Von Daten getrieben

ITD: Die Bundesregierung betont explizit die Bedeutung von Industrie 4.0 und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat sich der Förderung entsprechender Technologien verschrieben – wie ist diese Initiative in der Praxis zu bewerten? Inwieweit bekommen Sie als Software-Anbieter etwas davon mit und wo gibt es eventuell noch Nachbesserungsbedarf?
Dr. Andreas Pauls: Die Initiative BMBF ist wichtig, um den Wettbewerbsstandort Deutschland zu stärken und den Erfolg deutscher Unternehmen bei der Umsetzung von Innovation – und damit die notwendige digitale Transformation – zu beschleunigen. Itelligence engagiert sich hier aktiv, beispielsweise beim neuen KI Projekt „KI am Arbeitsplatz“ (KIAM) mit dem Spitzencluster „it’s OWL“. Zwei unserer dazu eingereichten Projekte wurden erst kürzlich vom BMBF ausgewählt und gefördert. Gleichzeitig engagieren wir uns auch bei „Digital Jetzt“ oder „GO Digital“.

Auf der anderen Seite beraten wir unsere Kunden über vorhandene Förderprogramm und unterstützen sie, ihre individuellen Business Cases unter dem Einsatz von innovativen Technologien zu identifizieren.

Die Förderung des BMBF hat eine hohe Relevanz, um das Potential von Industrie 4.0 schneller in der Strategie und der Planung von Unternehmen zu verankern. Data-driven Services und vernetzte Produkte ermöglichen neue Geschäftsmodelle und erweitern das Service-Portfolio. Dabei sind natürlich qualifiziertes Personal und die Weiterentwicklung von Mitarbeitern wesentliche Erfolgsfaktoren. Staatliche Förderungen sind ein möglicher, deutlicher Beschleuniger für die Umsetzung von Industrie 4.0 in die Praxis.

Ein Nachbesserungsbedarf entsteht beim Start der Förderung, da dort bereits die die Forderung besteht Referenzen, also schon Praxisbelege, liefern zu müssen, bevor sie entstanden sind. In den innovativen Themen, mit denen sich unsere Kunden und wir uns in diesen Projekten beschäftigen, geht es genau darum, neues Know-how für den späteren Einsatz zu sammeln anstatt lediglich bereits bekanntes Wissen zu recyceln.

Die BMBF Förderung ist dort hilfreich, wo durch Technologie und Innovation ein entsprechender „Technology Push” machbar ist. Dazu bringen wir den entsprechenden „Market Pull” ein. Das heißt, wir kennen den echten Bedarf aus den Marktanforderungen unserer Kunden, analysieren und bewerten gemeinsam mit diesen Kunden die Erkenntnisse, um sie erfolgreich in neue Lösungen zu transformieren. Wir verstehen uns als der Trusted Advisor über Branchen- und Industrie-Sektor-Grenzen hinweg und vermitteln in allen Belangen zwischen dem Technologie-Push und dem Market-Pull.

ITD: Industrie 4.0 fokussiert auf „intelligente" Maschinen, ERP hingegen auf Geschäftsprozesse und Dokumente. Wo und wie kommen diese beiden dennoch zusammen und welche Rolle kommt dabei der Produktionsplanung und -steuerung zu?
Pauls: Die beiden Bereiche ergänzen sich perfekt. Die „intelligenten Maschinen“ liefern Erkenntnisse und Daten über Prozesse und Produkte in Echtzeit. Diese Daten fließen in Geschäftsprozesse ein und werden dort in Entscheidungen und Aktionen umgesetzt. Die Entscheider sind in der Lage in Echtzeit Ereignisse frühzeitig zu erkennen und ihre Planung anzupassen oder Maßnahmen zur Vorbeugung von unerwünschten Ereignisse zu ergreifen.

Industrie 4.0 fokussiert sich auf intelligente Maschinen und intelligente Technologien. Allerdings bringt die beste Technologie nichts, wenn sie nicht in die Prozesse integriert wird. Erst im Zusammenspiel von Mensch, Technik und Organisation verändert Digitalisierung tatsächlich die Arbeitswelt und generiert einen Mehrwert im Unternehmen. Dieses Verständnis von Digitalisierung impliziert, dass die technologische, organisatorische und arbeitsbezogene Dimension eines Wertschöpfungsprozesses gleichermaßen in den Blick genommen wird.

