Hybrid Cloud für die Fertigungsindustrie

Die schnelle und einfache Implementierung datengetriebener Shopfloor-Anwendungen bei gleichzeitiger Datensouveränität ist aktuell eine der größten Herausforderungen der Fertigungsindustrie. Daher wurde die Industrial-Edge-Appliance Oncite von GEC jetzt um die Komponenten aus den IBM Cloud Paks erweitert, die auf der Kubernetes-Plattform Red Hat Openshift aufbauen. Mit diesem aus Hardware-, Software- und Application-Management-Services geschnürten Paket sollen Produktionsbetriebe, OEM-Hersteller sowie die Zulieferindustrie dieDigitalisierung in der Fertigung durch den Hybrid-Cloud-Einsatz beschleunigen können – selbst mit wenig eigenen Ressourcen und Know-how.

Die Einsatzszenarien sind vielfältig. Während der Produktions-Prozesse fallen an den Maschinen und Anlagen massenweise Daten zum Status und Zustand der Maschine, zum Produkt sowie zum jeweiligen Prozessschritt an. Diese Daten können jetzt ohne Zeitverlust direkt vor Ort erfasst, analysiert und weiterverarbeitet werden, um die Latenzzeiten für Echtzeit-Anwendungen zu verkürzen, dem schnellen Relevanz-Verfall der Daten zu begegnen und gesetzlichen Regularien oder Vorgaben für Datensicherheit Genüge zu tun. Hinzu kommt der essenzielle Wunsch nach Datensouveränität zum Schutz des geschäftskritischen Know-hows.

Visuelle Inspektion in der Fertigung

Bei einer modernen KI-gestützten visuellen Inspektion in der Fertigung beispielsweise werden hochauflösende Bilder automatisch analysiert – am besten in Echtzeit. Muss zur Analyse jedes einzelne Bild zunächst über das lokale Fabriknetzwerk in die Public Cloud geschickt werden, verpufft der Nutzen durch die hohe Latenzzeit und die oftmals unzureichende Verfügbarkeit des Wide Area Network (WAN) für den umfangreichen Datenstrom.

Hinzu kommt, dass viele Unternehmen noch nicht über eine Anzeige relevanter Kenngrößen zum Produktionsprozess und Anlagenstatus verfügen. Oft gelingt es noch nicht, am Ort des Geschehens in der Fertigung die benötigten Daten aus allen heterogenen Quellen zusammenzubringen, um darauf valide Analysen durchführen zu können.

Vor diesem Hintergrund hat GEC im Oktober 2019 gemeinsam mit Partnern Oncite lanciert – die erste datensouveräne Industrial-Edge-Appliance für echtzeitfähige industrielle Anwendungsfälle. IBM hat diese Appliance jetzt um Cloud-Paks erweitert. Das angestrebte Ziel: schnellere Inbetriebnahme und flexiblere Integration der Appliance in alle Leitebenen der Fertigung.

GEC liefert dazu eine ausgeklügelte und sichere lokale Netzwerkanbindung. Hinzu kommt die performante und industrietauglich robuste Technologie des IT-Infrastruktur-Spezialisten Rittal, dem größten Unternehmen der Friedhelm Loh Group. Darüber hinaus ermöglicht GEC mit ihrem „Smart Manufacturing Operations Management“ (smart MOM) und der darin integrierten Analytics-Plattform die Visualisierung und „near Realtime“-Analyse der Produktionsdaten aus allen Quellen.

Sichtbarmachen der relevanten Produkt- und Prozessdaten

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 – 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. Dabei gilt es die Brücke zu schlagen zwischen „Information Technology“ (IT) und „Operation Technology“ (OT)

OT/IT-Integration

Die ersten eingesetzten Module aus den Cloud-Paks adressieren die OT/IT-Integration durch die IBM-Suite Plant Service Bus. Sie basiert auf App „Connect for Manufacturing“ und bietet eine universelle Integration in den Shopfloor auf Basis der Standards MQTT, OPC UA und weiteren Protokollen. Zusätzlich kommt der Operational-Decision-Manager zum Einsatz, der es Nicht-IT-Mitarbeitern ermöglicht, das Verhalten und die Datenflüsse im Shopfloor über Geschäftsregeln zu steuern. Dabei werden alle Daten aus dem operativen Bereich erfasst und mit den IT-Systemdaten vereinheitlicht, um sie dann dem Smart MOM zur Verfügung zu stellen.

Die Lösung läuft auf Openshift, weshalb nicht nur die Komponenten von GEC und IBM, sondern auch weitere Lösungen von Drittanbietern in einer modernen virtualisierten Container-Umgebung als die neue Fertigungs-IT laufen können. Openshift soll den Unternehmen die Flexibilität verschaffen, ihre Anwendungen lokal oder aber in der Cloud-Umgebung auszuführen – der große Nutzen einer Hybrid-Cloud-Umgebung. Der Vorteil liegt für GEC-Geschäftsführer Dr. Sebastian Ritz auf der Hand, denn durch den Einsatz der Hyperscaler-Technologie lasse sich schnell ein hoher Digitalisierungsgrad in ihrer Fertigung erreichen, ohne dass die Unternehmen selbst spezielles Know-how dafür entwickeln müssen – dank „einer IT-Infrastruktur, die zu ihren Produktions-Anforderungen, Investitionsplänen und Datensouveränitäts-Ansprüchen passt.“

Pilotprojekt in Haiger

Die Perspektiven macht Ritz am Pilotprojekt im digital integrierten Produktionswerk von Rittal im hessischen Haiger deutlich. 250 vernetzte Maschinen produzieren dort bis zu 18 Terabyte Daten jeden Tag, die analysiert, nahezu in Echtzeit verarbeitet und zur Optimierung der Produktion genutzt werden – und zwar mit der notwendigen Datensicherheit und -souveränität.

