Nachhaltige Digitalisierung: In 5 Schritten zum optimalen Ergebnis

Besonders im produzierenden Bereich werden Unternehmen mit umfangreichen (Produktions-) Datenmengen in Echtzeit konfrontiert. Das stellt viele IT-Abteilungen vor eine große Herausforderung, denn die deutlich gestiegene Komplexität lässt sich mit der aktuellen IT-Infrastruktur nicht abbilden. Aus diesem Grund benötigen Unternehmen einen ganzheitlichen Digitalisierungs­ansatz. Denn nur dieser sorgt für den reibungslosen Austausch von Daten über alle Unternehmensbereiche hinweg sowie für eine Reduktion der Komplexität. Im Folgenden werden fünf wesentliche Aspekte beleuchtet, die den Weg für erfolgreiche IoT-Projekte und eine nachhaltige Digitalisierung ebnen.

1. Ablösen von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (Einführung einer Industrie 4.0-Plattform)

Die Einführung vieler einzelner, auf einen bestimmten Use-Case zugeschnittener Insellösungen hat in vielen produzierenden Unternehmen in den letzten Jahrzehnten mehr und mehr zu einer unüberschaubaren und schwer zu verwaltenden I(o)T-Infrastruktur geführt. Das Problem hierbei ist, dass die meisten Lösungen auf Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen Datenproduzenten und Datenkonsumenten basieren (Server/Client-Architektur). Das führt zu einer hohen Anzahl an direkten Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Komponenten. Mit steigender Zahl beteiligter Komponenten steigt auch der Verwaltungsaufwand. Gerade im Bereich der Maschinendatenerfassung mit einer erheblichen Menge potenzieller Datenproduzenten und -konsumenten blockiert eine solche Architektur die flexible Kommunikation im Shopfloor.
Als Konsequenz wird die Integration neuer sowie die Anpassung bestehender Anwendungen immer komplizierter.

Eine nachhaltige Digitalisierungsstrategie sollte auf einem flexibel erweiterbaren IoT-Ökosystem basieren, das mit zunehmender Größe nicht schwieriger zu verwalten ist, sondern leichter. Ein wichtiger Schritt hin zu einer solchen Infrastruktur ist die Einführung und konsequente Nutzung von Publish/Subscribe-Kommunikationsmustern (Pub/Sub), insbesondere in der Interaktion mit Edge-Komponenten (Maschinensteuerungen, Sensoren). Diese verhindern eine direkte Abhängigkeit zwischen Datenkonsumenten und -produzenten (Punkt-zu-Punkt-Integration). Die Einführung einer Pub/Sub-basierten Architektur, beispielweise mit Hilfe des broker-basierten MQTT-­Protokolls, sorgt für die nötige Abstraktion in der Kommunikation und für das Auflösen direkter Verbindungen zwischen den einzelnen IoT-Komponenten. In einer solchen Architektur werden die einzelnen Systeme nicht als starre, hierarchisch organisierte Schichten betrachtet, sondern als lose miteinander verknüpfte Knoten eines gesamtheitlichen digitalen Ökosystems. Das schafft die Möglichkeit der einfachen Erweiterung sowie Anpassung aller beteiligter Komponenten und ermöglicht eine zukunftsfähige Lösung.

2. Verwendung offener Standards für eine nachhaltige Digitalisierung

Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Kommunikation auf offenen Standards basiert, sodass es zu keinen unnötigen Abhängigkeiten von Softwareherstellern kommt. Kein Hersteller kann für das vielschichtige Portfolio an IoT-Anwendungen von Datenerfassung und -visualisierung über Produk­tionsplanung bis hin zu künstlicher Intelligenz die bestmögliche Lösung bieten. Deswegen ist es von entscheidender Bedeutung, dass sich Unternehmen mit einer offenen Architektur für die Zukunft aufstellen. So stellen sie sicher, dass sich alle zukünftigen Komponenten, unabhängig vom Hersteller und tatsächlichen Zweck, nahtlos als Daten­produzenten und/oder -konsumenten in die Infrastruktur eingliedern lassen.