Ein paar Beispiele aus aktuellen Kundenprojekten zeigen das noch deutlicher: Mit neuen Ortungstechnologien automatisiert man durch Signale plötzlich ganze Prozessschritte. Aber ein Signal bekommt erst dann seinen umfassenden betriebswirtschaftlichen Nutzen, wenn die innovativen Technologien in Interaktion mit den Prozessen und Mitarbeitern gebracht werden.

Genauso verhält es sich mit Predictive Maintenance. Daten, die mit Hilfe von KI-Algorithmen aufzeigen, dass ein Maschinenteil zum Zeitpunkt X abgenutzt ist, werden besonders wertvoll, wenn sie beispielsweise direkt einen Wartungsauftrag und eine Ersatzteilbeschaffung anstoßen, wie beispielsweise bei unserem Kunden Xervon.

Man sieht schnell, wie Industrie 4.0 oder die so genannte Digitalisierung bei Unternehmen zum Erfolg wird, wenn die relevanten Teilbereiche zusammenarbeiten: innovative Technologie wie IT Architekturen, Prozesse, Menschen, Organisationen. Natürlich muss mit der entsprechenden Methodik zur Konzeption und Realisierung von Lösungen einschließlich Change Management begleitet werden.

Die Wirkung von Industrie 4.0 auf die Produktionsplanung und -steuerung ist weitreichend: Durch Industrie 4.0 erfolgt die Kommunikation zwischen den Maschinen und den Produktionsplanungs- und -steuerungssystemen permanent und in Echtzeit. Zudem wächst die Zahl der teilautonomen Systeme in der Fertigung und ganze Systeme der Fertigung beginnen, zumindest teilweise, untereinander zu kommunizieren.

Darüber hinaus kommen im Bereich der Produktionsplanung und -steuerung innovative Technologien wie zum Beispiel KI zum Einsatz. Statt Top-Down Planung, erfolgen Planung und Steuerung der Produktion nun quasi permanent oder in geringen Zeitintervallen. Durch IoT stehen auch ganz neue Daten in der Produktionsplanung zur Verfügung, die verarbeitet werden müssen. Kombiniert mit modernen Big Data-Lösungen lassen sich nunmehr Daten unterschiedlichster Quellen analysieren. Probleme werden schneller erkannt, schneller vermieden und schneller gelöst.

Eine weitere Dimension ist die einfachere Identifikation von Langzeittrends. Geschwindigkeit und Flexibilität werden da ganz neu definiert, dazu hier nur ein paar Beispiele: Die Produktionsplanung und Steuerung erfolgt im Feinplanungsbereich quasi in Echtzeit. Robotic Process Automation (RPA) kann in der Fertigung zunehmend die repetitiven Aktivitäten übernehmen, damit auch repetitive Aktivitäten im Produktionsplanungs- und -steuerungsumfeld.

Künstliche Intelligenz bietet im Rahmen der Produktionsplanung und -steuerung die Möglichkeit, “lernende Services” in die Planung einzubauen, die sowohl im Produktionsfeinplanungsbereich als auch in der taktischen Planung eingesetzt werden können.

ITD: Steigende Variantenvielfalt und individuelle Produkte in variierender Stückzahl sind ebenfalls bezeichnend für die Fertigung von morgen. Was bedeutet dies für das eingesetzte ERP-System?
Pauls: In einem klassischen Szenario übernimmt das ERP-System die Rolle eines Planungssystems für den Ressourcenseinsatz und deren Bereitstellung, ohne dass über eine hochintegrierte Vernetzung mit der Operational Technology (OT)-Landschaft ein permanentes detailliertes Feedback über die Ist-Situation in der Produktion erfolgt. OT definiert das Analystenhaus Gartner als: „Hardware und Software, die eine Änderung durch die direkte Überwachung und/oder Kontrolle von physikalischen Geräten, Prozessen und Ereignissen im Unternehmen erkennen und verursachen.“

Mit dem Einsatz von MES-Systemen verbessert man wiederum die Sichtbarkeit von tatsächlichen Produktionsprozessen und verschafft sich die Möglichkeit schneller Reaktionen auf Abweichungen und Störungen. In den klassischen Architekturen blieb man bei der Verwertung von Daten aus dem Shopfloor doch eher an der Oberfläche und hatte „nur“ ein grobes Bild der Produktionsprozesse. In modernen, hochintegrierten CPS gelingt es jeden Aspekt und jeden Parameter, der im Shopfloor von Bedeutung ist, zu sehen und zu verwerten.

