. In Europa wird die IoT-Initiative unter dem Sammelbegriff Industrie 4.0 zusammengefasst und ist eine handfeste Bewegung.

In Deutschland wurden zuletzt beispielsweise mehrere „Kompetenzzentren“ eröffnet, um die IoT-Einführung für kleine und mittlere Hersteller zu katalysieren.

Jetzt, da das Internet der Dinge große Fortschritte verzeichnet, müssen Unternehmen das IoT ernst nehmen. Grundsätzlich bedient sich die Technologie intelligenter Maschinen von unterschiedlicher Komplexität, die miteinander kommunizieren und mit den Daten, die sie schaffen, einen intelligenten und endgültigen Zustand der Autonomie erlangen. Damit können sie umfassende, unternehmensbezogene Prozesse ausführen. Aber wie erschafft dies wegweisende Chancen? Das ist der Haken an der Sache: Um den wahren Wert des IoT zu verstehen, müssen Unternehmen erkennen, dass es nicht allgemeingültig anwendbar ist. Es ist vielmehr davon abhängig, welche Ziele das Unternehmen erreichen möchte.

Das Internet meiner Dinge

Unternehmen sollten sich zuerst die Frage stellen, was das grundlegende Problem in ihrem Geschäft ist, bevor sie entscheiden, wie sie es lösen sollen. Es ist durchaus möglich, dass das IoT eine Lösung ist, aber es ist ein Fehler, von Anfang an darauf zu beharren, dass es die ultimative Lösung darstellt. Um die tatsächlichen Auswirkungen für ein Unternehmen zu verstehen, wäre es besser, wenn das IoT als ein „Internet meiner Dinge“ gesehen wird. Dieser Ausdruck unterstreicht die Tatsache, dass das Internet der Dinge eine ganz eigene Erfahrung für jeden Benutzer und damit einzigartige Vorteile in jedem Kontext bedeutet. Sobald dieser Umstand klar ist, kann das IoT seine transformierende Kraft demonstrieren und echte intelligente Lösungen für echte Probleme liefern. Dann kann ein noch nie dagewesener Wettbewerbsvorteil erzielt werden.

Es ist eine ganz neue Welt, die eine progressive Führungsgeneration benötigt, um Unternehmen nach vorne zu bringen. Wir brauchen eine neue Vision, um Auswirkungen auf Produktivität, Kosten, Umsatz, Effizienz und Fähigkeiten innerhalb eines völlig neuen Unternehmensmodells zu erkennen, die einen riesigen Sprung nach vorn bedeuten können.

Auf dem Weg zur wandlungsfähigen Produktion

Produktionseinheiten, die sich ad-hoc vernetzen, um im Verbund einen Produktionsauftrag zu bearbeiten, sind ein zentrales Industrie 4.0-Szenario. Aus gutem Grund: Der Wunsch nach individuellen Gütern führt zu einer höheren Variantenvielfalt – teilweise bis zur Fertigung von individualisierten Produkten; die globale Verfügbarkeit von Waren sorgt für schwankende Auftragseingänge und sich regional verschiebende Absatzmärkte; und kürzere Produktlebenszyklen reduzieren sowohl die Entwicklungszeit als auch die schlussendlichen Lieferfristen. Um selbst wettbewerbsfähig bleiben zu können, müssen produzierende Unternehmen diesen Veränderungen Rechnung tragen. Heutige Produktionssysteme sind dazu jedoch nicht in der Lage.

Um dem Industrie 4.0-Szenario der vernetzen, intelligenten und sich selbststeuernden Produktion näher zu kommen, müssen die am Produktionsverbund beteiligten Einheiten (technische Ressourcen) zum einen wandlungsfähig sein, sodass sie sich an variierende Produktionsprozesse anpassen lassen, zum anderen müssen sie geeignet digital beschrieben werden, um als Ressource mit den produktionsrelevanten Prozess- und Produktdaten abgeglichen werden zu können.

Wandlungsfähige Produktionssysteme

Wandlungsfähige Produktionssysteme lassen sich auf Basis modularer Produktionsanlagen realisieren. Bei diesem Gestaltungsparadigma werden Module unterschiedlicher Funktion an eine Infrastruktur (Backbone) gekoppelt. Durch An- und Abkoppeln der Module kann der Produktionsprozess schnell und flexibel an den jeweiligen Bedarf angepasst werden.

Die Möglichkeiten, die sich durch das „Zerschneiden“ heutiger monolithischer Anlagen in Module ergeben, sind vielfältig: Modulare Anlagen verkürzen das grundlegende Anlagen-Engineering, indem sie Planung und Entwicklungsprozess einer Anlage in ein projektunabhängiges Modul-Engineering einerseits und ein zeitkritisches Anlagen-Engineering andererseits auftrennen. Sie erlauben die einfache Variation der Produktionsmenge, indem baugleiche Module in parallelen Produktionssträngen eingesetzt werden. Dies erlaubt auch auf ein Skale-Up der Prozesse aus dem Labor über das Technikum bis hin zu industriellen Produktionsprozessen zu verzichten, weil der einmal im Labor entwickelte Prozess durch ein Numbering-up auf industrielle Produktionsmengen angepasst werden kann. Auf Basis modularer Produktionsanlagen können Produktionsmengen schnell an lokale Marktgegebenheiten oder auf politische Veränderungen im Produktionsland angepasst werden. Entweder durch die Verlagerung einzelner Module oder aber durch den Transfer einer gesamten Produktionsanlage. Und schlussendlich erlauben sie Test, Einfahren und Abnahme am F&E Standort durchzuführen, um die Anlage dann an den eigentlichen Produktionsstandort zu versenden – ohne entsprechend geschulte Ingenieure am Produktionsstandort vorhalten zu müssen.

Automatisierung modularer Anlagen

Klar ist, dass solche modularen Produktionsanlagen hohe Anforderungen an die Automatisierungstechnik stellen. Sollen unterschiedliche oder gleichartige Module in einen Backbone gekoppelt, schnell wieder entfernt oder ausgetauscht werden, ist dies mit heutigen Prozessleitsystemen nur sehr bedingt möglich – zu unflexibel sind deren Programmier- und Visualisierungsumgebungen. Erforderlich ist eine Automatisierungsmethodik, die so modular ist, wie die Anlage selbst. Im Idealfall sollte das virtuelle Abbild der Produktionsanlage innerhalb des Prozessleitsystems immer der physikalischen Wirklichkeit entsprechen. Kommt ein neues Modul hinzu sollte dies ohne zusätzlichen Programmieraufwand im Prozessleitsystem abzubilden und sofort nutzbar sein – ganz im Sinne eines Plug-and-Produce. Keine Frage: Eine solche Anlagenarchitektur  erfordert einen neuen Ansatz für die Automatisierung von Anlagen – nämlich den, einer dezentralen Verarbeitungsintelligenz. Diesem Ansatz hat sich WAGO zusammen mit der TU Dresden und der Helmut-Schmidt Universität Hamburg gewidmet und im November 2014 DIMA (Dezentrale Intelligenz für Modulare Anlagen) präsentiert.

DIMA verlagert große Teile der Steuerungs- und Regelungsintelligenz in die Module. Diese stellen ihre intendierte Funktion als Dienst zur Verfügung, welcher durch andere Kommunikationsteilnehmer über eine vereinheitlichte Schnittstelle abgerufen werden kann. Die Integration der autarken Anlagenmodule erfolgt über ein in DIMA definiertes Datenmodell, welches auf einer diensteorientierten Architektur basiert.

Digitale Beschreibung

Der Vorgang der Bekanntgabe der Dienste und Bedienbilder basiert nicht auf proprietären Lösungen, sondern auf einer neuen Beschreibungsmethodik – dem Module Type Package (MTP). Es dient als digitale Beschreibung eines Anlagenmoduls und beinhaltet alle Informationen, die zur Einbindung des Moduls in die Anlage und zu seiner Bedienung erforderlich sind. Das umfasst die Beschreibung der Dienstleistung, die Variablen, die genutzte Kommunikationstechnologie für die Kommunikation zwischen der Prozessführungsebene und der Modul-SPS, eine Beschreibung der Bedienoberflächen des Moduls und zusätzliche Dokumente, wie beispielsweise die Dokumentation. Damit ist es möglich, ein für das anlagenweite Automatisierungssystem gänzlich unbekanntes Modul innerhalb weniger Minuten einzubinden.

