DIGITAL FACTORY JOURNAL DAS MAGAZIN FÜR INDUSTRIE 4.0 & IOT - VISUELLE INSPEKTION KI-BASIERT - smart-production.de
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www.digital-factory-journal.de4/2020
DIGITAL FACTORY
DAS MAGAZIN FÜR INDUSTRIE 4.0 & IOT JOURNAL POWERED BY
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VOM FELD BIS IN DIE CLOUD
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Editorial 3
Virtual 2020
Dass der Digitalisierung die Zukunft gehört, wissen wir seit Langem. Dass Veränderungen Zeit brau-
chen, auch. Dass es aber auch schneller gehen kann, wissen wir seit 2020. Plötzlich sind wir alle
digital unterwegs und treffen uns virtuell. Videokonferenzen sowie virtuelle Seminare, Events und
Messen ersetzen weitreichend das persönliche Miteinander. Und während viele von uns noch lange
hofften, dass wir zeitnah wieder vom New Normal in unser good old life zurückkehren werden,
wissen wir jetzt: Wir werden noch eine ganze Zeit in dieser neuen Realität leben müssen – und sie
wird unser Leben nachhaltig verändern.
Parallel zum Reifeprozess dieser Erkenntnis rotieren die Ideenmühlen und bringen innovative
Konzepte hervor. Von Unternehmen über Seminaranbieter bis hin zu Messeveranstaltern, alle
werden zu Virtual Explorern und nach und nach zu Virtual Experts. Gleiches gilt für eine Viel-
zahl an Mitarbeitern, beispielsweise aus dem Vertrieb. Aufgrund von Reiserestriktionen
dürfen entweder sie selbst nicht zum Kunden fahren oder der Kunde empfängt keine
externen Fachkräfte: Unternehmen und Mitarbeiter werden zu Remote Experts. Marke-
tingschwerpunkte verändern sich, etablierte Geschäftsmodelle werden ausgebaut,
neue entstehen.
Und egal, wo wir hinschauen, eines wird uns aufgrund der veränderten Rahmenbedingun-
gen 2020 bewusst: Die Digitalisierungstechnologien sind alle vorhanden, nur haben wir sie
bislang nicht breit genutzt. Vor einem Jahr noch nahezu undenkbar: Der Vielzahl an Mitarbei-
tern über Nacht das Homeoffice ermöglichen – heute gelebte Realität. Messen virtuell stattfin-
den lassen – mindestens in diesem Herbst Normalität. Konferenzen online abbilden – aktuell
ein teilnehmerreiches Erfolgsmodell.
Was wäre sinnvoller, als diesen digitalen Schwung in die Industrie zu transferieren und dem dort träge stattfindenen digitalen Wan-
del einen Schub verleihen? Prinzipiell eine gute Idee, aber wer investiert in Zeiten maximaler Unsicherheit? Die Halbjaheszahlen, die
die Branchenverbände VDMA und ZVEI präsentierten, versetzen Controller sicherlich nicht in Spendierlaune: Der Auftragseingang
im Maschinenbau lag bei – 16 %, der der Elektroindustrie bei –9,8 %. Da hilft es auch wenig, wenn Verbände nun versuchen, Auf-
tragseingänge, die im Juli im deutschen Maschinanbau bei –19 % liegen, als „Grund zur Hoffnung, dass wir bei den Aufträgen den
Tiefpunkt überwunden haben“ zu deuten. Sicherlich wünscht sich jeder, dass das Tal möglichst schnell durchschritten ist und es zu
einer V-förmigen konjunkturellen Erholung kommt. Doch je länger die Corona-Krise andauert, desto skeptischer werden die Exper-
ten hinsichtlich einer schnellen Erholung.
2020 ist ein Jahr der schnellen und gewaltigen Veränderungen. Bleiben wir also voller Hoffnungen, dass diese Eigenschaften auch
auf den Anufschwung zutreffen. Nach dieser Pandemie wird die Welt sicherlich digitaler sein. Aber eines wird sich nicht ändern: Der
Mensch bleibt real und sein größter Wunsch nach dem persönlichen Miteinander bleibt es auch!
Inge Hübner
inge.huebner@vde-verlag.de
P.S. Auch der VDE VERLAG unterstützt Unternehmen dabei, erfolgreicher Virtual Expert zu werden: mit dem eXperts‘ dialog.
Bei Interesse fragen Sie einfach mal nach.
4/2020 www.digital-factory-journal.de
4 Inhaltsverzeichnis
Titelstory
Intelligentes Asset
Management
IM FELD UND IN DER CLOUD
SEITE 64
Immer mehr Maschinen- und Anlagenbauer möchten Daten in
die Cloud schicken. Mit einem ganzheitlichen Konzept vom
Sensor über den Datentransport bis hin zur Cloudapplikation
Bild: Siemens
unterstützt Siemens sie dabei, Chancen zu erkennen und neue
Aufgaben schnell und sicher zu bewältigen.
(Titelanzeige Siemens AG)
Magazin
6 Deutsche Beteiligungs AG
investiert in Congatec
Bild: Bosch
Product Design, Production /
Planning & Engineering
SEITE 10 10 Aus der Praxis: Systems Engineering
Bosch Car Multimedia setzt auf modellbasiertes Systems unterstützt Car Infotainment Design
Engineering und als Basis auf die Business-Experience-
Plattform von Dassault Systèmes 14 Die richtigen Fertigungsdaten
zur richtigen Zeit am richtigen Ort
18 Digitaler Zwilling: weg vom Proof of
Concepts – hin zum breiten Rollout
22 Aus der Praxis:
MES unterstützt Parkettproduktion
Automation & Manufacturing
Bild: IBM
28 Entkoppeltes Transportsystem
SEITE 32
für Verpackungsmaschinen
Lösungen für die KI-basierte visuelle Inspektion sind heute
einfach on-the-Edge implementier- und breit ausrollbar. 32 KI-basierte visuelle Inspektion:
IBM gibt Einblicke schneller, flexibler, skalierbarer
www.digital-factory-journal.de 4/2020
Inhaltsverzeichnis 5
35 Nachrüstbares MDE-System für smarte
Maschinenüberwachung
38 Robotik 4.0 –
Neuheiten, Trends, Visionen
Bild: Wandelbots
Industrial Communication
& Interfaces
SEITE 38
61 Sensoren für die Industrie 4.0
Mit dem Tracepen von Wandelbots können auch Laien
64 Security – spezialisiert innerhalb von Minuten einen Roboter für eine Tätigkeit
anlernen – ohne Programmierkenntnisse
oder doch besser integriert?
67 Mit IoT-Device-Management
zu neuen Mehrwertdiensten
70 Industriekonnektivität
für Verpackungshersteller
73 Edge AI – Bedeutung
für die Industry of Things
Bild: : Greiner Packaging
Big Data, Cloud Solutions
& Services
SEITE 70
78 Intelligentes Asset Management
Der österreichische Verpackungsspezialist Greiner P
ackaging
im Feld und in der Cloud hat den digitalen Wandel erfolgreich in Angriff genommen.
