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Über dieses Buch

„Das Internet der Dinge in der Produktion“ – Smart Manufacturing für Anwender und Lösungsanbieter
Alexander Sinsels Buch „Das Internet der Dinge in der Produktion“ wendet sich an produzierende Unternehmen, Berater und Lösungsanbieter für die Smart Factory. Ziel des dreiteiligen Kompendiums ist es, allen Interessensgruppen eine gemeinsame fachliche und technische Wissensgrundlage zu vermitteln, um damit den Weg zu einem einheitlichen Verständnis von Problemen und Lösungen zu ebnen. Der Inhalt des Werks:
• Smart Manufacturing• Wettbewerbsvorteile (Effizienzvorteile) durch bewährte Methoden und moderne Informationstechnologie• Kostenpotentiale erschließen• Das industrielle Internet der Dinge in der Produktion• Die API als digitales Abbild der Produktion• Grundlagen der Produktionsoptimierung• Wirtschaftlichkeitsbewertung der Smart Factory • Systemintegration• Beispielanwendungen• Anwendungsentwicklung mit Bridge API
Antworten auf aktuelle Fragen produzierender Unternehmen und praktische Maßnahmen zur Digitalisierung
Zwischen den Lösungsanbietern für die Smart Factory und den produzierenden Unternehmen als die angesprochene Zielgruppe der hervorgebrachten Markt- und Forschungsleistungen besteht zuweilen noch immer eine erhebliche Diskrepanz. Die einen meinen, dass die eigentlichen Probleme in der Produktion nicht im Fokus der Lösungsanbieter stehen. Andere beklagen, dass Nutzen und Möglichkeiten des industriellen Internets der Dinge (Industrial Internet of Things – kurz IIoT) seitens der produzierenden Unternehmen nur unzureichend wahrgenommen und verstanden werden.
Das Fachbuch liefert ferner Antworten auf die Frage, welche Maßnahmen zur Digitalisierung der Produktion denn überhaupt zukunftsfähig und wirtschaftlich zweckmäßig sind. Lösungsanbieter finden einen Leitfaden für die Anwendungsentwicklung mit FORCE Bridge API. Die frei verfügbare API gestattet es, sowohl die in den Produktionsbetrieben bereits vorhandenen Anwendungen als auch innovative neue Technologien in der Smart Factory bereitzustellen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Smart Manufacturing

Zusammenfassung
Unter Smart Manufacturing wird die Maximierung der Ressourceneffektivität und Prozesseffizienz in der Produktion durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie verstanden. Diese begriffliche Fixierung ist insofern plausibel, als ein in der Produktion eingesetztes IT-System, dessen Einführung und Betrieb das produzierende Unternehmen mit hohen Kosten belasten, ohne dadurch die Wirtschaftlichkeit der Produktion zu steigern, nicht als „smart“ ausgewiesen werden kann. Dass der Einsatz von Informationstechnologie in der Produktion mittlerweile signifikante Produktivitätssteigerungen ermöglicht, ist im Wesentlichen dem Internet der Dinge bzw. dessen Einzug in die Produktion zu verdanken. Auf der Grundlage herkömmlicher Internettechnologien haben sich in den vergangenen Jahren Standards für die digitale Abbildung von Dingen der realen Welt etabliert. Diese Standards stellen die wesentliche Voraussetzung für die organisatorische Interoperabilität von Menschen, Informationssystemen und den angeschlossenen Produktionsanlagen dar, an welcher in der Vergangenheit viele IT-Investitionen scheiterten.
Alexander Sinsel

Eine fachliche Einführung

Frontmatter

2. Grundlagen der Produktionsoptimierung

Zusammenfassung
Im vorliegenden Kapitel werden Grundbegriffe, Konzepte und Zielgrößen der Produktionsoptimierung erläutert. Letztere können anhand von Leistungskennzahlen quantifiziert werden. Es wird dargelegt, wie die verschiedenen Leistungskennzahlen definiert sind und wie deren Datengrundlage im Rahmen der Maschinen- und Betriebsdatenerfassung ermittelt wird. Elementare Leistungskennzahlen haben einen unmittelbaren Bezug zu einer bestimmten Art von Verschwendung. Aus deren Produkten ergeben sich verdichtete Kennzahlen wie die Gesamtanlageneffektivität (engl. Overall Equipment Effectiveness, kurz OEE) und die Gesamtprozesseffizienz (engl. Overall Process Efficiency, kurz OPE).
Alexander Sinsel

3. Vom Maschinensignal zur Kennzahl

Zusammenfassung
Im Rahmen der Maschinen- und Betriebsdatenerfassung wird die Datengrundlage zur exakten Ermittlung von Leistungskennzahlen der Produktion gewonnen. Die Erfassungslogik muss flexibel konfigurierbar sein, um den Besonderheiten verschiedener Fertigungsverfahren und betrieblicher Rahmenbedingungen Rechnung zu tragen. Mittlerweile sehen sich auch Anbieter aus dem Maschinen- und Anlagenbau zunehmend gezwungen, zur Sicherstellung ihrer dauerhaften Wettbewerbsfähigkeit die eigene Marktleistung an der Digitalisierung der Produktion auszurichten. Diese stehen damit vor der Entscheidung, sich an theoretischen Konzepten der Industrie 4.0 zu orientieren oder die mit dem Internet der Dinge geschaffenen De-facto-Standards aufzugreifen.
Alexander Sinsel