Die Modellierung dieser Fähigkeitsbeschreibung ist der Kern von DIMA. Die Prozessfunktion des Moduls (wie zum Beispiel Reagieren eines Reaktormoduls) wird in Form eines Service oder Dienstes, also einer geschlossenen Funktion modelliert, die lediglich über seine standardisierte Schnittstelle angesprochen wird. Die Prozessführungsebene wird damit zum Dienstenutzer. Die Orchestrierung der Dienste, aller an den Backbone angeschlossenen und durch einen MTP bekanntgemachten Module, erfolgt im Engineering-Werkzeug der Prozessführungsebene. Die Abarbeitung des für diese Dienstleistung erforderlichen Programmcodes erfolgt allerdings im Modul.

Zur NAMUR-Hauptsitzung im November 2014 hat WAGO den DIMA-Ansatz vorgestellt. Im Frühjahr 2015 entschied sich die NAMUR den DIMA-Ansatz von WAGO zu übernehmen und gemeinsam mit dem ZVEI weiterzuentwickeln. 2016 arbeiten mehr als 30 Unternehmen in verschiedenen Verbänden an der Standardisierung des Module Type Packages. Ziel ist es, das von WAGO vorgestellte MTP in den Bereichen Prozessführung, Visualisierung, Alarmmanagement und Diagnose zu standardisieren. Parallel dazu hat WAGO das DIMA-Konzept weiterentwickelt und prototypisch umgesetzt. Mit dem dazu entwickelten Anlagendemonstrator konnte WAGO nicht nur beweisen, dass der MTP eines Moduls vollständig aus dem Programmcode einer SPS heraus erzeugt werden kann, sondern,  dass  durch Einlesen des MTP in ein Prozessleitsystem ein Modultausch in weniger als 2:30 min möglich ist.

Assistenzsysteme in der Fabrik – richtig informieren und anzeigen

Das Bereitstellen dieser Informationen ermöglichen Assistenzsysteme. Doch benötigen sie dafür ein oder mehrere Kommunikationsmittel zur Anzeige. Es gilt, für jeden Fall das richtige Medium auszuwählen.
Im folgenden Artikel werden solche Kommunikationsmittel in einem Prozessszenario von einem fiktiven Planer „Herrn Weber“ für eine ausländische Produktionsstätte bewertet, ausgewählt und geplant. Es werden unterschiedliche Anzeigemöglichkeiten gegeneinander abgewogen, um den Werker möglichst gut durch den Arbeitsprozess zu leiten und das Prozessergebnis sicher herzustellen.

Herausforderungen bei der Arbeitsplatzgestaltung

Als Produktionsplaner eines Automobilzulieferers stand Herr Weber bereits vor vielen Herausforderungen. Die Arbeitsplatzgestaltung im interkulturellen Umfeld stand bis jetzt nicht auf seiner Agenda. Doch soll die Produktion eines neuen Produktes ins Ausland verlagert werden. Herr Weber ist sich sicher, dass vor allem die richtige Führung der Werker eine große Rolle spielen wird, da die Mitarbeiter im neuen Werk häufig ihren Arbeitsplatz wechseln und meist auch nicht so qualifiziert sein werden.

Er weiß, dass hoch qualifizierte Facharbeiter auch bei schlechter Dokumentation in der Lage sind, Arbeitsprozesse korrekt durchzuführen. Sie denken mit. Doch kann er sich bei einer wechselnden Belegschaft im Ausland darauf verlassen? Wie wird er die Prozesssicherheit sicherstellen?

Meist führt fehlendes Prozesswissen oder Unaufmerksamkeit dazu, dass Mitarbeiter Fehler machen. Die Bereitstellung der jeweils richtigen Prozessinformationen trägt dazu bei, diesen vorzubeugen. Doch wann sind welche Informationen in welchem Umfang sinnvoll? Und behindern nicht zu viele Erläuterungen den Arbeitsfluss? Grundsätzlich will er nur so viele Informationen wie unbedingt nötig bereitstellen. Das ist Herrn Weber klar.

In der laufenden Produktion werden unterschiedliche Anzeigemöglichkeiten an das verwendete Assistenzsystem angebunden. Deshalb hat er sich eine Tabelle erstellt und wägt die einzelnen Anzeigen gegeneinander ab.

Vergleich: Gegenüberstellung einzelner Anzeigesysteme und ihrer Einsatzgebiete sowie Vor- und Nachteile in der Anwendung. Es wird ein Fazit gezogen.

Anzeigesysteme Eigenschaft Vorteil Nachteil Fazit
Signalsäulen Zustandsanzeige durch Lichtsignale in Ampelform
  • Schnelle und intuitive Aufnahme von zusätzlichen Informationen
  • Preiswert
  • Beschränkte Anzahl von Informationen, da nur rot, gelb, grün sinnvoll
Anwendung zur schnellen Übersicht über Zustände
Pick to Light Visualisierung des Eingriffsorts durch Aktivierung einer Lampe
  • Schneller Überblick
  • Schnelle Navigation
  • Verringerte Suchzeit
  • Direkte Rückmeldung durch Quittieren/Sensor
  • Nimmt dem Mitarbeiter das Denken ab
  • Beschränkung auf einen Auftrag pro Zone
Anwendung, wenn Teile leicht zu verwechseln sind
Touchscreen-Monitor mit Rechner Textbasierte Beschreibung
  • Darstellung auch komplexer Zusammenhänge
  • Hohe Dauer der Informationsaufnahme bei der ersten Aufnahme
Eignet sich vor allem für geübte Mitarbeiter
Bildbasierte Visualisierung
  • Schnelle und sprachunabhängige Vermittlung
  • Dokumentenansicht
  • Ansicht von 3D-CAD-Zeichnungen möglich
  • Aufwendige Erstellung
Sinnvolle Ergänzung von Text
Videobasierte Visualisierung
  • Zusammenhang an Informationen leicht aufnehmen
  • Abspieles des Videos verlangsamt die Produktion stark
  • Aufwendige Erstellung
Eignet sich eher für Anlernzwecke
Datenbrille Anzeigen von Bild, Test und Video
  • Ortsunabhängig
  • Hände sind frei
  • Anzeige zusätzlich zur Realität
  • Scannen möglich
  • Anzeige ist zum Teil irritierend
  • Geringe Akkuleistung
  • Können leicht abhandenkommen
Mobile Zusatzanzeige für beispielsweise Kommissionierung
Tablet Anzeigen von Bild, Test und Video
  • Ortsunabhängig
  • Scannen möglich
  • Aufnahme von Bildern möglich
  • Können behindernd wirken
  • Können leicht abhandenkommen
Mobile Anzeige für Dokumente und Daten, zum Dokumentieren
Handdaten-terminal (HDT) Anzeigen von Bild, Test und Video
  • Ortsunabhängig
  • Scannen möglich
  • Aufnahme von Bildern möglich
  • Können behindernd wirken
  • Können leicht abhandenkommen
Mobile Anzeige zum großräumigen Abarbeiten von Arbeitsaufträgen
Laser- oder Lichtprojektor Projektion auf Flächen wie Arbeitsplatz, Werkstück oder Hand
  • Put to Light wird möglich
  • Schnelle Navigation
  • Verringerte Suchzeit
  • Gefahr der Verdeckung
  • Verhältnismäßig hohe Kosten
Anwendung zur unmittelbaren Abbildung von Prozessdaten auf einer Fläche

Unterschiedliche Anzeigesysteme im Einsatz

Das Ampelsystem verschafft einen schnellen und intuitiven Überblick über den Zustand von Produkten oder Arbeitsstationen. So bedeutet ein rotes Licht an einem manuellen Montagearbeitsplatz zum Beispiel Produktionsstillstand. Grün gekennzeichnete Produkte sind IO und bedürfen keiner Nacharbeit.

Beim Entnehmen von leicht zu verwechselnden Teilen kann eine Hilfestellung durch Pick to Light erfolgen. Ein optisches Signal leuchtet am Ort der Entnahme auf. Mit zusätzlichen Sensoren lassen sich Eingriffe in einen Behälter detektieren. Auch hier kommen farbige Lichtsignale zum Tragen, durch ein rotes Lichtsignal bei Falschentnahme und ein grünes bei der richtigen.