81 Das Cloud- und IIoT-Plattformangebot Unterstützt wird das Familienunternehmen von Inray In-
dustriesoftware und der industriellen Konnektivitätslösung
„easy to use“ von PTC
85 Mehrwert aus Daten generieren
Bildung, Qualifizierung
& Standardisierung 4.0
90 Electronica, Formnext und SPS
finden rein virtuell statt
Bild: Exor
87 Impressum
SEITE 81
Diese Ausgabe enthält das Fachlexikon Die Zahl der IIoT-Plattformen ist in den letzten Jahren
“MES & Industrie 4.0“ vom MES D.A.CH Verband e. V. rasant angestiegen. Über die eigenen Lösungen berichten
Wir bitten um freundliche Beachtung. Experten von Exor, T.Con und Turck
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6 Magazin
Kontron Electronics erwirbt Marke Pixtend von Qube Solutions
Die Kontron Electronics GmbH hat mit Wirkung zum 1. August die
Marke Pixtend der Qube Solutions GmbH erworben. Damit will
Kontron Electronics seine Kompetenz im Bereich Raspberry Pi
stärken. „Mit der Akquisition der Marke Pixtend stärken wir un-
sere Kompetenz und stellen die Weichen für weitere Produkte
im Bereich Raspberry Pi. Dieser Rechner erfreut sich großer
Beliebtheit und ist einer der bekanntesten Linux-Rechner der
Bild: Kontron
Welt. Nicht nur in der Maker-Szene ist der Raspberry Pi nicht
mehr wegzudenken, vor allem in der Industrie verzeichnet er die
größten Wachstumsraten“, erklärt Holger Wußmann, Ge-
schäftsführer der Kontron Electronics.
Zum Pixtend-Portfolio gehören die Steuerungsbaugruppen Pix- Python, programmierbar, sowie für die Verwendung der Soft-SPS
tend-V2-L- und Pixtend-V2-S-, mit unterschiedlicher Anzahl von Codesys geeignet. Ergänzt werden die Baugruppen durch
digitalen und analogen Kanälen und Schnittstellen, basierend auf Pixtend-EIO, einem per Modbus anschließbaren IO-Erweite-
einem leistungsfähigen Raspberry-Pi-3B+-Einplatinencomputer. rungssystem für digitale und analoge Sensoren und Aktoren.
Sie sind in den gängigen Programmiersprachen, wie C oder www.kontron.de
Rose: Neuer Geschäftsbereich Deutsche Beteiligungs AG
„HMI CREations“ investiert in Congatec
Rose Systemtechnik hat den 2019 übernommenen Automati- Die Deutsche Betei-
sierungsspezialisten CRE Rösler Electronic GmbH jetzt voll- ligungs AG (DBAG)
ständig in seine Unternehmensstrukturen integriert. Um die erwartet durch die
Ressourcen von CRE optimal nutzen zu können, hat Rose seine Corona-Pandemie
einen Schub für IoT
Bild: Congatec
und Industrie 4.0.
Bild: Rose Systemtechnik
Dementsprechend
wird auch mit einem
Anziehen der Em-
bedded- und Edge-Technologien gerechnet. Vor diesem Hinter-
grund investiert die DBAG in die Congatec Holding AG. In einem
Management-Buyout (MBO) wird der von der DBAG beratene
Business Units neu organisiert: Die Produktion von Industriemoni- DBAG Fund VIII die Mehrheit der Aktien von den Congatec-
toren, Embedded- und Panel-PC ist ab sofort im neu geschaffenen Gründungsaktionären übernehmen. Die DBAG hat sich in den
Geschäftsbereich „HMI CREations“ angesiedelt. Die F
ertigung von vergangenen Jahren bereits mit Unternehmen im Embedded-
Gehäusen, Gehäusekomponenten und Tragarmsystemen wird in Electronics-Bereich beschäftigt und mit der Beteiligung an der
Zukunft in der Produktlinie HMI Mechanics gebündelt. Das Unter- Duagon AG in ein vergleichbares Geschäftsmodell investiert.
nehmen sieht Panel-PC und Industrie-Monitore als zentrale Kom- „Diese Erfahrung hat sich in der Beurteilung der Beteiligungs-
ponenten, zum Beispiel für die Automobil-, die Food- und Beve- möglichkeit jetzt ausgezahlt“, so Dr. Rolf Scheffels, Mitglied des
rage-Industrie sowie den Maschinenbau. Diese Branchen will Rose DBAG-Vorstands.
Systemtechnik mit seinen Lösungen künftig noch stärker adressie- Über den Kaufpreis beim Congatec-Deal haben die Parteien
ren. „Wir können unseren Kunden jetzt einbaufertige Lösungen aus Stillschweigen vereinbart. Der Vollzug des Kaufvertrags steht
Steuergehäuse, Industrie-PC und Tragarm-Konstruktion aus einer unter dem Vorbehalt der Zustimmung der Kartellbehörden und
Hand liefern“, so Geschäftsführer Dr. Heinz Werner Rixen. ist für das vierte Quartal 2020 vorgesehen.
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Schneider Electric PI (PROFIBUS &
schließt Proleit-Übernahme ab PROFINET International) informiert
Schneider Electric hat nach Genehmigung durch die Kartellbehör- omlox – PNO erweitert Portfolio
den die Proleit AG am 3. August 2020 übernommen. Mit der Ak-
quisition des Softwareanbieters vergrößert der Konzern sein Port-
um Lokalisierungstechnologie
folio und will seine strategische Ausrichtung auf eine ganzheitliche
Seit nunmehr drei Jahrzehnten standardisiert PI
und softwaregestützte Automatisierung weiter untermauern.
Kommunikationsprotokolle und Datenmodelle
Proleit ist mit Hauptsitz in Herzogenaurach an zehn internatio-
für die industrielle Automation und ist somit ein
nalen Standorten mit weltweit mehr als 500 Mitarbeitenden
Wegbereiter der Digitalisierung in der Produktion.
tätig. Mit der nun abgeschlossenen Übernahme strebt Schneider
Waren es anfangs noch vor allem das Feldbus-
Electric eine weitere Marktdurchdringung besonders in den
protokoll PROFIBUS für die zyklische Kommuni-
Bereichen Konsumgüter (CPG) und Food & Beverage (F&B) an.
kation zwischen Steuerung und Peripherie, kamen
In der eigenen Systemarchitektur Ecostruxure ist die Aveva-
zunehmend weitere Dienste und Funktionen hin-
Software bereits fest verankert. Proleit stärkt diesen Bereich nun
zu. Heute bedient PI ein breites Portfolio – ange-
weiter, sodass Schneider Electric die digitale Transformation in fangen von der Sensor-Aktor-Technologie IO-Link
der Industrieautomation noch stärker forcieren kann. Proleit- bis hin zum umfassenden Automatisierungsstan-
Bestandskunden sollen von einem breiteren Komponentenan- dard PROFINET.
gebot von Schneider Electric profitieren, durch das sie ganzheit- Nun erweitert PI ihr Technologieportfolio aber-
liche Lösungen erhalten, beispielsweise Steuerungen, Antriebe, mals und nimmt die omlox-Initiative auf. Unter
vernetzte Mess- und Kontrollkomponenten oder komplette dieser Marke haben sich rund 60 Firmen zu-
Niederspannungsanlagen. sammengeschlossen, um einen herstellerüber-
www.se.com/de/de greifenden Standard für die Ortung innerhalb von
Fabriken zu definieren. Da der Markt bei Ultra-
breitband-(UWB-)Lokalisierung heute sehr frag-
mentiert ist, entstand der Wunsch der Anwender
VDMA Robotik + Automation: und Hersteller, hier ge-
meinsam eine Lösung
Ralf Winkelmann neu im Vorstand zu definieren. Mit der
Ralf Winkelmann (Bild), Geschäftsführer der Fanuc Deutschland 30-jährigen Erfahrung
GmbH und Vice President Fanuc Europe Corporation, ist neues von PI auf dem Gebiet
Mitglied im Vorstand des VDMA-Fachverbands Robotik+Auto der Interoperabilität bie-
mation. In seiner neuen Position folgt er auf Helmut Schmid, tet sich so für omlox die
vormals Universal Robots, der aus satzungsgemäßen Gründen Chance, einen echten
aus dem R+A-Vorstand ausschied. Weltstandard für die Lo-
„Den Ausbau neuer Technologien in Bereichen, wie IoT, Künst
kalisierung von Werk- Karsten Schneider, Chairman
zeugen, Maschinen oder von PI
liche Intelligenz und OPC UA, sehe ich als essenziell notwen
Material zu setzen.