Der größte Vorteil einer Vollintegration zwischen ERP einerseits und Fertigungsmaschinen andererseits entsteht im Zuge der Variantenfertigung bzw. der „Losgröße 1“-Fertigung. Diese wird um ein Vielfaches schneller, zuverlässiger, weniger fehleranfällig und automatisierter, wenn man diese vollständige Integration realisiert. Moderne ERP-Systeme wie SAP lassen sich unkompliziert um hoch skalierbare Big-Data-Architekturen und Analysewerkzeuge erweitern, ob nun on-Premise oder in der Cloud.

Die Herausforderung steckt in der Erweiterung der Applikationen und Programme, die nun eine Fülle neuer Daten und Informationen auswerten und verwerten müssen. Die gute Nachricht ist die Verfügbarkeit eines weit gespannten Portfolios an Lösungen für die technische Kommunikation zwischen der OT- und IT-Welt. Und mit OPC/UA hat man einen Quasi-Standard für die Kommunikation mit dem Shopfloor und auf Seiten der IT ein enormes Spektrum an stabilen Verfahren zur Datenkommunikation und -management.

ITD: Um Industrie-4.0-Anwendungen realisieren zu können, müssen sämtliche Produktionsebenen – von der Konstruktion über den Shop Floor bis hin zur Unternehmensebene – miteinander vernetzt werden. Welche Herausforderungen ergeben sich daraus an das ERP?
Pauls: Hier spielen die Offenheit und Integrationsfähigkeit des ERP Systems eine entscheidende Rolle. Auf der einen Seite hat modulare Software den Vorteil, dass bei Bedarf weitere Module / Services aktiviert werden können, ohne zusätzliche Schnittstellen bauen zu müssen. Auf der anderen Seite ermöglichen Standardschnittstellen eine schnelle und kostengünstige Vernetzung mit Lösungen von anderen Abteilungen im Unternehmen und anderen Produktanbietern.

Die Notwendigkeit der Integration steht außer Frage. Es ist also entscheidend, sich bei der Gesamtstrategie früh auf ein führendes System festzulegen und damit die Anzahl der Systeme vertretbar klein zu halten. Eine zentrale Rolle bekommen in solchen Systemarchitekturen MDS-Systeme, die dafür sorgen, dass die unterschiedlichen Systeme mit denselben Daten versorgt werden. All diese vernetzten Geräte müssen verwaltet und abgesichert werden. Das wirft die Frage auf, wer dafür zuständig ist. Intuitiv werden viele diese Aufgabe der OT zuordnen.

Aber, die OT war bislang auf Produktions- und Industrieanlagen konzentriert – allerdings in der Regel in geschlossenen Systemen, ohne Anbindung an das Internet. Sie war darauf ausgerichtet, in erster Linie die Verfügbarkeit der Anlagen zu gewährleisten. Die IT hingegen hat weit mehr Erfahrung mit dem Internet vorzuweisen.

ITD: In Industrie-4.0-Szenarien kommt Cyberphysischen Systemen eine große Bedeutung zu. (Wie) lassen sich bestehende Systeme (z.B. ERP, PPS etc.) hier integrieren, ohne gleich die gesamte IT-Landschaft neu aufzusetzen? Wie verändert sich die Rolle des ERP in einem CPS- Produktionssystem verglichen mit einem „herkömmlichen“ Produktionssystem?
Pauls: Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten der Integration: Sie reichen von der Direktintegration in ERP-Systeme über den Einsatz von MES-Systemen bis hin zur Verwendung von OT-Systemen, sowohl OnPrem als auch in der Cloud. Die positive Nachricht ist, dass es viele Möglichkeiten gibt, solche Integrationsszenarien zu realisieren. Oft verfügen die Systeme auch über entsprechende Schnittstellen wie Webservices, API, RESt, oData. Zudem gibt es unterschiedliche Möglichkeiten die Integration so aufzusetzen, ohne dass die IT-Landschaft neu aufgesetzt werden muss. Aber die zukünftigen Anforderungen bestimmen das richtige Szenario.

Die wirtschaftliche Relevanz der ERP-Systeme nimmt kontinuierlich zu. Sie sind das Herzstück der IT-Landschaft. ERP-Systeme sind führend, wenn es um zentrale Daten geht und sie bilden die meisten Prozesse eines Unternehmens ab. Das Ziel von Industrie 4.0 ist erreicht, wenn man die Integration der Devices und Maschinen sowie der innovativen Technologien in die Prozesse geschafft hat. Hier spielt die Standardisierung eine große Rolle, die auch zum Engagement von Itelligence innerhalb der Open Industry 4.0 Alliance geführt hat.