Über das große Display eines Touchscreens mit LAN-Anbindung lassen sich stationär am Arbeitsplatz Prozessschritte text-, bildbasiert oder über ein Video darstellen und interaktiv quittieren. Mobil können Datenbrille, Tablet oder Handdatenterminal (HDT) verwendet werden. Alle mobilen Endgeräte verfügen über eine WLAN-Schnittstelle, so dass Arbeitsaufträge fabrikweit vernetzt angezeigt und abgearbeitet werden können. Ein integrierter Scanner oder Kamera erleichtert das Identifizieren und Dokumentieren entnommener oder geprüfter Teile.

Auch Lichtzeiger oder Beschriftungen auf dem Arbeitsplatz können sehr gute Unterstützungen bieten. Doch wann muss was angezeigt werden?

Es muss ein Kontext hergestellt werden

Funktionsweise Assistenzsystem
Funktionsweise Assistenzsystem

Wann welches Signal an eine der möglichen Anzeigen gesendet wird und wann was als Information zurückerwartet wird, das kann über ein Assistenzsystem mit Netzanbindung geregelt werden. Dieser Kontext ist wichtig. Verbunden mit dem Netzwerk des Unternehmens kann über ein ERP-System oder einen Scan ein Auftrag ausgelöst werden. Das Assistenzsystem erstellt daraufhin eine Arbeitsfolge, die abgearbeitet werden soll. Informationen über das Produkt und seine Variante entnimmt das System aus einer SQL-Datenbank. Je nach Arbeitsschritt wird ein Signal oder eine Nachricht ausgelöst oder erwartet. Auf diese Weise können unterschiedliche Anzeigemöglichkeiten eingebunden werden.

Es ist ein schmaler Grat zwischen Informieren und Informationsflut

Herr Weber leitet für seine Planung ab, dass sich die Anforderungen an die Prozessführung mit dem Übungsgrad des Werkers verändern. Basierend auf seinen Erfahrungen in der Produktion hat Herr Weber den Nutzen der Visualisierungsform für den Produktivitätsgrad dem Übungsgrad des Werkers gegenübergestellt.

Nutzen
Erzielter Nutzen für die Prozessausführung

Bei einer hohen Prozesskenntnis reicht das Anzeigen einer Zustandsinformation über Lichtsignale meist aus. Eine textbasierte Beschreibung von Arbeitsprozessen kann dann ebenfalls ausreichend sein. Sie setzt aber voraus, dass die Mitarbeiter diese aufnehmen können und die Beschreibungen nicht zu lang sind. Mit der Erweiterung der Darstellung um Bilder können Zusammenhänge schnell auch von niedrig qualifizierten Mitarbeitern aufgenommen werden. Für die erste Lernphase zur Eingangsqualifizierung eignen sich Videos, um den personellen Einsatz von Einweisern zu reduzieren. Sie zeigen jedoch nicht den erforderlichen Zusammenhang zum Auftrag. Herr Weber findet sie für die laufende Produktion als ungeeignet.

Er will mit dem Einarbeitungsgrad auch die Art der Informationsbereitstellung anpassen. Um die Lernkurve der Mitarbeiter zu berücksichtigen, benötigt Herr Weber flexible Anzeigemittel, mit denen er viele Visualisierungsformen darstellen kann.

Lernkurvenbezogener Einsatz bei Monitoranzeigen

Herr Weber entscheidet sich für die Darstellung von Arbeitsanweisungen für einen Monitor mit Touchscreen. Durch den Einsatz eines Touchscreens kann direkt auf dem Bildschirm quittiert werden. Maus und Tastatur werden nicht benötigt. Er verzichtet auch auf mobile Endgeräte, da diese leicht abhanden gehen können und zum Teil kurze Akkuzeiten haben.

Herr Weber möchte schnell und individuell auf Lernerfolge reagieren. Am Anfang der Qualifizierung will er Lernvideos einsetzen. Mit steigendem Übungsgrad schaltet er auf Anzeigen mit vielen Bildern um. Bei Qualitätsproblemen kann er die Visualisierungen jederzeit anpassen und aktuell halten. Weitere Reduktion der Anzeigemöglichkeit erfolgt dann mit einem hohen Übungsgrad, bis schlussendlich das Anzeigen von Dokumenten genügen könnte.

Der Vorteil von digitalen Assistenzsystemen ist, dass neben der bild- und textbasierten Visualisierung von Arbeitsprozessen auch einzelnen Arbeitsschritten Dokumente zugewiesen werden können, die in aktueller Form auf dem Server liegen. Dies erleichtert die Pflege von Prozessdaten. So kann auch die Sprache schnell umgeschaltet und auf die Landessprache eingerichtet werden.

Vollbildanzeige
Vollbildanzeige
Dokumentenanzeige
Dokumentenanzeige

Absicherung der Teileentnahme

Den Qualifikationsgrad der zukünftigen Mitarbeiter schätzt Herr Weber als niedrig bis mittel ein. Aus diesem Grund möchte er die Prozesse überwachen und sicherstellen, dass die richtigen Bauteile entnommen und vor allem nicht vergessen werden. Er entscheidet sich für den Einsatz von Pick to Light in Kombination mit dem bereits ausgewählten Touchscreen-Monitor. Durch das Quittieren über Taste oder einen Sensor erhält er Rückmeldung über die Entnahme eines Bauteils. Darüber hinaus werden auch Suchzeiten reduziert.

Geräteplan
Geräteplan für die Anwendung

Durch das selbstständige Konfigurieren unabhängig bleiben

Zusammenfassend stellt Herr Weber fest, dass er die Situation am Zielort noch nicht abschließend einschätzen kann und somit ein System braucht, das leicht zu konfigurieren ist und bei Bedarf jederzeit erweitert werden kann.

Sollte er später eine Rückverfolgbarkeit der Prozesse benötigen, so kann er seinen Aufbau um einen Server erweitern. Um unabhängig zu bleiben, legt er besonderen Wert auf eine gute Dokumentation des Systems. Mit grafischen Anleitungen, sogenannten „Quicksteps“, sind seine Mitarbeiter in der Lage, das System selbstständig aufzubauen und einzurichten. Wenn er nicht weiterkommt, benötigt er weltweiten Zugriff auf Techniker, die er auch über eine 24-Stunden Hotline kontaktieren kann.

Damit gelingt es Herrn Weber, seine Mitarbeiter auch im ausländischen Werk gut zu informieren und sicher durch den Prozess zu leiten.

Industrie 4.0 erfordert Sales 4.0

Eine Studie des Fraunhofer Instituts und der BITKOM zum Thema „Industry 4.0“ zeigt, dass durch den Trend zu Industrie 4.0 und Internet of Things alleine in 6 Marktsegmenten in Deutschland bis 2025 78 Mrd. Euro an zusätzlichem Geschäftspotential realisiert werden können. Das entspricht einer jährlichen Wachstumsrate von 1.7%.

Deutschland, die Schweiz und weitere europäische Länder sind regelmässig vorne mit dabei, wenn es um Entwicklungen und um Erfindungen geht.
Beim Ausschöpfen der Geschäftspotentiale daraus hapert es – Zukunfts-Themen werden oft in Ländern ausserhalb Europas besetzt oder schlicht „abgesogen“. Das volkswirtschaftliche Potential bleibt damit in Europa ungenutzt.
 
Dies führt dazu, dass die Wachstumsraten in Asien und den USA höher sind als in Europa und Schlüssel-Kompetenzen, Technologien und Ressourcen wandern ab. Können wir uns das auf Dauer leisten?

Was daran interessiert, sind die Gründe, die dazu führen. Wie immer bei solch komplexen Themen finden sich dafür keine mono-kausalen Ursachen.  

Ein offensichtlicher Unterschied wird jedoch kulturell bedingt bei den Themen Führungsarbeit und Leadership sichtbar – Europa scheint bei Anbietern zu „shoppen“, hat Bedenken und sieht Risiken, rennt Trends, Begriffen, Studien und Universitäten hinterher und die eigene Vision zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit und des Kundennutzens bleibt (zu) oft auf der Strecke. Wer woanders abschreibt, wenig entscheidet und den aktuellen Geschäftserfolg verwaltet, arbeitet meist profitabel, geht wenig Risiko ein und kann sich immer auf jemanden berufen. Ein Abbruch eines wenig erfolgreichen Vorhabens wird hierzuland als Scheitern und als Makel angesehen. 

In Asien werden zwischenzeitlich hungrig langfristige Ziele und ein volkswirtschaftlicher Aufstieg verfolgt und gezielt Schlüsseltechnologien übernommen.

Die USA gehen Risiken mit neuen, oft disruptiven Geschäftsmodellen ein. Ein potentielles Scheitern wird dabei in Kauf genommen, gehört dazu und wird nicht als Makel angesehen.     