digen Bestandteil für die Erhaltung der
Hierfür bietet PI mit seiner Infrastruktur nicht nur
Innovationsfähigkeit der deutschen und
den Rahmen für die Weiterentwicklung des Stan-
europäischen Industrie. Dabei ist es mir
dards, sondern auch die internationale Vermark-
ein besonderes Anliegen, dass auch
tung oder aber das Training der Anwender sowie
kleine und mittelständische Unternehmen
die Zertifizierung von Produkten. Wie vielverspre-
einen Zugang zu diesen Technologien
chend die omlox-Technologie ist, sieht man auch
Bild: Fanuc
haben. Ich freue mich darauf, im Vorstand
an der Verleihung des Internationalen Technologie-
von VDMA Robotik + Automation einen
preises Hermes Award 2020. In der Auszeich-
Beitrag zu leisten, um die hocheffiziente nung wird vor allem die Bedeutung von offenen
Produktion in Deutschland und Europa voranzubringen“, fasst und interoperablen Standards unterstrichen. Ein
R. Winkelmann seine Ziele in seiner neuen Funktion zusammen. Kernelement der PI.
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4/2020
8 Magazin
CLPA gibt Wachstumszahlen bekannt
Wie die CC-Link Partner Association (CLPA) mitteilt, ist die Zahl der
Geräte, die weltweit über die offenen Industrial-Ethernet-Systeme
CC-Link IE TSN und CC-Link IE sowie CC-Link-Feldbussysteme
kommunizieren, im letzten Jahr um mehr als 12 % gestiegen (Zeit-
raum März 2019 bis März 2020). Damit wurde die 30-Mio.-Marke
der weltweit installierten Geräte nahezu erreicht. Der Erfolg wird
auf das technologische Know-how der Organisation zurückge-
führt, das hinter den Produkten der CLPA-Partner steht.
In den vergangenen Jahren lag laut CLPA das durchschnittliche
jährliche Wachstum neuer Geräte mit CC-Link-Technologien bei
Bild: CLPA
über 2 Mio. Mit mehr als 3,3 Mio. Geräten, die zwischen März
2019 und März 2020 weltweit installiert wurden, beschleunigt
sich die Verbreitung der CC-Link-Technologien nun stark weiter.
Auch die Zahl der Partner, Hersteller und zertifizierten Produkte Zur Unterstützung des anhaltenden weltweiten Wachstums wol-
hat dem Popularitätszuwachs der CLPA entsprechend zugenom- len die CLPA Europe und die CLPA Americas ihre Zusammen
men: Derzeit gibt es weltweit über 3 800 Partnerunternehmen arbeit intensivieren. Dazu legen die beiden CLPA-Bereiche ihre
und mehr als 2 100 lieferbare Produkte von über 340 Herstellern, Twitter- und Youtube-Kanäle zusammen
die mit CC-Link IE TSN, CC-Link IE oder CC-Link kompatibel sind. eu.cc-link.org/de
Harting: Dr.-Ing. Kurt D. Helmut Schmid gründet
Bettenhausen neu im Vorstand HS Auxsilium
Seit dem 1. September ist Dr.-Ing. Kurt D. Bettenhausen (Bild) Zum 30. Juni 2020 hat Helmut
Vorstand „Neue Technologien und Entwicklung“ bei der Harting- Schmid (Bild) sein Amt als Geschäfts-
Technologiegruppe. Zuletzt war er als „Chief Technology Officer führer der Universal Robots (Germa-
Bild: Helmut Schmid
und Chief Digital Officer“ bei der ny) GmbH und Regional Sales Direc-
Schunk GmbH & Co. KG in tor Western Europe aus persönlichen
Lauffen am Neckar, einem Un- Gründen niedergelegt. Nach eigenen
ternehmen für Spanntechnik Angaben bleibt er aber der Unterneh-
und Greifsysteme, tätig. Davor mensgruppe weiterhin als Industrie-
bekleidete er unter anderem die experte strategisch und unterstützend verbunden. H. Schmid
Position als Senior Vice Presi- hatte das Unternehmen 2016 vom Start-up aufgebaut.
dent of Corporate Technology Unter anderem mit diesem Erfahrungshintergrund hat H. Schmid
bei Siemens in Princeton/USA. nun die HS Auxsilium gegründet. Die Dienstleistungen umfassen
Gestartet hat er seine Karriere eine Start-up- und Vertriebsberatung sowie Unterstützung als
Bild: Harting
nach dem Studium der Elektro- Interims-Manager und Industrieexperte für die Schwerpunktberei-
technik an der TH Darmstadt che Automatisierung, Robotik und KI. „Insbesondere junge High-
und der erfolgreichen Promo tech-Unternehmen mit tollen Ideen und Produktentwürfen, aber
tion im F&E-Bereich bei der Höchst AG. auch solchen, die sich bereits in der Entwicklungs- oder Umset-
Zudem ist Dr. K. D. Bettenhausen in zahlreichen Gremien vertreten, zungsphase befinden, sollen unterstützt und von den selbst
unter anderem ist er Vorsitzender des VDI-Gremiums „Digitale gemachten und umfangreichen Erfahrungen profitieren, um ihr
Transformation“ sowie Mitglied im Vorstand der VDI/VDE-Gesell- Unternehmen zukünftig erfolgreich am Markt zu positionieren“,
schaft Mess- und Automatisierungstechnik. nennt H. Schmid als Ziele seiner neuen Aufgabe.
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www.digital-factory-journal.de 4/2020
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10 Product Design, Production / Planning & Engineering
Bilder: Bosch
Connectivity spielt schon heute in vielen Autos eine bedeutende Rolle, um Fahrern und Beifahrern ein sicheres und unterhaltsames Fahrerlebnis
zu ermöglichen
Aus der Praxis: Systems Engineering
unterstützt Car Infotainment Design
Dem vernetzten Auto gehört die Zukunft. Bei dessen Umsetzung arbeiten mehrere Ingenieur-
teams aus unterschiedlichen Disziplinen zusammen. Um dabei eine effiziente Zusammenar-
beit zu gewährleisten, setzt Bosch Car Multimedia auf modellbasiertes Systems Engineering
und als Basis auf die Business-Experience-Plattform von Dassault Systèmes.