Es findet aktuell ein Umdenken der Bedeutung der ERP-Systeme auf vielen Ebenen statt. In den 90er Jahren haben wir angefangen prozessorientierte Optimierung der Warenwirtschaftssysteme durchzuführen und über viele Jahre prozessorientierte Anwendungssysteme gebaut. Diese Systeme (ERP, MES PPS, ...) in der Cloud zu digitalisieren schafft zunächst Kostenvorteile bei Betrieb und Wartung der IT-Systeme - sicherlich auch neue Funktionen aber noch keinen Innovationssprung, wie es eine Disruption verlangt. Für das volle Potential einer gesteigerten Wettbewerbsfähigkeit und die Befähigung zur Disruption bedarf auch neuer Denkweisen: Wie können aufgebaute Prozesse neu gedacht werden und wie können die entstehenden Daten aus den Prozessen neu oder anders genutzt werden, beispielsweise über Netzwerke und Plattformen zwischen Herstellern, Betreibern, Dienstleistern und Finanzierern.

ITD: In Industrie-4.0-Szenarien wird eine Unmenge an Daten produziert. Neben den Anforderungen, die die DSGVO ohnehin an personenbezogene Daten im ERP-System stellt, fürchten viele auch um die Sicherheit wertvoller Maschinen- und Sensordaten (Stichwort: Dateneigentum) – wo gibt es hier noch Klärungsbedarf und welche Akteure sind dabei gefragt?
Pauls: Vernetzte Maschinen, riesige Datenmengen, digitalisierte Workflows. Systeme öffnen sich über die Grenzen eines Unternehmens hinaus und ermöglichen so völlig neue Geschäftsmodelle. Das birgt allerdings auch Risiken. Denn je vernetzter und offener die IT-Landschaft ist, desto mehr Lücken bieten sich für Cyberangriffe.

Firewalls existieren in nahezu jedem Unternehmen. Als Schutz gegen professionelle Cyberangriffe reichen sie aber längst nicht mehr aus. Stattdessen benötigen Sie heute weitaus intelligentere Instrusion-Detection-Systeme und Cloud-Rechenzentren, die fremde Zugriffe abblocken. Immer mehr mobile Endgeräte und das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) stellen die Sicherheit von SAP-Systemen zudem vor immer größere Herausforderungen. Überlassen Sie diese Aufgabe daher Experten, die im Ernstfall jederzeit und von überall eingreifen können – etwa über Managed Security Services.

Dateneigentum ist ein sensibles Thema. Beim Entwickeln von Datenplattformen müssen diese Fragen geklärt und in Verträgen zwischen Maschinen- und Plattformbetreibern festgehalten werden. Auch Ethik-Fragen beim Einsatz der Künstlichen Intelligenz spielt zunehmend eine Rolle. Bei diesen Themen empfiehlt es sich, Experten im digitalen Recht zu Rate zu ziehen.

ITD: CPS, selbstoptimierende Software-Systeme, Fertigungsroboter – welche Rolle wird Ihrer Einschätzung nach der Mensch in der Fabrik von morgen noch einnehmen?
Pauls: Menschen werden zunehmend von Aufgaben befreit, die Roboter und/oder intelligente Systeme übernehmen können. Dies sind dann einerseits ganz klassische repetitive Aufgaben, aber – aufgrund des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz – sicher auch Aufgaben die nicht rein repetitiven Charakter haben.

Andererseits werden aber genau die intelligenten Systeme, die den Menschen Arbeiten abnehmen, es auch ermöglichen, dass Menschen Aktivitäten übernehmen, die sie bisher nicht erledigen konnten. Schon jetzt sind so genannte Co-Bots, also kollaborative Roboter im Einsatz. Sicher ist, dass sich die Fabriken und damit die Aufgaben der Menschen spürbar verändern werden.

Menschen stehen im Fokus und digitale Assistenten, wie beispielsweise im intelligenten Gefahrstofflager bei unserem Kunden DENIOS, unterstützen die Mitarbeiter bei ihrer täglichen Arbeit. Das bedeutet, Menschen können sich in der zukünftigen Fabrik auf neue, interessantere und kreativere Aufgaben fokussieren.

Bildquelle: Itelligence