Wer als Entscheider und Unternehmer in Europa langfristig überleben will tut gut daran, nicht nur „Buzzwords“ abzuschreiben sondern selber zu denken und sich Gedanken zu machen, was in der aktuellen Situation wirklich zu einem gesteigerten Kundennutzen und zu einem realen Wettbewerbsvorteil führt.    

Wo anfangen – wie vorgehen – Empfehlungen aus der Praxis 

In der Praxis ist ein goldener Mittelweg möglich: Starten Sie mit Win- und Loss-Analysen im Vertrieb und arbeiten Sie ohne Scheuklappen die wahren Gründe für einen verpassten Kundennutzen heraus. Wundern Sie sich nicht, wenn sich Herausforderungen zeigen, die oft nur abteilungs-übergreifend gelöst werden können z.B. liegen die wahren Gründe für Auftragsverluste oft im Service oder im Produkte-Management.

Dann arbeiten Sie mit Ihren Kunden bei der Erarbeitung von Geschäftsmodellen und Business Cases und kunden- / branchenspezifischen Lösungen zusammen und identifizieren  Sie erweiterten Kundennutzen. Stellen Sie Ihr bisheriges Geschäftsmodell auf die Probe.  

Im nächsten Schritt schaffen Sie bei Ihnen intern die Rahmenbedingungen. Im Kern geht es dabei meist um Change Themen um Aufbruch zu schaffen und um die Stakeholder, die für eine erfolgreiche Umsetzung benötigt werden. Wer eine Vision hat und diese teilt, findet meist Schlüsselpersonen in der eigenen Unternehmung, die mitziehen.  

Dann folgt die Umsetzung bzw. die Optimierung. Diese lässt sich meist nur abteilungsübergreifend erfolgreich und nachhaltig bewältigen.  Die Herausforderung liegt darin, Ressourcen, die bisher fast ausschliesslich in Produkte- oder Abteilungs- Silos reaktiv und ausführend gearbeitet haben, proaktiv in einer Projektstruktur auf ein gemeinsames Ziel und den Kunden auszurichten.   

Bleiben Sie kontinuierlich dran. Industrie 4.0 / IoT ist nichts grundlegend Neues sondern lediglich die weitere Entwicklung der Industrialisierung, der Automatisierung und der Lösungen und Systeme. Viele kleine evolutionäre und sinnvolle Schritte machen in der Summe eine Revolution und erhalten oder steigern die Wettbewerbsfähigkeit. Wettbewerb findet nicht nur zwischen Branchen- oder Firmen sondern global statt. Überleben werden nicht nur die Grössten und Stärksten sondern die Agilsten. 

Fazit: In ausgetretenen Pfaden lässt sich schwer überholen! 

Industrielle IoT Adapter und Industrie 4.0

Der Grund dafür liegt unter anderem darin, dass der Eingriff in den laufenden Betrieb vermieden werden soll. Die Maschinen müssen also nachträglich so befähigt werden, dass die Nutzer einfach einen Adapter nachrüsten, mit dem die Maschine Daten nach außen kommunizieren kann. Adapter, Box, Gateway, Middleware oder schlicht: „Kästchen“ – dies sind nur einige der Schlagworte mit denen aktuell Nachrüstlösungen für Industrie 4.0 oder auch industrielle IoT-Adapter (IIoT-Adapter) beworben werden. Trotz unterschiedlicher Marketing-Botschaften und Eigenschaften haben die Geräte oder Softwarelösungen aber viel gemeinsam.

Das Ziel: Interoperabilität

Laut der Studie „Cisco® Visual Networking Index (Cisco VNI)“ [1], [2] sollen im Jahr 2020 26.3 Milliarden Geräte – darunter auch 46 % Maschinen – weltweit vernetzt sein. Im Produktionsumfeld bedeutet dies nicht nur die Ausrüstung neuer Geräte und Maschinen für diesen Anwendungsfall, sondern vor allem in der kommenden Zeit die Nachrüstung bestehender Produktionssysteme. Daher sind viele Anwender auf der Suche nach DEM Standard, DEM Produkt oder DER Lösung. Diese ist heute aber nicht in Sicht und auf Grund der vorherrschenden Rahmenbedingungen seitens Hardware, Software, Protokollen, Tools, etc. nicht realistisch. Dennoch muss eine an die Situation und Umgebung angepasste Interoperabilität das Ziel sein.

Voraussetzung: Vernetzung und Verständnis

Damit die Interoperabilität, die im Rahmen von Industrie 4.0 gefordert wird, gelingt und in der Praxis umgesetzt werden kann, sind allerdings verschiedene Voraussetzungen zu erfüllen. Einerseits muss der Zugang zu den Beteiligten gewährleistet werden, es muss also geregelt sein, wie die Interaktion und Kollaboration mit den Partnern erfolgt. Dies beinhaltet sowohl die Kommunikation, als auch das Management der Beschreibungsdaten inklusive wichtiger Grundlagen wie z.B. die IT-Security. Hier kommt häufig die OPC Unified Architecture ins Spiel, die in der IEC 62541 international standardisiert ist. Damit diese aber mit existierenden Maschinen und Anlagen genutzt werden kann, muss eine Umsetzung zu vorhandenen Protokollen wie z.B. Modbus, CanOpen, Profinet, Profibus, IOLink oder auch Ethercat erfolgen.

Die Informationen, die zwischen den Beteiligten ausgetauscht werden, müssen aber auch verstanden und genutzt werden. Eine semantische Beschreibung der Maschinen und Produktionsanlagen ist hierfür nötig. Dieses einheitliche Verständnis lässt sich nicht nur durch eine einzige Sprache erreichen, da diese in der Praxis auf Grund der Vielfalt an verschiedenen Herstellern, Einsatzgebieten und Domänen nicht realistisch ist. Dennoch können hier vereinheitlichte Informationen, z.B. auf Basis des Datenaustauschformats AutomationML (IEC 62714) dazu beitragen, das Engineering der Maschinen und Anlagen effizienter zu gestalten. Dadurch können Kosten gespart und Prozesse optimiert werden. Diese Modelle müssen zu Gunsten der Nutzbarkeit selbsterklärend sein, d.h. nicht nur die reinen Nutzdaten, sondern ebenfalls die zu Grunde liegenden „Bibliotheken“ und Typ-Beschreibungen und die Semantik enthalten.

Die beiden genannten Standards (AutomationML und OPC UA) sind aufstrebende Kandidaten für das zukünftige Engineering von Neuanlagen. Schon heute ist die Erzeugung und Auslieferung eines digitalen Anlagenmodells in vielen Ausschreibungen von Neuanlagen zu finden.

Der Nutzen: Effizienz und Transparenz

Für die Engineering-Phase können IoT-Adapter, die die Vernetzung und das Verständnis sicherstellen, dazu beitragen, die so gelieferten bzw. erfassten Daten und Informationen für die Konfiguration im Sinne eines Plug-and-work zu nutzen und die Effizienz im Engineering zu steigern. Anwendungsmöglichkeiten sind hier eine schnellere Inbetriebnahme, das Mitliefern der Doku zur Maschine oder Anlage, sowie die Nutzung der Daten zum Engineering anderer Systeme, z.B. MES und Visualisierung.

In der Betriebs-Phase können die erfassten Prozessinformationen in Verbindung mit den bereit gestellten Modellen der Maschinen und Anlagen für Transparenz sorgen. Dies beinhaltet genauere Ausfallprognosen und vorbeugende Wartung (auf Basis der Betriebsdaten), aber auch einen schnellen und kundenfreundlichen Zugriff auf ausgelieferte Maschinen und Anlagen.

All-in-one-enabler for smart production

Um die Vorteile der Vernetzung und des modellgetriebenen Engineerings auch bei Bestandssystemen nutzen zu können, bietet das Fraunhofer IOSB in Kooperation mit der Firma Codewerk gemeinsam eine Lösung an:
den Plug-and-work Cube, ein flexibel erweiterbarer und modell-basierter Datensammler und -konverter.

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Bild: Vernetzung und Verständnis ©Fraunhofer IOSB

Er basiert auf Industrie-Hardware und aktuellen internationalen Standards, arbeitet modellbasiert, ist flexibel erweiterbar und mit zahlreichen Zusatz-Diensten kombinierbar. Bei vielen Anlagen ist die Anbindung rückwirkungsfrei und ohne Änderung des Steuerungsprogramms möglich, d.h. er beeinflusst den normalen Prozessablauf nicht und die Anlage muss nicht neu abgenommen werden.