Carola von Wendland
Konnektivität eröffnet neue Horizonte für die Entwicklung in Clouddaten und digitalen Diensten, um Fahrern und Insassen
telligenter Fahrzeuge und Mobility Services, die Autos sicherer, ganzheitliche Mobilitätslösungen bereitzustellen.
effizienter, komfortabler und unterhaltsamer machen. Intelli „Konnektivität bietet enormes Potenzial“, sagt Martin Gaedtke,
gente Mobility Services führen zu einem neuen Fahrerlebnis, Director Development Instrumentation Systems, Bosch Car
zum Beispiel durch Vehicle-to-Vehicle-Communication (V2V) Multimedia. „Allerdings führt sie zu einer zunehmenden Kom-
oder Vehicle-to-Infrastructure-Communication (V2I). Bosch Car plexität unserer Produkte und Prozesse.“
Multimedia, ein Geschäftsbereich von Bosch Mobility Solutions, Bosch Car Multimedia ist der Ansicht, dass die Entwicklung der
vereint Systeme und Services innerhalb und außerhalb des digitalen Technologie und die nahezu unbegrenzten Möglich
Fahrzeuges durch die Kombination von Fahrzeugtechnologie, keiten, die Konnektivität bietet, um das Autofahren zu erleichtern
www.digital-factory-journal.de 4/2020Product Design, Production / Planning & Engineering 11
und Insassen während der gesamten Fahrt zu unterhalten, einen grieren. Dies wollten wir mit diesem Proof of Concept bestäti-
dritten Lebensbereich neben Zuhause und Büro schafft. „So gen“, sagt B. Hirt.
können Menschen mit dem autonomen Fahrzeug morgens zur „Wir verwenden modellbasierte Systementwicklung, um die
Arbeit fahren und unterwegs Besprechungen abhalten. Unsere Anforderungen von Mechanik, Software, Hardware und Kine-
Aufgabe ist es, Infotainmentsysteme und vernetzte Lösungen matik über Domänen hinweg zu integrieren, logische Elemente
bereitzustellen, die dies ermöglichen können“, sagt M. Gaedtke. daraus abzuleiten und unsere Konstruktionen anschließend
physisch in der 3D-Experience-Plattform zu modellieren“,
Silos vermeiden, um Produktivität zu erhöhen erklärt C. Simonis. „Dieser domänenübergreifende Aspekt ist
Die mechanische Konstruktion bei Bosch Car Multimedia ver- essenziell, weil wir so beurteilen können, wie sich beispielswei-
antwortet die Entwicklung der einzelnen Komponenten sowie se ein Softwareparameter auf eine mechanische Komponente
das Aufbaukonzept der Anzeigeinstrumente im Fahrzeuginnen- auswirkt. So wird unser Entwicklungsprozess insgesamt effek-
raum. „Die Konnektivität stellt uns vor die Herausforderung, tiver.“ Mit Blick auf seinen eigenen Tätigkeitsbereich ergänzt er:
Systeme zu entwickeln, die sehr ausgeklügelt und deshalb auch „Modellbasiertes Systems Engineering erleichtert mir als Pro-
komplex sind“, sagt Bernd Hirt, Group Manager Core Function jektkoordinator die Integration verschiedener Disziplinen und
Mechanics bei Bosch Car Multimedia. deren gesamtheitliche Bewertung. Dieses Frontloading ist ein
Obwohl die verschiedenen Disziplinen in diesem Geschäfts Muss, wenn wir die Produktleistung zu einem frühen Zeitpunkt
bereich die gleichen Ziele verfolgen, zum Beispiel ein neues und nicht erst nach der physischen Integration und Tests bewer-
Produkt für einen Automobilhersteller zu entwickeln, nutzten die
einzelnen Bereiche unterschiedliche Softwarelösungen. Auf-
grund der dann vorliegenden einzelnen Silolösungen werden
mögliche gegenseitige Beeinflussungen teilweise erst sehr spät
entdeckt. Dies führt zu hohen Anpassungskosten.
„Im Entwicklungsprozess gibt es verschiedene Akteure, die an
einem Projekt arbeiten und hierfür eigene Tools verwenden und
dann über Schnittstellen die Modelle austauschen“, sagt
Christian Simonis, Project Coordinator Proof of Concept for
Model-Based Systems Engineering bei Bosch Car Multimedia.
„Der Nachteil ist, dass viele Informationen verloren gehen. Das
ist keine effektive Arbeitsweise.“
Systems Engineering – ein holistischer Ansatz
Um die Komplexität moderner Konnektivitätssysteme zu bewäl-
tigen, wurden die Engineeringprozesse angepasst und die Das Combiner Head up Display (Chud) nutzt eine ausfahrbare Kunst-
verschiedenen Disziplinen arbeiten nun bereichsübergreifend stoffscheibe, die zwischen Lenkrad und Windschutzscheibe positioniert
ist, um ein virtuelles Bild in das Sichtfeld des Fahrers zu projizieren
zusammen. Als langjähriger Catia-Anwender hat Bosch Car
Multimedia in einem Proof of Concept (PoC) die 3D-Experience-
Plattform von Dassault Systèmes eingesetzt, um an einem
Combiner Head up Display (Chud) ein Systemverständnis für die
Kinematik zu entwickeln.
Ein Chud nutzt eine ausfahrbare Kunststoffscheibe, die zwischen
Lenkrad und Windschutzscheibe positioniert ist, um ein virtuel-
les Bild, beispielsweise Navigationsinformationen oder Verkehrs-
regeln , in das Sichtfeld des Fahrers zu projizieren. „Wir wollten
das Potenzial von modellbasiertem Systems Engineering auf
einer kollaborativen Plattform analysieren. Aufgrund der lang-
jährigen Zusammenarbeit mit Dassault Systèmes war die 3D-
Experience-Plattform hierfür die logische Wahl. Es war wichtig, Bosch Car Multimedia hat in einem Proof of Concept die 3D-Ex
verteilte Teams zusammenzubringen und vorhandene Soft- perience-Plattform von Dassault Systèmes genutzt, um am Chud
ein Systemverständnis für die Kinematik zu entwickeln
waresysteme jeder einzelnen Disziplin in die Plattform zu inte-
4/2020 www.digital-factory-journal.de12 Product Design, Production / Planning & Engineering
ten möchten. Ein weiterer Vorteil von modellbasiertem Systems den frühen Entwicklungsphasen berücksichtigen, sodass das
Engineering ist, dass man stets mit den neuesten und aktuells- System richtig interpretiert werden kann“, sagt Martin Schmidt,
ten Datenständen arbeitet. Es gibt keine Verzögerungen auf- Director Customer Program bei Bosch Car Multimedia. „Durch
grund von Modellexporten oder -importen. Es ist für jeden Ent- kinematische Simulation und Verhaltensmodellierung konnten
wickler, unabhängig von seiner Domäne, möglich, auf die wir beispielsweise das Design eines Algorithmus zum Erkennen
neuesten Konstruktionsdaten seiner Kollegen zuzugreifen.“ von Blockaden anpassen, wodurch praktisch ausgeschlossen
Da alle Anwendungen in die Plattform integriert sind, ist die werden kann, dass sich eine Person an den Fingern verletzt. Die
Durchgängigkeit der Daten gewährleistet. „Ein Ingenieur für Kinematik des Head Up Displays ist komplex. Die virtuelle Simu-
Finite-Elemente-Methode (FEM) entwickelt beispielsweise sein lation ist wie eine digitale Röntgenaufnahme, mit der wir visua-
Modell auf der 3D-Experience-Plattform, simuliert das Modell lisieren können, was in verschiedenen Anwendungsfällen pas-
in Simulia und erstellt das FEM-Ergebnis. Da dies alles auf der siert. Diese visuelle Demonstration ist von großem Wert, wenn
Plattform passiert, können mehrere Disziplinen – inklusive der wir mit unserem Kunden die Kinematik der Chud besprechen,
mechanischen Konstruktion – direkt Einblick nehmen und auf und wir haben sehr positive Rückmeldungen in Bezug auf den
das Ergebnis zugreifen“, verdeutlicht B. Hirt. hier verfolgten modellbasierten Systemansatz erhalten.“
Laut Jürgen Hirt, Project Manager Combiner Headup Display bei M. Schmidt sieht auch Vorteile für das Unternehmen aus ver-
Bosch Car Multimedia, hilft das modellbasierte Systems Engi- trieblicher Sicht. „Angebotsanfragen werden schneller bearbei-
neering dem Unternehmen, durch das entwickelte Systemver- tet, denn wir können mit geringerem Aufwand aufgrund der
ständnis Rekursionen in der Produktenwicklung zu reduzieren Wiederverwendung von Erkenntnissen aus bisherigen Projek-
und so die Entwicklungszeiten zu verkürzen sowie Kosten zu ten das Angebot schneller erstellen“, erklärt er.
