Fertigungstransformation durch IIoT

Letzten Monat veröffentlichten Michael Porter und Jim Heppelmann einen Folgeartikel zu ihrem bahnbrechenden Artikel in Harvard Business Review vom November 2014: How Smart Connected Products are Transforming Competition (Wie smarte Produkte den Wettbewerb verändern). In dem neuen Artikel behandeln Porter und Heppelmann die Frage "Wie intelligente, vernetzte Produkte Unternehmen transformieren".

LNS Research stimmt mit den beiden darin überein, dass intelligente, vernetzte Produkte und das Industrial Internet of Things (IIoT) die internen Abläufe in Unternehmen und die Interaktion von Unternehmen mit der übrigen Wertschöpfungskette transformieren werden. In einem aktuellen Blogbeitrag für LNS Research stellte ich die IIoT-Plattform, Big-Data-Analysen sowie die Transformation von Geschäftsmodellen, Fertigungssystemen und Organisationsstruktur als wichtigste betroffene Bereiche vor. In diesem Artikel werde ich auf einen der bedeutendsten Bereiche eingehen, der von Porter und Heppelmann betont wurde: Wie sich die Fertigung verändern wird und intelligente Fabriken entstehen.

Architektur von traditionellen Fertigungssystemen

Seit über 20 Jahren versuchen Fertigungsunternehmen, die Produktion über ein starres, eng integriertes und hierarchisches Modell mit dem Management zu vernetzen – das so genannte ISA-95-Modell. Diese Versuche sind den Erwartungen nicht gerecht geworden, was allerdings nicht an fehlenden Bemühungen oder finanziellen Mitteln liegt. Die Projekte waren aufgrund der Architektur von Anfang an zum Scheitern verurteilt.

Das Bild oben zeigt eine Adaption der traditionellen Modelle von LNS Research. Auch wenn dieser Ansatz auf den ersten Blick logisch erscheinen mag, gibt es doch eine Reihe von Einschränkungen, die die Integration behindern:

• Als zeitliches Modell sind die Genauigkeit und Granularität von Datenstruktur und Entscheidungen auf niedrigeren Ebenen sehr viel höher als in übergeordneten Systemen. Aufgrund dieser unterschiedlichen Datenmodelle wären die höherrangigen Systeme schnell überfordert, wenn sämtliche Informationen von unten nach oben fließen würden. Infolgedessen wurde der Datenfluss eingeschränkt.
• Da für die unterschiedlichen Systeme auf den verschiedenen Ebenen andere Mitarbeiter zuständig sind, ist nie eine einheitliche Übernahme erfolgt. Das bedeutet, dass ERP-, PLM- und Anlagenautomationssysteme auf breitem Feld im Einsatz sind, während MES kaum genutzt wird.
• Da einige Systeme in Anlagennetzwerken betrieben werden (z. B. Daten-Historians oder HMI/SCADA) und andere in Unternehmensnetzwerken (z. B. ERP und PLM), gibt es eine Reihe von Sicherheitsbedenken gegen eine enge Integration der verschiedenen Netzwerke.
• Da so viele Endanwenderunternehmen enge Integrationsstrategien auf allen Ebenen verfolgen und einige Anbieter versucht haben, auf mehreren Ebenen eine Bindung an einen einzigen Anbieter zu erzwingen, hat sich eine Vielzahl von großteils proprietären Integrationsstandards entwickelt.

Architektur von Fertigungssystemen der nächsten Generation

Wie Porter und Heppelmann in ihrem Artikel schreiben, handelt es sich beim Internet der Dinge um einen transformativen Satz von Technologien, die Produkte, Abläufe und Servicebereitstellung grundlegend verändern werden. Um die Vorteile des IoT im industriellen Umfeld zu realisieren, müssen Unternehmen ein neues System an Technologien implementieren: eine IIoT-Plattform.

Die Bereitstellung von IIoT-Plattformen geht mit einer Vielzahl von Auswirkungen auf traditionelle Systeme und Architekturen einher.

•  Erstens beginnen viele Anbieter von Legacy-Systemen wie ERP, PLM und MES damit, Legacy-Anwendungen auf IIoT-Plattformen zu übertragen, beispielsweise SAP auf HANA, GE auf Predix oder PTC auf ThingWorx.
• Zweitens werden die unteren Ebenen des Modells konvergieren, um intelligente, vernetzte Assets zu ermöglichen, die in intelligenten Fabriken als Plug&Play-Lösungen bereitgestellt werden. Zum Vergleich: Das ist, als würde man Druckluft statt Kompressoren oder Bohrungen statt Bohrern verkaufen.
• Drittens – und am wichtigsten: Neue schlanke IIoT-Anwendungen für Konsumenten werden das gesamte Modell abdecken. Damit können Daten frei fließen und Workflows die gesamte Wertschöpfungskette einbinden – wie bei einem geschlossenen Qualitätssystem oder einhaltbaren Versprechen.

Am Fertigungstechnologiemarkt tut sich also was. Seit fast 20 Jahren, als viele der heutigen Legacy-Systeme implementiert wurden, hat es nicht mehr so viele Innovationen, Möglichkeiten sowie Investitions- und Wertschaffungsanreize gegeben.

In den kommenden Jahren wird sich die Innovation in Fertigungsunternehmen drastisch erhöhen. Für viele Unternehmen bedeutet dies Pilotprojekte, bei denen sie erstmals im globalen Anlagennetzwerk Internettechnologien für die Fernüberwachung von Assets, Rohstoffen, Produktionsabläufen und den Bestand an Fertigwaren einsetzen, um Produktionseinblicke und -optimierung sowie eine Asset-Zuverlässigkeit auf höchstem Niveau zu erreichen. Wenn sich diese Innovationen und Pilotprojekte auf breitem Feld als Best Practices etablieren, werden sich die Geschäftmodelle in der Industrie verändern und die Visionen Industrie 4.0 und Smart Manufacturing endlich Wirklichkeit.

Dies ist der fünfte Teil einer Serie von Gastbeiträgen führender Branchenanalysten zu den Themen im neuen Artikel in Harvard Business Review, Wie intelligente, vernetzte Produkte Unternehmen transformieren, den PTC CEO Jim Heppelmann und Professor Michael Porter von der Harvard Business School gemeinsam verfasst haben.

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