Internationale Standards

Der Plug-and-work Cube beinhaltet einen aggregierenden OPC-UA Server mit AutomationML „im Bauch“. Das Abbild der Produktionskomponenten steckt also als Informationsmodell nach der OPC UA Companion Specification »OPC Unified Architecture for AutomationML« [3] im Plug-and-work Cube. Dieser kann automatisch seinen Adressraum mittels Informationsmodell (AutomationML, IEC 62714) aufbauen und bietet eine vereinheitlichte Kommunikation nach außen (OPC UA, IEC 62541), z.B. zum MES. Durch die Möglichkeit zur Einbindung mehrerer Kanäle kann die Prozessankopplung realisiert werden, z. B. die Anbindung an mehrere Steuerungen. Die Möglichkeiten, z.B. die Performanz, sind dabei abhängig von verschiedenen Faktoren, wie z.B. der Anzahl der SPS-Variablen und dem Abfragezyklus zur SPS. Weiterhin existieren die folgenden Kanäle: OPC UA Client, Siemens S7, ODBC, OPC DA. Weitere Kanäle können auf Anfrage integriert werden.

Industrie-Hardware

Der Plug-and-work Cube wird auf Basis eines kompakten SIMATIC Industrie-PCs (IPC227E) mit dem Betriebssystem Windows entwickelt.

Zusatz-Dienste

Weitere Dienste können in Zusammenhang mit dem Plug-and-work Cube von anderen Systemen mit Windows-Betriebssystem, wie z.B. der Engineering-Station oder dem Bediener-PC, genutzt werden. So zum Beispiel die Generierung von WinCC oder ProVis.Visu Visualisierung (Bilder) auf Basis des AutomationML Modells der Produktionskomponenten inkl. Kopplung an den aggregierenden OPC UA Server auf dem Plug-and-work Cube.

Auch die Konvertierung von AutomationMLModellen in die XML-Repräsentation der OPC UA Informationsmodelle nach den Regeln der OPC UA Companion Specification »OPC Unified Architecture for AutomationML« kann als Dienst erfolgen.

Weiterhin können zur Erstellung der benötigten AutomationML-Modelle verschiedene Assistenztools eingesetzt werden. Dies sind unter anderem:

  • Plugins für den offiziellen AutomationML-Editor, z.B. zur geführten Erstellung von AutomationML-Modellen nach individuellen Vorgaben oder zur Zusammenführung mehrerer AutomationML-Modelle
  • Prüfung der Modelle auf Konformität zur IEC Spezifikation IEC62714-1, sowie den zugehörigen XML-Schemata, sowie Hinweise zur Korrektur der Modelle und Autokorrekturmechanismen bei Abweichungen von der Spezifi kation
  • Importfunktionalität für weitere toolspezifische Schnittstellen, z. B. Grafikdaten (Format DXF), CSV,XML, Excel, Datenbank, API, …)

 

Die Partner

Das Fraunhofer IOSB befasst sich bereits seit Jahren mit Forschung, Standardisierung und Industrieanwendungen mit dem Thema Plug-and-work (http://plugandwork.fraunhofer.de/) in der Produktion. Die Idee: Produktionskomponenten in Produktionssysteme einfach und sicher integrieren – nach dem Vorbild USB. Ganz so leicht wie im Office-Umfeld ist dies in der Produktion allerdings auf Grund von Heterogenität und Komplexität nicht realisierbar.

Im Umfeld der verschiedenen industriellen Kommunikationsprotokolle und -mechanismen hat die Firma Codewerk aus Karlsruhe langjährige und tiefgreifende Erfahrung. So wurden für die verschiedenen Datenquellen innerhalb industrieller Anlagen (z.B. SPS-Steuerungen, Panels, SCADA-Systeme…) bereits viele Anbindungen realisiert, die die erforderlichen Daten effizient und leistungsfähig bereitstellen.

Hilfen für Anwender

Die am Markt verfügbaren Lösungen an Adaptern, Boxen, Gateways, Middleware, also industriellen IoT-Adaptern, sind für Anwender meist schlecht vergleichbar. Häufig sind aber auch die Auswahlkriterien nicht klar. Am Fraunhofer IOSB sind die Wissenschaftler in der vergangenen Zeit in zahlreichen Projekten auf den Einsatz von Adaptern, Gateways, Boxen, etc. (z.B. die Nutzung von Raspberry PIs oder spezielle Industrie-Lösungen) gestoßen. Daher sollen Nutzeranforderungen für solche IoT-Adapter mit Hilfe einer Umfrage verifiziert werden. Die Teilnehme an der Befragung ist anonym. Das Ausfüllen des Fragebogens nimmt etwa 5-10 Minuten in Anspruch. Die Umfrage, die unter anderem im Rahmen des SecurePLUGandWORK-Projekts (www.secureplugandwork.de) entwickelt wurde) ist bis Ende September unter http://bit.ly/2al7BXi verfügbar. Die Auswertung der Umfrage wird im Nachgang veröffentlicht.

Weiterhin ist die Erarbeitung einer Übersicht am Markt verfügbarer Industrie-Lösungen geplant. Hierfür wird das Fraunhofer IOSB sich direkt an die Hersteller solcher Lösungen wenden.

Das Ziel ist es, die Überschaubarkeit und Anwendbarkeit zu verbessern, so dass Industrie 4.0 noch besser, schneller, leichter, weitreichender ein- und umgesetzt wird.

Autoren des Beitrags: Miriam Schleipen, Peter Hensel, Olaf Sauer

Literatur

[1]       http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/visual-networking-index-vni/complete-white-paper-c11-481360.html

[2]       http://www.cisco.com/c/m/en_us/solutions/service-provider/vni-forecast-highlights.html

[3]          OPC Unified Architecture for AutomationML, OPC UA Companion Specification, https://opcfoundation.org/developer-tools/specifications-unified-architecture/opc-unified-architecture-for-automationml/, February, 2016.

Ohne IT-Sicherheit kein Internet der Dinge

Ob Produktion, Gesundheitswesen, Energie oder Transport – das IoT hält derzeit in zahlreichen Branchen Einzug, die zusammen fast zwei Drittel des globalen Bruttoinlandsprodukts erwirtschaften. Unter dem Schlagwort Industrie 4.0 machen sich hierzulande vor allem Unternehmen der Fertigungsindustrie die zunehmende Reife der IoT-Technologien zunutze. Politisch steht die Förderung der Digitalisierung ganz oben auf der Agenda. Im vergangenen Jahr hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der „Digitalen Strategie 2025“ mehrere sogenannte Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren benannt, die vor allem kleinere und mittlere Unternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktionsprozesse unterstützen.

Hauptknackpunkt: Sicherheit des IoT

Während diese Entwicklung völlig neue Möglichkeiten für Unternehmen und Gesellschaft verspricht, werden jedoch auch zahlreiche Schwachstellen und Sicherheitsrisiken deutlich. Das IoT abzusichern, stellt Unternehmen vor große Herausforderungen. Denn allzu oft wird das Thema Sicherheit erst nachgelagert, als Technologiefolge fokussiert: Zuerst werden die neuen Technologien implementiert und erst im Nachhinein werden die erforderlichen Maßnahmen ergriffen, um sie vor cyberkriminellen Angriffen zu schützen. Hintergrund ist das hohe Innovationstempo und der steigende Wettbewerbsdruck, unter dem die meisten Unternehmen stehen. Die Folge sind Sicherheitslücken und Schwachstellen, die zunehmend professionell organisierte und kommerziell ausgerichtete Cyberkriminelle ausnutzen, um großen wirtschaftlichen Schaden anzurichten.

Bild: FFPR
Bild: HCL Technologies

IoT vergrößert Angriffsfläche um ein Vielfaches

Mit der stark zunehmenden Vernetzung im IoT entstehen für Unternehmen nicht nur neue Chancen, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern – sie machen sich dadurch auch angreifbar. Kernziel der Industrie 4.0 ist es, in der Produktion alle Anlagen, Maschinen, Werkstücke, Werkzeuge und Materialien mit Sensoren und eigenen Identitäten auszustatten und diese zu vernetzen, damit sie miteinander kommunizieren und die Produktion auf diese Weise automatisch steuern können. Dadurch entstehen unvorstellbar große Datenströme – die von Cyberkriminellen über die Vielzahl neu vernetzter Endgeräte angezapft werden können. Laut Gartner waren im vergangenen Jahr 4,9 Milliarden Geräte vernetzt. Bis 2020 sind es schätzungsweise 26 Milliarden – 26 Milliarden potenzielle Angriffsziele, über die Hacker Unternehmensnetze infiltrieren können.