senken. „Als Ingenieure“, ergänzt Patrick Uebele, Mechanical Engineer
„In Bezug auf die Validierung unserer Konstruktionen kann ich bei Bosch Car Multimedia, „sind wir auch die Schnittstelle zwi-
mit modellbasiertem Systems Engineering Fragen beantworten schen den OEM und den Zulieferern. Das bedeutet, dass wir
wie: ‚Leistet mein Produkt wirklich das, was mein Kunde erwar- nicht nur die Anforderungen der OEM an unsere Produkte ken-
tet?‘ oder ‚Kann ich Subsysteme validieren, obwohl die vollstän- nen müssen. Wir müssen diese wiederum auch an unsere
dige Umgebung noch nicht vollständig spezifiziert ist?‘ Kann ich Zulieferer für einzelne Komponenten transparent machen. Die
also Software- oder Hardware-in-the-Loop-Simulationen 3D-Experience-Plattform hilft uns, diese Anforderungen von
durchführen?‘“, sagt Marc Ölschläger, Systems Validation Engi- Projektbeginn an klar zu kennen, zu beschreiben und kontinu-
neer bei Bosch Car Multimedia. „Die Antwort auf alle diese ierlich mit unseren Konstruktionen zu vergleichen, um deren
Fragen lautet ‚Ja‘, denn alle relevanten Informationen sind in Einhaltung zu gewährleisten. Außerdem müssen wir die Daten
einem gemeinsamen digitalen Modell gespeichert. Diese Wis- nicht mehr getrennt für verschiedene Schritte wie Kinematik
sensbasis erlaubt die frühe Validierung von Subsystemen, oder thermische Simulation aufbereiten, was uns erheblich
wodurch kostspielige Änderungen zu einem späteren Zeitpunkt A rbeitszeit erspart.“
des Entwicklungsprozesses vermieden und die Anzahl der
physischen Prototypen erheblich reduziert werden kann.“ Fazit
„Mit der Plattform können wir die digitale Kontinuität von den
Überprüfung dank virtueller Simulation Anforderungen bis zur Validierung gewährleisten. Für uns war
„Beim Design der Systemarchitektur ist es wichtig, die Sys- es wichtig, bestehende Systeme aus jeder einzelnen Disziplin
temanforderungen zu berücksichtigen, um zu bestimmen, wie integrieren zu können. Dies haben wir mit unserem Proof of
die Komponenten physikalisch zusammenarbeiten“, erklärt Concept erfolgreich bestätigt“, sagt M. Gaedtke. „Generell er-
Micha Schönwiesner, Systems Behavior Engineer bei Bosch Car möglichen Plattformen wie 3D-Experience von Dassault Sys-
Multimedia. „Bisher konnten wir Konstruktionsfehler, wie Kolli- tèmes den ganzheitlichen Ansatz der MBSE-Methodik. Dadurch
sionen oder wenn etwas nicht richtig funktioniert, nur anhand können Wettbewerbsvorteile erzielt und die Zukunftsfähigkeit
physischer Prototypen richtig erkennen“, fügt er hinzu. „Jetzt gesichert werden.”
kann ich nach dem Modellieren frühzeitig virtuell sehen, ob alles www.3ds.com/de
so funktioniert, wie es sollte, und in 3D zeigen, wie das Einstellen
bestimmter Parameter die Funktionsweise des gesamten Pro-
dukts beeinflusst.“ Carola von Wendland
„Mit einem modellbasierten Ansatz können wir Konzepte und Communication Senior Manager bei Dassault Systèmes.
ihre Schwächen schneller analysieren und alle Toleranzen in carola.vonwendland@3DS.com
www.digital-factory-journal.de 4/2020Sensorik 4.0: Smart Sensors. Ideas beyond limits. Industrie 4.0 beginnt im Sensor oder Feldgerät. Sie liefern die grundlegenden Daten für die digitale Vernetzung von Anlagen und Produktions- prozessen in einem „Internet der Dinge“. Mit seinen innovativen Sensor- und Interfacetechno- logien ermöglicht Pepperl+Fuchs schon heute das intelligente Zusammenspiel von Prozess- und Produktionseinheiten. Lassen Sie sich inspirieren unter www.pepperl-fuchs.com/sensorik40
14 Product Design, Production / Planning & Engineering
Die richtigen Fertigungsdaten
zur richtigen Zeit am richtigen Ort
Für Stromag als Lieferant von Komponenten der Antriebstechnik für industrielle Anwendungen
ist Liefertermintreue von großer Bedeutung. Reibungslose Abläufe und Datentransparenz sind
in diesem Zusammenhang wichtige Faktoren. Mit der zentralen, digitalen Datenplattform von
Coscom ist es dem Unternehmen gelungen, seine Rüst- und Nebenzeiten zu verkürzen – bei
der Produktion von Wiederholteilen um bis zu 75 %. Dabei sorgt die durchgängige, hochinte-
grierte Softwarelösung, bestehend aus Werkzeugverwaltung und Datenmanagement mit
Anbindung an CAD/CAM und die Werkzeuglogistik, für vollständige Transparenz von der
Arbeitsvorbereitung bis an die Maschinen.
Dr. Bernhard Valnion
Bilder: Coscom
Durch die Einführung der zentralen Coscom-Datenplattform konnte das gesamte Know-how der Fertigung bei Stromag digitalisiert werden –
von der Arbeitsvorbereitung bis an die Maschinen
Die Stromag GmbH mit Hauptsitz in Unna arbeitet monatlich In Unna stehen 415 Mitarbeiter im Dienste von vier „Business
mehr als 800 Aufträge auf Werkzeugmaschinen ab, die täglich Streams“: Endschalter, schaltbare Kupplungen und Bremsen,
durchschnittlich fünfmal umgerüstet werden. Das 1932 gegrün- elastische Kupplungen und Kupplungslamellen, die durch die
dete Unternehmen produziert schaltbare Kupplungen und Übernahme des Geschäftsbereichs „Sinter“ des Sundwiger
Bremsen, Industriescheibenbremsen, hochelastische Kupplun- Messingwerk im Jahr 2011 inzwischen auch am Standort besin-
gen, Lamellenkupplungen sowie Getriebe-Nocken-Endschalter. tert werden.
