Industrie 5.0 Wie zukunftsorientierte IT-Infrastruktur der Produktion nützt

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Ohne digitales Denken und Handeln ist eine moderne und resiliente Produktion heute undenkbar. Die Menschen steht dabei im Mittelpunkt der Gestaltung digitaler Arbeitssysteme.

Sustainability, Glocalization, der War for talent – globale Herausforderungen, die sich in den Rahmenbedingungen der produzierenden Industrie widerspiegeln. Sie betreffen Mittelstand wie Großkonzern: Wie weisen Produzenten über mehrere Wertschöpfungsstufen nach, dass sie die Standards nachhaltigen Wirtschaftens erfüllen? Wie agieren globale und lokale Wertschöpfungsstrukturen effizient miteinander – um Vorteile großer Kundennähe mit den Vorteilen global attraktiver Produktionsfaktoren zu kombinieren? Wie überzeugt man auf dem knappen Arbeitsmarkt für Fachkräfte als zukunftsorientierter, innovativer Arbeitgeber?

Diese sozio-ökonomischen Faktoren haben einen großen Einfluss auf die Business-Realität von Produktion und Logistik. Es gilt, die richtigen IT-technischen, aber auch kulturellen Grundlagen zu legen, um den sich dynamisch verändernden Randbedingungen wirksam begegnen zu können.

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Denn Fakt ist: Ohne digitales Denken und Handeln ist eine moderne und resiliente Produktion heute undenkbar. Die Menschen steht dabei im Mittelpunkt der Gestaltung digitaler Arbeitssysteme. Nur so werden die technischen Möglichkeiten der Industrie 4.0 ihre Wirkung entfalten.

Moderne Architektur als Enabler

Aus unserem Alltag sind cloudbasierte Anwendungen nicht mehr wegzudenken. Wir alle nutzen sie, wenn wir unsere täglichen Aufgaben auf dem Smartphone erledigen: Eine Pizza bestellen, eine Reise buchen, die Urlaubsfotos aus dem Fotoalbum abrufen. Unser persönliches digitales Arbeitsumfeld stellen wir uns intuitiv aus verschiedenen Modulen diverser Anbieter zusammen und profitieren von leistungsfähigen Integrationen, beispielsweise wenn es um Bezahlvorgänge geht.

Das gleiche Konzept ist auch für die industrielle Anwendung die Architektur der Wahl. Dabei ist das nicht nur eine Frage von IT-Kosten oder Skalierbarkeit, zu diesen Vorteilen kommen wir später.

Cloud-Plattformen wie Microsoft Azure oder AWS ermöglichen eine neue IT-Architektur, die den Möglichkeitsraum für die produzierende Industrie entscheidend erweitert, Anpassungsfähigkeit zulässt und gleichzeitig technologisch führende Cybersecurity sicherstellt.

Digitales Ökosystem: Composable IT-Architecture

Die Rede ist von einer „Composable IT-Architecture“: Die Cloud fungiert dabei als Datenbackbone, in der Daten aus verschiedensten Quellen integriert werden. Dies umfasst Daten aus Vorsystemen (dem ERP-System genauso wie einer On-Premise-Datenbank, beispielsweise für Werkzeuginformationen), IoT-Daten aus Werkzeugmaschinen und Anlagen, wie auch durch Mitarbeiter erfasste Informationen, wie das Ergebnis einer Qualitätsinspektion.

Auf diese Daten greifen einzelne aus sog. Microservices erstellte Applikationen zu. Sie kommunizieren (im zugriffssicheren Umfeld der Cloud) über klar beschriebene und offene Schnittstellen miteinander (sog. APIs). Dadurch werden Applikationen flexibel und erweiterbar, ergänzbar und tauschbar.

Es entsteht ein dynamisches, modulares digitales Ökosystem. Die eigentlichen Daten bleiben jederzeit im Eigentum und Zugriff des produzierenden Unternehmens.

Diese Infrastruktur ermöglicht es, die digitale Arbeitsumgebung modular und evolutionär zu denken und zu gestalten. Im Gegensatz zur früher zu oft angestrebten „Eierlegenden Wollmilchsau“ mit langen Lastenheften muss es keinen fix definierten „Endzustand“ geben. An dessen Stelle tritt der Gedanke kontinuierlicher Verbesserung – in der Produktion ohnehin der angestrebte Idealzustand.

Bild 2 zeigt eine beispielhafte Architektur im Beispiel eines Netzwerks produzierender Betriebe mit jeweils rund 200 Mitarbeitern: Moderne cloudbasierte Apps kommunizieren mit Daten aus existierenden Systemen, die auf lokalen und globalen Servern laufen und erst zu einem späteren Zeitpunkt in die Cloud migriert werden sollen.