Vor internen und externen Gefahren schützen

Daher müssen die ersten Maßnahmen dahin zielen, potenzielle Schwachstellen und Angreifer zu ermitteln. Dabei gibt es grundsätzlich zwei Kategorien:

  1. passive Angreifer, die Sicherheitslücken in IoT-Geräten und Netzwerken ausnutzen, um vertrauliche Daten – etwa Geschäftszahlen, Produktentwicklungen oder Ähnliches – zu stehlen. Diese Angriffe sind meist schwer zu erkennen, da sie häufig von internen Quellen ausgehen. Daher sollten Unternehmen ihre Mitarbeiter sensibilisieren und informieren, wie sie zur Sicherheit des gesamten Unternehmens beitragen können.
  2. aktive Angreifer, die IoT-Geräte und Netzwerke per Sybil- oder Distributed Denial of Service (DDoS)-Attacken angreifen. Ihr Ziel ist es, den Geschäftsbetrieb zu stören und bestimmte Anlagen oder Maschinen lahm zu legen. Diese Angriffe können schwerwiegende, teilweise sogar lebensgefährliche Folgen haben, wenn es sich beispielsweise um medizinische Geräte im Krankenhaus handelt. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hatte von einem solchen Angriff mit fatalen Folgen berichtet: Hacker verschafften sich mittels ausgefeilter Phishing-Taktiken Zugriff zum Netzwerk eines Stahlwerks. Dadurch konnten sie die Steuerung eines Hochofens manipulieren, sodass sich dieser nicht mehr herunterfahren ließ. Dies führte zu massiven Schäden in der Gießerei.

 

Sicherheit geht vor

Daher ist es für IoT-Projekte zwingend notwendig, sie von Anfang an auf Basis einer sicheren Infrastruktur aufzubauen. Dazu zählen neben der Einhaltung von Branchenrichtlinien, wie sie beispielsweise auch vom BSI empfohlen werden, auch regelmäßige Penetrationstests, die Unternehmen frühzeitig auf potenzielle Schwachstellen aufmerksam machen. Entscheidend ist dabei, dass die neuen Sicherheitsstrukturen sämtliche virtuellen und physischen Elemente abdecken, von der Authentifizierung auf Geräteebene bis hin zu Anwendungssicherheit und Datenschutz. Die Herausforderung, die jedes Unternehmen für sich lösen muss, ist es, ein individuelles, umfassendes Sicherheitskonzept zu entwickeln. Denn universelle Pauschallösungen für IoT-Sicherheit gibt es nicht.

Modernes Energiemanagement für die Tiefkühltorte

Tiefgekühlte Backwaren in alle Welt

Die Conditorei Coppenrath & Wiese wurde 1975 von dem Kaufmann Coppenrath und dem Konditor Wiese gegründet. Ihre – damals revolutionäre – Idee war es, Torten und Kuchen herzustellen, um sie in Lebensmittelläden überall in Deutschland zu verkaufen. Um dies zu ermöglichen, hat man bei Coppenrath & Wiese die Produkte gleich nach der Herstellung schockgefrostet. Heute werden die ausschließlich in Deutschland produzierten Backwaren dank ausgefeilter Tiefkühltechnik sogar in alle Welt exportiert.

So arbeitet das intelligente Energiesystem.
So arbeitet das intelligente Energiesystem.

Ressourcenschonend und kostenoptimiert

Coppenrath & Wiese wollte bei der energieintensiven Produktion von Tiefkühlprodukten einmal mehr Maßstäbe setzen – und den Verbrauch an elektrischer Energie, Gas und Wasser in den nächsten Jahren weiter reduzieren. Das erklärte Ziel: eine möglichst ressourcenschonende, kostenoptimierte Produktion, um auch zukünftig qualitativ hochwertige Produkte umweltverträglich fertigen und mit einem guten Preis-/Leistungs-Verhältnis anbieten zu können. So fiel bei Coppenrath & Wiese die Entscheidung für das vollständig webbasierte und hochmoderne Energiemanagementsystem von WEBfactory. WEBfactory i4Energy sorgt für die Erfassung, Aufbereitung und Visualisierung aller relevanten Messdaten der gesamten Produktion – zur Abbildung der Energie- sowie Medienverbräuche – und bietet gleichzeitig noch die Möglichkeit zur Kostenabrechnung. Das i4Energy System wird in Osnabrück im werkseigenen Rechenzentrum von Coppenrath & Wiese gehostet, läuft prinzipiell aber auch in einer Private Cloud bzw. auf den Servern bei WEBfactory.

Moderne Standardsoftware

i4Energy ist ein gelungenes Beispiel für ein proaktives Energiemanagement-System. Die WEBfactory GmbH aus Buchen im Odenwald ist ein renommierter Anbieter von Standardsoftware für die Überwachung und Steuerung von Maschinen und Industrieanlagen sowie für die Onlineanalyse und -auswertung von Produktionsdaten: Funktionen, die man heute gern unter dem Dachbegriff Industrie 4.0 fasst. i4Energy, das als Modul zur großen WEBfactory i4 Plattform gehört, ist trotz seiner Leistungsfähigkeit sehr übersichtlich, flexibel und einfach zu handhaben. Das Energiemanagementsystem lässt sich an unterschiedlichste Anforderungen anpassen und kommuniziert mit praktisch allen am Markt verfügbaren Steuerungen, und für fast alle gängigen Messgeräte sind geeignete Schnittstellenadapter integriert. i4Energy gestattet ein Energiemanagement nahezu in Echtzeit. Moderne Nutzeroberflächen, die dem Siegeszug der Touchscreens Rechnung tragen, sorgen zudem für eine einfache, intuitive Bedienbarkeit.

Ein Praxisbeispiel mit vielen Tausend Messstellen

Wie alle Module der WEBfactory i4 Plattform nutzt auch i4Energy moderne HTML5-Technologie – und ist damit von Betriebssystemen und Endgeräten unabhängig: HTML5-Applikationen funktionieren in allen aktuellen Webbrowsern. So haben die Anwender maximale Flexibilität bei der Wahl des Endgeräts, ob Notebook, Tablet oder Smartphone. Die Auswertungen und Darstellungen in i4Energy lassen sich zudem sehr gut an spezifische Erfordernisse und Wünsche der Anwender anpassen – und nach oben gibt es so gut wie keine Beschränkungen. Für das Energiemanagement lassen sich ohne Weiteres viele tausend Messstellen erfassen und auswerten. Nicht zuletzt sind dadurch auch größere Unternehmen mit komplexen Strukturen und verteilten Produktionsstandorten in der Lage, ihre Energiekosten deutlich zu senken. Etliche Anwender der i4 Plattform und ihrer Module kommen aus der Fertigungsindustrie, viele aus dem Automotive-Bereich, aber das Beispiel Coppenrath & Wiese macht deutlich, wie sinnvoll modernes Energiemanagement auch für einen Lebensmittelhersteller sein kann.

Ressourcenschonung und Kostensenkung

i4Energy macht ein sorgfältig geplantes, gut durchdachtes Management der Medienverbräuche möglich, dient der Identifizierung und Umsetzung wirksamer Energiesparmaßnahmen in der Produktion und sorgt dafür, dass Anwender nachhaltige Erfolge erzielen. So lassen sich gleich mehrere Ziele gleichzeitig realisieren: Ressourcenschonung, Klimaschutz und Kostensenkung – bei gleichzeitiger Sicherstellung des Strom- und Medienbedarfs der jeweiligen Verbraucher. Als proaktives Energiemanagementsystem erfasst i4Energy eine Vielzahl von Daten direkt von unterschiedlichen Verbrauchern, Erzeugern und Energiespeichern nahezu in Echtzeit. Das System wertet sie aus und kann sie mithilfe hinterlegter Algorithmen optimal miteinander vernetzen. Auf Basis dieser Erkenntnisse lassen sich Spitzenlast, Verbrauch und Kosten nachhaltig reduzieren.