Bei der Planung des Werks im Jahr 2015 war noch keine passgenaue, datensouveräne Lösung verfügbar. Dies war der Anstoß zur Entwicklung von Oncite. Mit Hilfe der IBM können Produktinformationen aus dem SAP-System mit Echtzeit-Stationsdaten zusammengeführt werden. So lässt sich schnell und einfach visualisieren, in welchem Bearbeitungszustand sich die jeweiligen Produkte befinden und wie der Produktionsprozess insgesamt verläuft.

„Der Aufbau und die digitale Integration unserer Produktion in Haiger war Pionierarbeit“, sagt Prof. Friedhelm Loh, Inhaber und Vorstandsvorsitzender der Friedhelm Loh Group. Jetzt wolle dafür sorgen, „dass auch unsere Kunden von unseren Erfahrungen profitieren. Mit IBM haben wir einen Partner, der Nutzen und Implementierungsgeschwindigkeit für die Kunden noch weiter steigert – bei voller Datensouveränität.“

Zum Schutz des in den Daten enthaltenen Know-hows setzt die GEC auch auf die Gaia-X-konforme Architektur „International Data Spaces“ (IDS) – und ist einer von wenigen Cloud-Anbietern im Markt, der bereits „ready“ für IDS und somit Gaia-X ist. Damit unterstützt die Loh Group auch die Mission der neuen Gaia-X-Organisation zum Aufbau einer sicheren und souveränen europäischen Dateninfrastruktur.

Die German Edge Cloud GmbH

Drei Tochterunternehmen der Friedhelm Loh Group sind seit Jahresbeginn eins: German Edge Cloud, Iotos und Innovo Cloud. Die neu formierte German Edge Cloud (GEC) ist auf innovative Edge- und Cloud-Lösungen spezialisiert, die Daten in vernetzten Umgebungen schnell, einfach und sicher verfügbar machen, die Prozessoptimierung in der produzierenden Industrie über „Data Analytics“ unterstützen und dem Kunden die volle Datensouveränität in der Anbindung an die Public oder Private Cloud garantieren. GEC ist Entwickler und Service-Integrator für schlüsselfertige Lösungen und bietet sowohl eigene als auch branchenspezifische Systeme.

War GEC bereits mit Oncite am Markt, kommt jetzt mit der ehemaligen Schwestergesellschaft Innovo Cloud auch Know-how bei Automation, Migration, Betrieb und Service von verteilten Anwendungen in Multi-Cloud-Architekturen an Bord. GEC profitiert dabei auch von den Erfahrungen des Cloud-Plattform-Dienstleisters im Fintech- und Bankensektor. Die Software-Anwendungen und Integrationsservices der früheren Schwester Iotos runden das Angebot ab –auch mit Know-how in industriespezifischen IT-Landschaften, zur komplexen Produktionssteuerung und für „Manufacturing-Execution-Systeme“ (MES).

Damit unterstützt die GEC die Kunden als Komplettanbieter bei den Herausforderungen auf dem Weg zur Umsetzung des Industrial Internet of Things (IIoT) – von der Beratung über die Implementierung bis hin zum Betrieb von Software-Anwendungen auf kundeneigenen Clouds, einer Hyperscaler-Cloud oder der GEC-eigenen Cloud- bzw. Edge-Infrastruktur – und all das laut Ritz ohne Vendor Lock-in: „Da wir alles aus einer Hand anbieten, erhalten unsere Kunden eine konsolidierte Lösung für heterogene Datenlandschaften und das entsprechende Prozess-Know-how.“ Bisher waren für IIoT-Projekte oft mehrere Partner nötig, beispielsweise Systemhaus, Serviceintegrator und Berater.

„Unser Fokus liegt auf offenen, schnell einsetzbaren und datensouveränen Edge- und Cloud-Lösungen“, erklärt Dieter Meuser, ebenfalls Geschäftsführer der German Edge Cloud. Die Lösungen seien modular und skalierbar, ergänzt er. „Damit sind unsere Kunden jederzeit in der Lage, auf veränderte Marktanforderungen zu reagieren – auch in der Zukunft.“

German Edge Cloud gehört zur inhabergeführten Friedhelm Loh Group. Die Unternehmensgruppe ist mit zwölf Produktionsstätten und 96 Tochtergesellschaften international aktiv, beschäftigt 12.100 Menschen und erzielte im Jahr 2019 einen Umsatz von 2,6 Mrd. Euro.

Bildquelle: German Edge Cloud