4. Die virtuelle Fabrik

Zusammenfassung
Zu Zwecken der Lehre, aber auch als Testumgebung für Anwendungsentwickler stellt die FORCE Bridge Community mit der Virtual Production Environment eine virtuelle Produktionsumgebung zur Verfügung. Darin wird die gesamte Auftragsabwicklung von der Auftragsgenerierung und Freigabe im ERP-System über die Anmeldung der einzelnen Vorgänge am Shop Floor Terminal bis hin zu deren Bearbeitung auf den verschiedenen Arbeitsplätzen simuliert.
Alexander Sinsel

Einsatz im produzierenden Unternehmen

Frontmatter

5. Wirtschaftlichkeitsbewertung der Smart Factory

Zusammenfassung
Produzierende Unternehmen stehen heute vor der Frage, welche Maßnahmen zur Digitalisierung der Fabrik zukunftsfähig und wirtschaftlich zweckmäßig sind. Dazu müssen Kosten und Nutzen der Digitalisierung gegeneinander abgewogen und verschiedene Leistungsangebote miteinander verglichen werden. Zum versprochenen Nutzen zählt eine mögliche Flexibilisierung der Produktion, vor allem aber das Erschließen von Kostenpotentialen durch die Reduzierung von Verschwendung. Zunächst wird eine Vorgehensweise zur monetären Bewertung jener Kostenpotentiale beschrieben. Im Anschluss daran werden die mit der Digitalisierung selbst verbundenen Kosten diskutiert und schließlich dem zu erwartenden Nutzen gegenübergestellt. Offene Industriestandards gewährleisten Herstellerunabhängigkeit, senken damit die Kosten für die Digitalisierung und verringern vor allem das Investitionsrisiko.
Alexander Sinsel

6. Beispielanwendungen im wechselseitigen Zusammenspiel

Zusammenfassung
Anwendungsoffen konzipierte IoT-Plattformen ermöglichen die Entwicklung und Ausführung beliebiger Anwendungen. Das Spektrum erstreckt sich von jenen Anwendungen, die bereits in der Vergangenheit Bestandteil eines MES waren, über aktuelle Technologien aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz, bis hin zu zukünftigen Innovationen, von denen bisher noch gar keine Vorstellungen existieren. Ein offener Industriestandard für Smart Manufacturing beschränkt dieses Anwendungsspektrum nicht auf das Produktportfolio eines bestimmten MES oder auf das Ökosystem eines jeweiligen Plattformanbieters, sondern erlaubt produzierenden Unternehmen die uneingeschränkte und herstellerunabhängige Auswahl jeder einzelnen Anwendung entsprechend der individuellen Vorstellungen.
Alexander Sinsel

Anwendungsentwicklung mit FORCE Bridge API

Frontmatter

7. Grundkonzepte der API

Zusammenfassung
FORCE Bridge API stellt Anwendungen alle in der Produktion erfassten Daten zur Verfügung. Diese werden von der IoT-Plattform zu semantisch bewertbaren Informationen aufbereitet, die zu interpretieren es keiner technischen, sondern ausschließlich fachlicher Grundkenntnisse bedarf. Die API folgt dabei einem Architekturstil für verteilte Systeme, der als Representational State Transfer, kurz REST, bezeichnet wird. Ein Charakteristikum dieses Architekturstils ist die Hypermedialität, d. h. die Vernetzung von Ressourcen mithilfe von Hypermedia-Referenzen. Wie auf einer Website können von einem Einstiegspunkt der API aus alle weiteren Ressourcen über Hyperlinks erreicht werden. Eine Besonderheit der API ist die dynamische Aggregation von Ressourcen, vermittels deren referenzierte Ressourcen durch einen Aufrufparameter steuerbar in die Repräsentation der angeforderten Ressource eingebettet werden können.
Alexander Sinsel

8. Das digitale Abbild der Produktion

Zusammenfassung
Mit 154 Aufrufmethoden und zahlreichen Ereignismeldungen stellt FORCE Bridge API Anwendungsentwicklern ein vollständiges digitales Abbild der Produktion zur Verfügung. Dieses spiegelt nicht nur die aktuell vorliegende Situation wider, sondern umfasst darüber hinaus sowohl die in der Vergangenheit aufgezeichneten Daten als auch die Planung und Prognose der zukünftigen Auftragsabwicklung.
Alexander Sinsel

9. Beispielanwendungen mit Bridge API

Zusammenfassung
Wie in den vorangegangenen Kapiteln dargelegt, entsprechen die Ressourcen von FORCE Bridge API einem digitalen Abbild der Produktion, dessen Realitätsbezug in den Datenerfassungssystemen verankert ist. Während der Bridge IoT Hub ausschließlich POST-Methoden besitzt, über die alle Daten aus der Produktion in die Plattform gelangen, bietet die API insgesamt nur wenige Schnittstellen für den schreibenden Zugriff auf Ressourcen. Nichtsdestoweniger demonstrieren die Beispielanwendungen in diesem Kapitel, dass die gesamte Fertigungssteuerung über die API erfolgt. Einzelne Anwendungen bereiten sich wechselseitig Daten in adäquater Form auf, ohne dabei auch nur die geringste Kenntnis voneinander zu haben. FORCE Bridge API selbst gewährleistet die organisatorische Interoperabilität aller individuellen Anwendungen. Die Auswahl der Beispielanwendungen wurde zu großen Teilen unter dem Gesichtspunkt getroffen, deren impliziten Interaktionen bei vollkommener wechselseitiger Entkopplung zu explizieren.
Alexander Sinsel

Backmatter

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