Erfassen, Aufbereiten, Visualisieren

Dank ihres neuen Energiemanagementsystems haben die Energieverantwortlichen bei Coppenrath & Wiese nun jederzeit alle relevanten Werte im Blick: die aktuellen Messwerte ebenso wie Abweichungen zu bestimmten Zielvorgaben. Ausgangspunkt sind aussagekräftige Übersichtsbilder in i4Energy, die – nach dem sogenannten Drill-down-Prinzip – einfach per Mausklick bis hinunter zu Detaildarstellungen verfeinert werden können. Wählt man beispielsweise in der Übersichtsmaske den seitlichen Button „Energie“, lässt sich der Verbrauch nach Medium (Strom, Wärme, Gas oder Wasser) weiter spezifizieren und gegebenenfalls bis auf Zählerebene herunterbrechen. Genauso kann man Verbräuche auch nach Produktionslinien, einzelnen Verbrauchern bzw. Gebäuden sortieren. Neben den klassischen Säulen-, Kuchen- und Liniendiagrammen, mit denen Verbräuche, Kosten und CO2-Bilanzen visualisiert werden, sind bei der Darstellung der Messwerte in i4Energy auch anspruchsvollere oder individuell gestaltete Dashboards möglich. Die Anordnung und Gruppierung der Dashboards werden in hierarchischen Baumstrukturen frei organisiert. Dadurch lassen sich die unterschiedlichsten Aggregationsstufen abbilden: wie zum Beispiel Energiekosten pro Stunde, Monat und Jahr, der Energieverbrauch bezogen auf die einzelnen Produktionslinien oder die Energiekosten pro Tonne Teig. Gemäß seinen Zugriffsrechten werden dem einzelnen Benutzer dabei immer nur die Auswahlmöglichkeiten angeboten, die für ihn wirklich relevant sind und für die er die entsprechende Berechtigung besitzt.

Praxisgerechte Auswertung

Bei der Auswertung in i4Energy können Anwender jederzeit spezifische Gegebenheiten berücksichtigen, zum Beispiel hinterlegte Geodaten, die jeweiligen Nutzflächen oder sogar die aktuellen Außentemperaturen. Die Messwerte werden vom System dann mit entsprechenden mathematischen Formeln verknüpft und grafisch dargestellt. Das Resultat sind Werte, die sinnvoll miteinander vergleichbar sind und sich für Kennzahlenvergleiche (KPI) unterschiedlicher Objekte nutzen lassen. In die Berechnung dieser dynamischen KPIs kann i4Energy auch externe Daten einbeziehen, etwa aus Produktionsprogrammen oder dem ERP-System. Dadurch lassen sich Optimierungsmaßnahmen bei Coppenrath & Wiese jetzt sehr gezielt einleiten, da quasi in Echtzeit zu sehen ist, wo welche Werte gegebenenfalls aus dem Ruder laufen und vorgegebene Grenzwerte überschritten werden könnten.

Bedarfsgerechtes Reporting

Auch durch zahlreiche weitere Funktionen unterstützt das System die Energieverantwortlichen bei Coppenrath & Wiese: etwa durch Sankey-Diagramme oder Jahresdauerkennlinien, die bis zu einem Zeitraum von drei Jahren genau zeigen, wann der Verbrauch wie hoch war. Auch ein Blick in die aktuellen und historischen Online-Alarmmeldungen ist möglich. Anwender können sich Störungen als interaktive Liste mit vielfältigen Sortier- und Gruppierfunktionen anzeigen lassen. Und der Report-Server gestattet es, beliebig viele interaktive, tabellarische, grafische oder Freiformberichte zu erstellen. Diese Berichte können – ganz dem Bedarf des Benutzers oder der Benutzergruppe entsprechend – knapp und übersichtlich sein oder auch eine umfangreiche Datenvisualisierung umfassen. Auch ein Export in Excel oder CSV für die Weiterverarbeitung in anderen Programmen wird vom System unterstützt.

Maßnahmen für die Zukunft planen und umsetzen

Noch eine weitere Möglichkeit von i4Energy weiß man bei der Conditorei Coppenrath & Wiese zu schätzen: Mit dem System können auch vielversprechende Energiemanagement-Maßnahmen für die Zukunft geplant und verwaltet werden. Mögliche Einsparpotenziale bleiben dank des Systems gleichsam im Hinterkopf und lassen sich dann zu gegebener Zeit prüfen und bei Bedarf umsetzen. Bei Coppenrath & Wiese will man jedenfalls auch in Zukunft die Herstellung der tiefgekühlten Backwaren kontinuierlich optimieren und die Nachhaltigkeit der Produktion weiter steigern. Nachhaltiges Energiemanagement kennt keinen Stillstand.

 

Die vier häufigsten Missverständnisse unter Cloudnutzern

Das fortschrittsfeindliche Werk von wirtschaftsfremden Bürokraten? Oder eine notwendige Modernisierung veralteter Regelungen? Die neue Datenschutz-Grundverordnung der Europäischen Union hat für einige Kontroversen gesorgt. Nun ist sie allerdings beschlossen und in Kraft getreten – mit einer Übergangsfrist bis Mai 2018. Sie ersetzt die längst eingestaubte EU-Datenschutzrichtlinie aus dem Jahr 1995. Doch was das genau bedeutet und was sich ändern wird, ist nicht jedem bewusst.

Das neue Gesetz wurde nicht zuletzt mit dem Ziel verabschiedet, den Datenschutz im digitalen Zeitalter klarer zu gestalten. Gerade auch für Cloudnutzer soll in Zukunft eindeutiger sein, was erlaubt ist und was nicht. Zunächst einmal erreichen die neuen Regelungen jedoch das genaue Gegenteil: Sie sorgen für zusätzliche Verwirrung, wie nun mit Daten in der Cloud umgegangen werden soll.

Deshalb räumen wir im Folgenden mit den vier häufigsten Missverständnissen auf:

Missverständnis Nr. 1: Die Datenschutz-Grundverordnung verbietet Unternehmen, personenbezogene Daten in der Cloud zu speichern

Was müssen Unternehmen beachten, die personenbezogene Daten erheben, archivieren und verarbeiten? Dass sie in Zukunft vollends auf Cloud-Services und SaaS verzichten müssen, ist natürlich eine Fehlinformation. Es besteht neuerdings jedoch die Pflicht, den Datenaustausch mit der Cloud exakt zu dokumentieren. Außerdem sollen Unternehmen „geeignete technische und organisatorische Maßnahmen“ ergreifen, um die unrechtmäßige Verarbeitung personenbezogener Daten und vergleichbares Fehlverhalten zu verhindern. Im Hinblick auf Daten, die nicht als personenbezogen klassifiziert werden können, ist die Richtlinie übrigens weniger strikt – spezifische Maßnahmen oder Vorkehrungen werden hier nicht gefordert.

Missverständnis Nr. 2: Unternehmen aus der Europäischen Union dürfen fortan keine Verträge mehr mit Cloud- oder SaaS-Anbietern abschließen

Die herrschende Verwirrung hat einige Unternehmen dazu bewogen, von Verträgen mit SaaS- und Cloud-Providern vorerst Abstand zu nehmen. Sie verzichten damit auf eine der wichtigsten Innovationen des digitalen Zeitalters – und das letztlich grundlos. Denn entscheidend ist lediglich, dass Unternehmen personenbezogene Daten in der Cloud angemessen schützen und den Datenaustausch dokumentieren. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, steht der Nutzung entsprechender Services nichts im Weg.

Missverständnis Nr. 3: Unternehmen, die Daten in der Cloud speichern, erwartet eine Strafe

Wer in der Cloud mit personenbezogenen Daten hantiert, dabei seine Sorgfaltspflicht verletzt und dann Opfer eines Datendiebstahls wird, den erwartet tatsächlich eine Strafe. Sofern diese drei Bedingungen jedoch nicht gleichzeitig gegeben sind, haben Unternehmen nichts zu befürchten. Das einfache Speichern von Daten in der Cloud ist selbstverständlich nicht verboten und wird auch nicht bestraft.

Missverständnis Nr. 4: Kommt es zu einem Datendiebstahl, sehen Cloudnutzer hohen Geldstrafen entgegen

Die neue Datenschutz-Grundverordnung verlangt von Unternehmen, geeignete Maßnahmen zu ergreifen um sicherzustellen, dass alle persönlichen Daten in der Cloud ausreichend geschützt sind. Kommen sie dieser Verpflichtung nicht nach, erwarten sie im Falle einer Kompromittierung der Daten tatsächlich schwerwiegende Geldstrafen. Wer unverschuldet Opfer eines Datendiebstahls wird, hat jedoch keine zusätzliche Bestrafung zu befürchten. Es reicht deshalb aus, in Zukunft ein verstärktes Augenmerk auf Sicherheit zu legen.