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Wachsende Prozesslösungen seit 1999 Maschinen und deren individuelle Kinematik das passende und
Seit 1999 setzt das Unternehmen Softwarelösungen der optimale Postprocessing durchzuführen. In der Praxis gestaltet
Coscom Computer GmbH ein. Zunächst wurde das integrierte sich der Workflow wie folgt: Mit dem CAD-System Solid Edge
CAD/CAM-System Proficam VM und im Jahr 2002 zum Über- werden in der Konstruktion die 3D-Modelle auf Nennmaß
tragen der NC-Daten an die Werkzeugmaschinen Coscom konstruiert und über einen Translator in notwendige Mittelmaß-
WLAN DNC eingeführt, später dann der Tool- und Factory- modelle für das Drehen überführt. Das Austauschfomat mit
Director VM für die digitale Datenverwaltung. Es entstand die Proficam VM ist .SAT. Der Vorteil des CAM-Systems ist die
Lösung, die noch heute vorhanden ist: Ein integriertes System Unabhängigkeit von der Konstruktion. Mit dem CAD-Modul von
auf Basis einer zentralen Datenplattform. Fünf Jahre später Proficam VM wird teilweise nachmodelliert und korrigiert, um
begann der weitere Ausbau der Coscom-Installation, zunächst die Werkzeugwege zu optimieren. Das programmierte Bauteil
auf Basis von Customizing. In-
zwischen liegt eine konsisten-
te Shopfloor-Infrastruktur
lösung für Werkzeug- und
Fertigungsdaten vor, die dem
Standard des Systemanbie-
ASi-5 Technologie-Workshops:
ters folgt. „Wir stellen einen 01.10.2020: Lanxess Arena, Köln
14.10.2020: Allianz-Arena, München
sehr hohen Anteil an kunden-
individuellen Teilen her. Bei
uns sind fünf identische Teile
schon fast eine Serie“, erklärt
Marko Rosenthal, zuständig
für CAM-Programmierung bei
Stromag. Er weist damit auf
den hohen Engineering-to-
Order-Anteil bei der Auftrags-
abwicklung hin. Dies bedinge
ASi-5
eine enge Abstimmung zwi-
schen Entwicklung und Ar-
beitsvorbereitung, was durch
die stark verzahnte CAD/ AUTOMATISIERUNG
CAM-Prozesskette zum Aus- NEU GEDACHT.
IHR WEG IN
druck kommt. Es wird bevor-
zugt gedreht, weil neun von
zehn Bauteilen rotationssym-
DIE DIGITALE
ZUKUNFT.
metrisch sind. M. Rosenthal
ruft sich die Zeit vor 1999 ins
Gedächtnis: „Bei der Auswahl
war für uns ein offenes CAM-
System wichtig, bei dem wir
selbst Anpassungen durch-
führen können, um die Pro-
zesse im Laufe der Zeit weiter AB SOFORT
LIEFERBAR! Messe Chemnitz
zu optimieren.“ So habe man 23.09. – 24.09.2020
Halle 1, Stand 1-435
sich umfassende Kenntnisse
mit Coscom im NC-Joker an-
geeignet. Er dient dazu, nach
der Programmierung mit Pro-
ficam VM für die einzelnen
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PC-Info-Points mit der Coscom-Software Factory-Director VM sorgen Der Coscom Tool-Director VM versorgt den gesamten CAD/CAM-
für die Technologiedaten-Visualisierung an den Informations-Hotspots Simulationsprozess mit digitalen Werkzeugdaten und ist gekoppelt
direkt an den Maschinen mit dem CAM-System Proficam VM
und die Technologie gibt es dann auf Knopfdruck. Für die CAM- me, fertige Artikel und verwendete Werkzeuge zurück ans
Programmierung ist es wichtig zu wissen, welche Standard- ERP-System – alles mit dem Ziel einer möglichst papierarmen
werkzeuge einer Maschine zugeordnet und auch vorhanden Fertigung.
sind, was ein dezidiertes Tool-Management auf den Plan geru- Mittlerweile sind etwa 6 000 Komplettwerkzeuge im Tool-
fen hat. Hierfür hat Stromag bewusst den Tool-Director VM ge- Director VM und ca. 80 000 Datensätze insgesamt, unter ande-
wählt, um die Prozesskette weitgehend homogen aus einer rem über etwa 15 000 NC-Programme die im Factory-Director
Hand auszubauen. „Unsere Strategie ist, mit möglichst wenig VM hinterlegt sind, abrufbar. „Die hohe Anzahl an Komplett-
verschiedenen Werkzeugen möglichst viel zu produzieren. Da- werkzeugen ergibt sich dadurch, dass auch Werkzeuge mit
bei achten wir streng darauf, in erster Linie Standardwerkzeuge unterschiedlichen Plattenstärken aufgelistet sind, die physisch
zu verwenden“, betont M
. Rosenthal. Michael Grammel als Fer- nach der Benutzung wieder komplett zerlegt werden. Pro Artikel
tigungsleiter der mechanischen Produktion ergänzt: „Ein wich- können beliebig viele Arbeitspläne hinterlegt sein – je nachdem,
tiges strategisches Ziel war es auch, die Rüst- und Einfahrzeiten ob konventionell (NC) oder per CNC gefertigt wird. Dies hängt
dauerhaft zu reduzieren. Hierzu haben wir ein Projekt auf den von der Stückzahl und von der Historie des Artikels ab, weil in
Weg gebracht, um unser Know-how in der Zerspanung digital zu der Vergangenheit anders gefertigt wurde als heute“, sagt
sichern und im kompletten Prozess zu nutzen.“ M. Rosenthal.
Zentrales Tool-Management und NC-Datenorganisation Klare Ziele vor Augen
Im Tool-Director VM und Warehouse werden alle Werkzeugdaten M. Grammel formuliert die Aufgaben der zentralen Coscom-
digital gespeichert und verwaltet. Hierzu gehören die Bestands- Datenplattform folgendermaßen: „Werkzeugvielfalt reduzieren,
regulierung und Umlaufkontrolle, auch der anderen Betriebsmit- bevorzugt Standardwerkzeuge verwenden und möglichst den
tel, etwa der Spannbacken. Die Werkzeuganforderung von der Papierverbrauch in der Fertigung senken.“ Ersteres verringert
Maschine an das Einricht-Center ist bei Stromag heute vollstän- Kosten, Letzteres dient der Fehlerbeseitigung und der Know-
dig digital über Coscom-Software abgebildet. Die Werkzeugviel- how-Sicherung. PC-Terminals mit Coscom-Info-Point-Software
falt wurde durch die Definition von Standardwerkzeugen redu- in unmittelbarer Nähe der Werkzeugmaschinen sorgen dafür,
ziert. Der Tool-Director VM versorgt den gesamten CAD/ Informationen aus der Arbeitsvorbereitung den Werkern zu
CAM-Prozess mit digitalen Werkzeugdaten. Der Factory-Direc- übermitteln. Es gibt ältere NC-Maschinen, die von den Werkern
tor VM verwaltet alle Artikeldaten, Arbeitspläne und -gänge direkt programmiert werden. Auch diese Programme werden
mitsamt den Einrichteblättern und bildet so das zentrale Ferti- über eine bereitgestellte Eingabemaske an den Factory-Director
gungs-Informationssystem. Dieses Tool verfügt über eine VM übertragen und so auch digital und zentral gespeichert. Die
Schnittstelle zum ERP-System. Nach folgendem Schema findet Info-Points haben den Vorteil, dass sie in die unternehmens
der Datenaustausch statt: Zu bearbeitende Artikel, Arbeitspläne, weite und vereinheitlichte Datenablagestruktur eingebunden
Daten zu Rohteilen und Lieferanten werden vom ERP-System sind. „Zuvor konnte jeder Werker nach eigenem Gusto handeln,
übergeben, der Factory-Director VM meldet den Bearbeitungs- wie die Daten abgelegt wurden. Die Intransparenz führte zu sehr
status gemäß des Freigabeprozesses, genutzte NC-Program- aufwendigem NC-Code-Suchen und verursachte teilweise
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sogar Doppelarbeit aufgrund permanenter Neuprogrammierun- mehr im Umlauf. Damit ist Stromag der digitalen Fertigung wie-
gen. Heute können die Daten für einen Artikel nur in die Maschi- der einen Schritt näher gekommen.