Die Landschaft wird durch ein BI-Tool ergänzt, das hocheffizient Datenanalysen ermöglicht und so zu einem massiven Transparenzgewinn führt.

Einzelne Standorte ergänzen die Landschaft durch standortspezifisch eigenentwickelte Anwendungen, die auf einer Low-Code-Plattform umgesetzt wurden. Ein logischer Schritt, denn warum sollte der Instandhaltungs-Mitarbeiter in Ostwestfalen in die gleiche Nutzeroberfläche gezwungen werden wie seine Kollegin in China?

Rapid Protoyping- und KI-Technologien

Ein weiter Aspekt der dargestellten Technologien liegt in der Fähigkeit, Rapid Protoyping-Technologien bei der Entwicklung neuer Applikationen einzusetzen. Damit wird es zum einen möglich, Anwendungen nach dem Prinzip der „Mass Customization“ bereitzustellen – sprich eine Kunden-/Nutzerindividuelle Benutzeroberfläche mit Standardmodulen zu kombinieren.

Zum anderen ermöglicht dies die hocheffiziente Nutzerintegration in den Entwicklungsprozess: Neue Bedieneroberflächen lassen sich innerhalb weniger Stunden gestalten und durch Mockups direkt durch die künftigen Nutzer testen und optimieren. Gerade für Anwendungen, die auf dem Shopfloor genutzt werden, ein entscheidender Faktor für die Nutzerakzeptanz und damit Implementierungsgeschwindigkeit.

Last but not least ermöglicht die Nutzung der Cloud-Angebote der großen Tech-Konzerne den Zugriff auf leistungsfähige KI-Algorithmen, beispielsweise für die Sprach- oder Bilderkennung. Die Integration von Siri und Alexa für die Steuerung der Produktion, oder die Abfrage eines Fertigungsauftrags ist nur eine ebenso einfache wie naheliegende Anwendung.

Der Nutzen digitaler Lösungen

Der Nutzen fortschrittlicher digitaler Lösungen findet auf verschiedenen Ebenen statt:

Produktivität: Die Einführung digitaler Werkzeuge in betriebliche Abläufe führt in aller Regel zu einer Steigerung der Produktivität. Mitarbeiter verbringen weniger Zeit mit der manuellen Bearbeitung oder Beschaffung von Information – unproduktives Arbeiten und Mehraufwände, wie beispielsweise das Übertragen von Daten aus einer papierbasierten Dokumentation in ein elektronisches Format und das anschließende Erstellen und Ablegen von Dateien, werden reduziert.

Transparenz: Die Einführung digitaler Applikationen geht mit einer Transparenzsteigerung einher. Beispiel Instandhaltungsvorgänge: Werden sie mit digitalen Werkzeugen koordiniert, sind sie schnell jedem Mitarbeiter einsehbar und in kürzester Zeit stehen Historiendaten zur Verfügung, die eine strukturierte Auswertung und Analyse ermöglichen. Der Nutzen findet sich auf Prozessebene: Verbesserung der OEE – Identifikation von Verbesserungspotenzialen – Optimierung der Ersatzteilbeschaffung etc.

IT-Kosten: Vielfach lösen cloudbasierte Applikationen bestehende On-Premise-Anwendungen ab. Dies ist in der Regel mit einer deutlichen Reduzierung der IT-Kosten verbunden. Geringere Lizenzgebühren, Entfall von Aufwänden für die Serverwartung, Update auf neue Server-Versionen wie auch die notwendigen internen Ressourcen zur Betreuung entfallen bzw. sind im Rahmen von SaaS (Software-as-a-Service) -Modellen transparent und kalkulierbar.

Oft ein zusätzlicher Nutzen: Die IT-Infrastruktur wird zu variablen Kosten, damit geht eine einfache Skalierung und minimale Kapitalbindung einher. Vorteilhaft sind zu dem die schnellen Experimentier- und Skalierungsmöglichkeiten mit Cloud-Anwendungen: Rechenpower zu kaufen, war nie so schnell und einfach.

Soft Facts: Nicht zu unterschätzen sind die Effekte einer zeitgemäßen digitalen Arbeitsumgebung auf die Mitarbeiter selbst. Mitarbeiterzufriedenheit steigt, modernes digitales Arbeiten wird als Faktor für einen attraktiven Arbeitsplatz gesehen. Vielfach registrieren auch Kunden, dass digitales Arbeiten Reputation gegenüber dem Kunden schafft.

* Jan-Marc Lischka, Co-Founder der 5th Industry GmbH

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