Fazit: Die Cloud besser absichern

Die Datenschutz-Grundverordnung der Europäischen Union trifft Cloudnutzer weniger hart als oftmals befürchtet. Doch trotz aller Missverständnisse: Das neue Gesetz konfrontiert Unternehmen mit neuen Anforderungen. Wenn sie personenbezogene Daten in der Cloud speichern wollen, müssen sie in Zukunft verstärkt dafür sorgen, dass diese auch ausreichend geschützt sind. Außerdem muss der Datenaustausch sorgfältig dokumentiert werden. Kommen sie diesen Verpflichtungen nicht nach, erwarten sie Bußgelder in erheblicher Höhe. Das notwendige Know-how müssen entweder die eigenen Mitarbeiter bereitstellen oder externe Dienstleister, die auf Datenschutz und Sicherheit spezialisiert sind. Angesichts der gestiegenen Anforderungen auf die Cloud zu verzichten, wäre natürlich keine gute Idee: Unternehmen würden sich damit der wichtigsten Plattform für die Digitalisierung ihrer Geschäftsprozesse berauben – und somit zwangsläufig hinter ihre Konkurrenz zurückfallen.

Digitale Serviceportale in der Fertigungsindustrie

Die Qualität und die Effizienz von Servicedienstleistungen sind zu einem erfolgskritischen Faktor für einen ganzen Industriezweig geworden. Service ist schon lange keine Pflichtübung mehr – sondern integraler Bestandteil einer strategischen und profitablen Unternehmensentwicklung. B2B-Kunden erwarten eine permanente Verfügbarkeit von Informationen, eine direkte Reaktion auf Serviceanfragen und die Option, Transaktionen selbständig auszuführen. Sie folgen damit den Spuren, Erwartungshaltungen und Wünschen aller Konsumenten in B2C- und B2B-Ökosystemen. Der wesentliche Unterschied liegt allein in der Tragweite einer verfehlten Servicequalität. Gelingt es Fertigungsunternehmen nicht, Schlüsselkunden reibungslos, proaktiv und schnell zu versorgen, sind die Konsequenzen auf Kundenseite von immenser negativer Wirkmacht. Konkret: Ausfallzeiten in der Produktion,  verfehlte Auftragsziele, drohende Regressansprüche. Jede Störung in den sensiblen, straff durchgeplanten und komplex orchestrierten Produktionsprozessen ist hochsensibel und teuer.

Im Umkehrschluss schätzen Kunden Fertigungsunternehmen mit intelligenten, digitalen Servicedienstleistungen umso mehr. Ausfallrisiken können jedoch durch eine Kombination aus Predictive Maintenance, Self-Service und digitaler Maschinenverwaltung minimiert oder sogar verhindert werden.

Die unternehmensweite strategische Bedeutung von Servicedienstleistungen als Umsatz- und Margenträger in der produzierenden Industrie ist also unbestritten. Eine konsequente Entwicklung weg vom „klassischen Fertigungsunternehmen“ hin zum „Lösungsanbieter für industrielle Investitionsgüter“ ist eine hervorragende Perspektive, um in volatilen Märkten – mit abnehmenden Möglichkeiten zu Preisdifferenzierung und unter schwankenden konjunkturellen Voraussetzungen für Neukundengeschäft – kurzfristig Cashflow und langfristig Erträge und Wachstum zu sichern. Mit einem intelligenten Angebot aus digitalen Serviceleistungen sind Fertiger in der Lage, sich entscheidend vom Wettbewerb zu differenzieren und wesentliche Gewinnbeiträge zu erwirtschaften.

Ein Serviceportal bietet Fertigungsunternehmen die Möglichkeit, vom Getriebenen zum Treiber ihrer wertschöpfenden Dienstleistungen zu werden und ermöglicht, Service innovativ und kundenorientiert auszubauen, um so die Profitabilität und die Kundenbindung zu erhöhen.

Eine leistungsfähige und tief integrierte Serviceplattform wird zur Drehscheibe von Kernprozessen im Bereich Service und zum Umsatztreiber im Aftersales. Abhängig von der konkreten Bedarfslage der Schlüsselkunden und der Ausrichtung des Service-Geschäftsmodells bietet eine digitale Serviceplattform erhebliches Potential für die effiziente und skalierbare Umsetzung von:

  • Digitalisierung von Maschinenverwaltung
  • Garantieabwicklung als digitaler Service
  • Automatisierte Instandhaltung
  • Retourenverwaltung
  • Übergabedokumentationen
  • Predictive Maintenance
  • Retrofit/Optimierung

Fertigungsunternehmen profitieren konkret durch die Optimierung folgender KPIs:

  • Kundenzufriedenheit und Kundenbindung
  • Prozess- und Kontaktkosten
  • Skalierbarkeit der Servicedienstleistungen
  • Entwicklung von digitalen Mehrwertdiensten
  • Cross-Selling, Upselling und Related Products

Die digitale Maschinenverwaltung dient Fertigungsunternehmen dabei als zentraler Aufsetzpunkt für Service und individuelle, bedarfsgerechte Aftersalesvermarktung. Eine digitale Maschinenverwaltung ermöglicht es dem Kunden, alle Service-Aktivitäten im Kontext seiner Maschine und seiner individuellen Aufgaben und Produktionsprozesse zu sehen und durchzuführen. Fertigungsunternehmen profitieren durch eine fokussierte Perspektive auf den Status des Kunden aus Sicht einer konkreten Installed Base und daraus resultierend durch die Vorteile einer zentrierten, effizienten digitalen Betreuung und einer transparenten Bedarfslage für nachgelagerte Umsätze.

Der Verkauf einer Maschine oder Anlage ist im Zeitalter von vernetzten und hochsensiblen Wirtschaftskreisläufen der Industrie 4.0 also nicht das Ende, sondern der Beginn der eigentlichen wertschöpfenden Kundenbeziehung. Darüber hinaus gilt der Aftersales als Wachstumssegment mit einem immensen Volumen. Valide aktuelle Studien ermitteln, dass fertigende Unternehmen in Deutschland im Mittel zwar nur 20 bis 30 Prozent des Umsatzes, jedoch rund 40 Prozent des Gewinns mit flankierenden Dienstleistungen und Ersatzteilen erwirtschaften. Um diese Kundenbeziehungen wertschöpfend digital zu gestalten und auszubauen, kommt dem Aftersales/Service-Sektor eine bedeutende Rolle zu. Das Thema Servicedigitalisierung ist unternehmenskritisches Business Development für das C-Level-Management. Vom CSO über den CIO bis zum CFO.

 

 

Der Körper als Wearable: die optoelektronische Haut

Gerade einmal 3 Micrometer dünn, kann der Hautfilm flexibel auf nahezu allen Körperstellen aufgetragen werden. Versehen mit ultraflexiblen dreifarbigen Polymerleuchtdioden („Polymer light-emitting diodes“, PLED) und organischen Fotodektoren (OPD) entsteht so eine „optoelektronische Haut“, die verschiedene elektronische Funktionalitäten ermöglicht. So können etwa Blutdruck und Sauerstoffgehalt im Blut gemessen und die Ergebnisse auf der Haut selbst angezeigt werden. Einsatzmöglichkeiten sind in der medizinischen Versorgung, beim „Health Tracking“ oder bei der Messung von Trainingsleistungen denkbar.

Smart e-skin display

Smart e-skin system comprising health-monitoring sensors, displays, and ultraflexible PLEDs. Quelle: Science Advances 15 Apr 2016: Vol. 2, no. 4, e1501856

 

Characteristics of ultraflexible PLEDs and OPDs. Characteristics of ultraflexible PLEDs and OPDs. Quelle: Science Advances 15 Apr 2016: Vol. 2, no. 4, e1501856

 

  Die Funktionsweise der Haut im Video (via new scientist): Quelle: Tomoyuki Yokota, Peter Zalar, Martin Kaltenbrunner, Hiroaki Jinno, Naoji Matsuhisa, Hiroki Kitanosako, Yutaro Tachibana, Wakako Yukita, Mari Koizumi, Takao Someya1 (2016): Ultraflexible organic photonic skin. In: Science Advances 15 Apr 2016: Vol. 2, no. 4, e1501856 DOI: 10.1126/sciadv.1501856 Der Artikel erschien ursprünglich auf nerdwärts.de