ne geladen werden, wenn alle Informationen dafür freigegeben
sind und keine Änderungsbearbeitung mehr vorliegt. Es werden Ausbau und Integration für höhere OTD
alle NC-Programme wirklich nur einmal erzeugt“, resümiert Zusammen mit der globalen Strategie der Standardisierung von
M. Grammel zufrieden. M. Rosenthal ergänzt: „Den Factory- Prozessen steht bei Stromag nach wie vor ganz oben auf der
Director VM begreifen wir als zentrale Datenplattform für digita- Agenda, die Rüst- und Einfahrzeiten zu reduzieren, unterstützt
le Fertigungsinformationen. Unser Ansinnen ist es, alle notwen- durch die Coscom-Prozesslösung. Die Integration wird fortge-
digen Informationen dort zentral einzupflegen und von dort aus setzt und Schritt für Schritt weiter ausgebaut, was bereits ana-
jedem Prozessteilnehmer zur Verfügung zu stellen. Unterstützt lysiert wurde. Alles dient dem Ziel, die OTD-Rate (OTD: On Time
wird dies durch den verknüpften Tool-Director VM, der die Daten Delivery), also die Liefertermintreue, noch weiter zu erhöhen.
aller Werkzeuge und Betriebsmittel bevorratet.“ Hinter dieser www.coscom.de
Aussage verbirgt sich eine klare Absage an die oftmals übliche
Zettelwirtschaft an den Maschinen, denn „zuvor war bei uns der
Papierausdruck das, was wirklich zählte: Der Werker nutzte für Dr. Bernhard Valnion
den Auftrag ein Werkzeug nach seinem Geschmack. Entspre- freier Fachjournalist aus München.
chende Anmerkungen wurden dann auf Papier festgehalten. Für marketing@coscom.de:
uns war diese intransparente Situation unbefriedigend, weil oft
nicht ans Tageslicht kam, welche Ursachen zu einem Fehler
führten“, sagt M. Rosenthal. In der neuen Bearbeitungslinie mit
Dreh- und Bearbeitungszentren ist nun kein Papierdokument
Energiemanagement | Differenzstromüberwachung | Spannungsqualität
GridVis® SOFTWARE
VISUALISIEREN
ANALYSIEREN
ALARMIEREN
DOKUMENTIEREN
www.janitza.de18 Product Design, Production / Planning & Engineering
Bild: fotolia_carloscastilla
Digitaler Zwilling: weg vom Proof of
Concepts – hin zum breiten Rollout
Rund um das IoT wird der Begriff Digitaler Zwilling derzeit viel diskutiert. In der Theorie scheint
dieser Zwilling das digitale Allheilmittel für ein wettbewerbsfähiges Unternehmen mit zukunfts-
weisenden Produkten zu sein. Doch wenn das so ist, warum hat er bis dato in der Praxis noch
keine breitere Anwendung gefunden? Zwar wollen laut einiger Studien immer mehr Unterneh-
men den digitalen Zwilling mit einbeziehen, allerdings gilt es in der Realität, einige Herausfor-
derungen zu meistern.
Dr. Christian Kurze
Das Datenvolumen wie auch die integrative Eigenschaft eines Technologie-Stacks nicht für den Aufbau einer IoT-Lösung ge-
digitalen Zwillings, über Abteilungen und manchmal sogar über eignet sind.
vertikale Bereiche hinweg zu arbeiten, bringen Herausforderun-
gen mit sich. Hier ist insbesondere die Heterogenität der Daten OT und IT zusammenführen
und Datenquellen zu nennen. Denn jede Phase des physischen Im industriellen Umfeld ergibt sich zudem eine organisatorische
Produktlebenszyklus kann verschiedenen Abteilungen zuge- Mammutaufgabe, denn die Unterschiede der Operational Tech-
ordnet werden, wodurch unterschiedliche Arten von Daten ent- nology (OT) im Vergleich zu der Informationstechnologie (IT)
stehen, die in der Regel aus nicht-kompatiblen Systemen stam- kommen einmal mehr durch Projekte wie das (Industrial) IoT ans
men. Erschwerend kommt hinzu, dass all diese Abteilungen Licht. Gerade in der OT haben sich in der Vergangenheit viele
unterschiedliche Standards in Bezug auf das Datenmanage- unterschiedliche Standards etabliert. Außerdem arbeiten die
ment haben. So schaffen es laut McKinsey nur 30 % der rele- Teams der OT und IT recht asynchron: Während die OT und die
vanten IoT-Projekte in die Produktion und zum unternehmens- dazugehörige Hardware sich an den Maschinenzyklen orientie-
weiten Rollout. Ein Grund hierfür liegt oft darin, dass gängige ren, sind die Iterationszyklen in der IT deutlich kürzer.
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Da der digitale Zwilling auf die Objekte konzentriert. Wenn
Maschinen- und Sensordaten Beispiel aus der Automobilbranche diese Attribute abgebildet
der OT angewiesen ist, muss Ein Anwendungsfall eines führenden deutschen Auto- werden, ist ihre Aufzählung in
er somit den Bogen zwischen mobilherstellers verdeutlicht die Implementierung eines einer simplen Liste möglich
OT und IT spannen. digitalen Zwillings mithilfe von „MongoDB“: und in einer herkömmlichen
In einer Zeitspanne von drei Monaten (normalerweise Tabelle gut darstellbar. Wenn
IoT-Projekte (Ende) zu werden ein bis drei Jahre benötigt) war es möglich, eine die Bedürfnisse und Komple-
Ende denken Digital-Twin-Plattform für Autoteile und die dazugehö- xität aber steigen, beispiels-
Beim Stichwort Heterogenität rige Ausstattung neu aufzusetzen. Alle Bauteile und weise, wenn neue Sensoren
bzw. Interoperabilität der Ausstattungsmerkmale aus jahrzehntelanger Firmen- und Geräte hinzugefügt
Systeme gilt es zudem, das historie wurden in einem digitalen Zwilling abgebildet. werden, sind verschiedene
Backend zu betrachten. So Das sind fast 4 Mio. Fahrzeuge mit mehr als 500 Mio. Eigenschaften und Schemata
lassen die unterschiedlichen Komponenten und über 300 Mio. individuellen Konfigu- erforderlich.