3. Strukturierte Modellierung von Unternehmensdaten

Um erfasste IoT-Daten flexibel mit anderen Abteilungen oder Unternehmen teilen zu können, ist der nächste essenzielle Schritt hin zu einer gesamtheitlich digitalisierten Produktion die Einführung eines über alle Unternehmensbereiche hinweg konsolidierten Datenmodells. Häufig liegt die große Herausforderung nicht in der Datenerfassung (diese lässt sich beispielsweise über OPC UA verlässlich realisieren), sondern am Fehlen eines unternehmensweit verständlichen Kontextes. Das führt dazu, dass Maschinendaten die Grenzen der Abteilung niemals verlassen. Für die bestmögliche Optimierung der Unternehmensprozesse ist es aber zwingend erforderlich, auch anderen Abteilungen wie Einkauf oder Finance einen verständlichen Zugriff auf die notwendigen Informationen zu ermöglichen. Hierfür schafft ein einheitliches Datenmodell die Basis. Ein Beispiel dafür ist die Modellierung nach ISA-95-Standard, der die Strukturierung des Unternehmens in seiner Gesamtheit in fünf hierarchisch unterteilte Ebenen vorsieht (Enterprise – Site – Area – Line – Cell).

4. Integration des ERP-Systems

Eine wichtige Grundlage für den abteilungsübergreifenden Datenaustausch ist die Verteilung der relevanten Daten in alle Unternehmensbereiche. Hierzu benötigt man die Integration in ein konsistentes System zur zentralen Verwaltung der Unternehmensdaten aus allen Abteilungen. Eine nachhaltige IoT-Infrastruktur ist ohne die nahtlose Einbindung des ERP-Systems damit undenkbar. Die hier existierenden Datenstrukturen und der gepflegte Daten­stamm können ein entscheidender Baustein für den Erfolg einer IoT-Initiative sein, denn das führende ERP-System stellt schon heute in vielen Unternehmen eine wichtige Schnittstelle zwischen den unterschiedlichen Abteilungen dar. Erst durch die Verknüpfung der im Shopfloor erfassten Live-Daten mit den unterschiedlichen Komponenten im ERP-System lassen sich völlig neue Optimierungspotenziale entlang der Wertschöpfungskette erschließen, da alle beteiligten Entscheider mit den wesentlichen Informationen versorgt werden.

5. Intuitive, benutzerfreundliche Applikationen als Erfolgsfaktor für den Fachbereich und eine nachhaltige Digitalisierung

Eine zentrale Voraussetzung für den Erfolg von Projekten und eine nachhaltige Digitalisierung ist die Akzeptanz bei den Anwendern im jeweiligen Fachbereich. Denn nur eine intuitive und leicht zu bedienende Lösung, zum Beispiel basierend auf einer App, schafft durch schnellere Arbeitsabläufe eine höhere Wertschöpfung. So werden Fachbereiche ohne fundierte IT-Expertise befähigt, komplexe IT-Systeme zu bedienen und Daten direkt und unmittelbar im komplexen ERP zu verbuchen. Ein modularer Aufbau der Lösungsarchitektur bietet Unternehmen sowohl technisch als auch app-seitig die größte Flexibilität. Modulare Apps stehen für alle gängigen mobilen Geräte und Plattformen (iOS, Android, Windows) zur Verfügung. Das sorgt für eine zukunftssichere Investition, auch wenn sich im Unternehmen möglicherweise die Hardware-Strategie ändert. Ein solcher Wechsel lässt sich mit nativen Apps für neue Betriebssysteme problemlos realisieren.
Des Weiteren beschäftigen sich aktuell viele Unternehmen im SAP-Umfeld mit einem S/4HANA-Upgrade. Dabei ist eine Flexibilität der eingeführten Architektur samt Schnittstellen besonders wichtig. Denn nur so ist ein Technologiewechsel problemlos möglich und lässt sich nahtlos durchführen.

Der Autor Christian Jeske ist Marketing Director bei Membrain.

Lesen Sie auch: PSIpenta: Wie sich mit dem modernen ERP-System der Auftragsboom stemmen lässt