Datensätze, das Zusammen- rationskombinationen. Der digitale Zwilling ermöglicht Das Dokumentenmodell von
spiel zwischen OT und IT so- bessere Services für die Fahrzeuge durch vorausschau- „MongoDB“ eignet sich gut
wie die benötigte Flexibilität ende Wartung, aber auch die Entschlackung der Pro- für IoT-Daten, da es auf Json
neu aufgesetzter Projekte duktion oder wertvolle Prognosen für das Qualitäts basiert. Dadurch sind die
relationale Datenbankmodel- management. Attribute und Ereignisse der
le schnell an ihre Grenzen Die technische Basis war eine Migration einer relationa- Objekte einfach definier- und
stoßen. Bei der Nutzung len Datenbank zu „MongoDB Atlas“, dem globalen gruppierbar. Während die
klassischer relationaler Da- Cloud-Datenbankdienst. Für den Cloudeinsatz musste Daten in relationalen Daten-
tenbanken, muss beispiels- zunächst ein sauberes Betriebsmodell aufgesetzt wer- banken auf mehrere Tabellen
weise für jeden Sensor zu den. Insgesamt unterstützte das „MongoDB“-Team bei verteilt werden müssen, wer-
Beginn eine Modellierung er- diesem Projekt dabei, 18 verschiedene IT-Prozesse zu den alle Informationen für ein
folgen und definiert werden, vereinfachen und anzupassen. bestimmtes Asset in einem
wie das Datenmodell in der IT Ein weiterer digitaler Zwilling, der ebenfalls auf der Json-Dokument dargestellt.
abgebildet werden soll. Häu- MongoDB-Datenplattform betrieben wird, wurde für die
fig entstehen dadurch lange Sparte der Elektroautos realisiert. Vorteile einer einheit
Prozesse und eine Vielzahl lichen Datenplattform
arbeits- und zeitintensiver Big-Data-Anwendungen, wie
Proof of Concepts (PoC). Ein PoC mag für ein exemplarisches der digitale Zwilling, brauchen einheitliche Datenplattformen, die
Problem gut anwendbar sein, doch wenn es auf die gesamte in der Lage sind, mit der Heterogenität der Daten umzugehen:
Produktion oder auf die weltweiten Werkshallen ausgerollt wer- Lösungen wie „MongoDB“ können mit den verschiedenen
den soll, ist die Skalierung zu umfangreich. Maschinentypen, aber auch genauso gut mit Graph- oder Zeit-
Wie können die Daten also wertschöpfend aus verschiedenen reihendaten (Times Series) umgehen. Vorteilhaft ist dabei insbe-
Systemen extrahiert, interpretiert und vereinheitlicht werden, die sondere, dass keine aufwendigen und langen Entwicklungs- und
nicht für den Datenaustausch konzipiert wurden? Modellierungsprozesse erforderlich sind.
Weiterhin stehen Out-of-the-box-Mechanismen zur Hochver-
Eine Schnittstelle mit der nötigen Flexibilität fügbarkeit und horizontalen Skalierbarkeit bereit – beginnend
Zu Beginn müssen die unterschiedlichen Daten konsolidiert und bei wenigen Sensoren im Piloten bis hin zu Tausenden oder
über eine einheitliche Service- und API-Schnittstelle zugänglich Millionen von Devices. Mit „MongoDB“ funktioniert zudem die
gemacht werden, um: isolierte, analytische Nutzung von Daten ETL-frei, also ohne das
• die Informationen zu visualisieren, Transferieren und Transformieren von Daten in zusätzliche Sys-
• eine Grundlage für Machine Learning und Analytics zu bieten, teme. Ebenso sind global verteilte Datenbanken auf Knopfdruck
• Aktionen am physischen Asset auszulösen und erstellbar.
• die Verfügbarkeit für weitere Informationssysteme, wie ERP, Ein wesentlicher Vorteil einer einheitlichen Plattform ist zudem,
MES und CRM, sicherzustellen. dass nur noch eine Technologie erlernt werden muss, die nah an
IoT-Projekte beginnen in der Regel mit einem Pilotprojekt, das der Produktion, also an der Edge, im Data Center sowie in der
sich nur auf einige grundlegende Eigenschaften physischer Public Cloud funktioniert – und auf mobilen Geräten. In der Pra-
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Referenzarchitektur einer Datenplattform wie „MongoDB“: Eine einheitliche Datenplattform funktioniert idealerweise
über die Edge-Geräte, im Datencenter, in der Public Cloud sowie auf mobilen Geräten
xis sind oft verschiedene Datenbanktechnologien im Einsatz. muss im Auge behalten werden: Beabsichtigt man eine Service-
Diese müssen alle erlernt und betrieben werden – von der Ska- optimierung, eine bessere Produktverfügbarkeit, neue IoT-basierte
lierung der Datenbanken ganz abgesehen. Dies führt zu aufwen- Produkte und Services wie Echtzeit-Apps oder die Prozessopti-
digen IT-Strukturen. Das Ergebnis: Die Entwicklung innovativer mierungen entlang der Wertschöpfungskette?
Funktionen und IT-Projekte wie IoT-Anwendungen werden ver- Ohne klares Ziel und die Top-Down-Planung verfehlen viele
langsamt. Initiativen ihr Rollout. Ist das Backend oder das Management
nicht auf eine Technologieanwendung wie den digitalen Zwilling
Nebeneffekt: Backlogs reduzieren ausgerichtet, so können später ressourcenaufwendige Anpas-
Eine einheitliche Technologie verhindert zudem die Bildung sungen anstehen – oder mindestens genauso schlimm: Der
eines Feature-Rückstaus: Unternehmen, die mit unterschied Proof-of-Concept bleibt auf der Strecke.
lichen Datenbanken arbeiten, haben öfter das Problem, nicht Deshalb der Tipp vom Experten: Es ist hilfreich, eine Roadmap
schnell genug zu entwickeln. Dank einer einheitlichen Techno- des Projekts mit kurzen Entwicklungszyklen sowie einem itera-
logie sind die Entwickler agiler einsetzbar und können bei Eng- tiven Entwicklungsansatz aufzusetzen. Angelehnt an Lean-
pässen flexibler einspringen und aushelfen. Die Anwendungs- Start-up-Methoden, müssen sich Unternehmen trauen, eine
entwicklung bleibt dadurch sowohl in der Planung als auch in solide Basis für viele kleinere Projekte aufzubauen. Interessierte
der Umsetzung g
enerell dynamischer. Unternehmen müssen mit einer Bandbreite an Ideen experi-
mentieren, um so schnell die Ideen mit dem höchsten Potenzial
Fazit zu identifizieren und umzusetzen. Eine technische Basis auf
Dem Thema IoT wird eine große Zukunft vorausgesagt. Dem erprobter Technologie ist dabei unerlässlich.
muss allerdings ein performantes Datenbank-Set-up voran www.mongodb.com
gehen. Der erste Schritt hierbei ist die Wahl einer einheitlichen
Lösung für das heterogene Umfeld der Produktionsdaten, denn
die Umsetzung und der Betrieb eines digitalen Zwillings werden Dr. Christian Kurze
dadurch vereinfacht. Principal Solutions Architect bei MongoDB, Inc.
Außerdem sollten die optimale Strategie und Technologie im christian.kurze@mongodb.com
Vorfeld gut geplant sein und das Business-Ziel des IoT-Projekts
www.digital-factory-journal.de 4/202017. – 19. Februar 2021 in Dortmund Elektrotechnik neu erleben 17. – 19. Februar 2021, Messe Dortmund Die Fachmesse für Gebäude-, Industrie-, Neue Impulse. Energie- und Lichttechnik. Modernste Lösungen für anspruchsvolle Aufgaben – in Dortmund trifft sich die Fachwelt der Elektrotechnik. www.messe-elektrotechnik.de
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