Intelligente Fertigung dank IoT – Smart Field Analytics mit SMC, Dell Technologies und Software AG

Intelligente Fertigung dank IoT – Smart Field Analytics mit SMC, Dell Technologies und Software AG

Jede Minute zählt, wenn es darum geht, Daten und Informationen effektiv zu interpretieren und zu nutzen, die Produktion zu beschleunigen und nachhaltiger zu machen. Hier hilft der Einsatz von Edge Computing.

SMC Deutschland (führender Hersteller, Partner und Lösungsanbieter für pneumatische und elektrische Automati­sierungstechnik) hat sich ein hohes Ziel gesteckt: eine neue Automatisierungslösung zu entwickeln, die Daten von der Feldebene in die Cloud-Plattform transferiert.
Gemeinsam mit Dell Technologies (ein Unternehmen, dass Kunden das branchenweit umfangreichste und innovativste Technologie- und Services-Portfolio bietet) und der Software AG (Hersteller der Cumulocity IoT Plattform) wurde ein Konzept entwickelt, dass Prozesse in der Produktion fit macht  für Industrie 4.0: Smart Field Analytics. Der Fokus liegt auf der einfachen Vernetzung intelligenter Sensoren und Aktoren sowie der schnellen Verarbeitung der Daten mit Edge Computing. Ein erster Prototyp belegt, welche Vorteile Smart Field Analytics für den Betreiber hat: schnelle Reaktionszeiten, optimierte Prozesse und Kostenersparnis.

SMC setzt beim Thema Industrie 4.0 auf den konsequenten Ausbau der Produktlinien in Richtung Vernetzung und dezentraler Intelligenz. Die Anbindung an übergeordnete Systeme muss schnell und einfach realisierbar sein und Anwender in die Lage versetzen, ihre Produktionsabläufe permanent zu optimieren. Um eine reibungslose Produktion und vorausschauende Planung sicherzustellen, müssen deshalb die Massen an Daten, die Maschinen und Sensoren in Werkshallen erzeugen, in Echtzeit an ihrem Entstehungsort überwacht werden. Hier kommt Edge Computing zum Einsatz: Die Daten werden vor ihrer Analyse nicht zuerst in die Cloud übertragen, sondern direkt in der Edge verarbeitet. Latenzzeiten werden somit massiv verringert, drohende Fehlproduktionen oder -funktionen können verhindert und Maschinenstillstand oder Ausschuss vermieden werden – vorausschauende Wartung in ihrer Perfektion.

Smart Field Analytics kann aber noch mehr

Energieeffizienz ist das erklärte Ziel. Der bewusste und schonende Umgang mit Ressourcen konfrontiert auch die Produktionsindustrie mit der Herausforderung, stets ressourcenschonend und gleichzeitig kosteneffizient zu agieren.
Durch die dauerhafte Überwachung der Maschinendaten wird die Energieeffizienz gesteigert. Auftretende Leckagen in den Maschinen, Druckschwankungen oder Verbrauchsspitzen werden erkannt, analysiert und bilden die Grundlage für Maßnahmen zur langfristigen Energieeinsparung. So konnte beispielsweise das Leckage-Management von pneumatischen Zylindern unter Einsatz eines Machine-Learning-Modells analysiert und automatisiert werden: Anhand historischer Daten wurde einem Algorithmus durch Machine-Learning antrainiert, drohende Leckagen in der pneumatischen Anlage selbstständig sofort zu erkennen. Per Internet-Protokoll werden die Daten direkt an die Cloud-Plattform geschickt und automatisch ein Ticket für das Wartungspersonal erstellt.

Jeder der drei Projektpartner hat für Smart Field Analytics sein individuelles Know-how eingebracht. Das gemeinsam entwickelte Konzept ist praktisch umsetzbar und nutzt die Potenziale der Industrie 4.0 für höhere Produktivität und Energieeffizienz.

 

Nicht alle IoT-Projekte sind so erfolgreich. Die Ursachen des Scheitern können Sie hier nachlesen.

 

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Wie Dell und SMC der vernetzten Industrie entgegentreten

Wie Dell und SMC der vernetzten Industrie entgegentreten

Herr Gast, Herr Prang, Sie arbeiten für Dell Technologies beziehungsweise SMC an Lösungen für die vernetzte Industrie. Wie hat sich das Internet der Dinge entwickelt und wohin geht der Trend?

 

Prang: Die Verbreitung und Akzeptanz des Internets der Dinge hat in den letzten Jahren enorme Sprünge gemacht. Im Privatsektor hat man sich an smarte vernetzte Geräte gewöhnt und Hersteller haben hier zu Beginn wertvolle Erfahrungen gesammelt. Nun beschäftigen sich auch Maschinenbauer im Industriebereich mit der Technologie. Dabei sind anfängliche Bedenken, Maschinen- und Prozessdaten in der Cloud zu speichern, bereits zurückgegangen. Gleichzeitig ist die Erkenntnis erwachsen, dass es nicht unbedingt sinnvoll ist, alle Daten in der Cloud vorzuhalten und erst dort zu verarbeiten. Gerade im industriellen Umfeld fallen Unmengen an Daten an und nicht alle sind zwingend relevant für die Analyse.

Daher geht der Trend in Richtung IoT-Datenmanagement. Muss ich die Daten in der Cloud vorhalten? Sind sie langfristig wertvoll? Welche Daten benötige ich in Echtzeit, welche für langfristige Optimierungen? Solche Fragen entscheiden darüber, ob die Daten an der Edge direkt verarbeitet werden oder in die Cloud gesendet werden. Maschinenbauer, die sich intensiv mit IoT-Anwendungen auseinandersetzen, wollen heute selbst entscheiden, wie und wo die Daten zum Einsatz kommen.

 

Gast: Ich sehe das ähnlich. Die Industrie ist mittlerweile über die PoC-Phase hinaus und viele Unternehmen arbeiten bereits an der Implementierung von validen Strategien für das (Industrial) Internet of Things. Hier hat sich einiges getan, vor allem im Datenmanagement – Stichwort “Hybrid Integration”: Hybride Modelle für das Datenmanagement, in denen Edge, Core und Cloud dedizierte Aufgaben zukommen, sind auf Entscheiderebene angekommen. Man hat in den letzten Jahren gemerkt, dass die Datenauswertung vor Ort häufig effizienter ist und dass Smart Field Analytics einen monetären Mehrwert bieten kann – direkt am Entstehungsort der Daten.

Mit Blick auf IoT-Trends für die kommenden Jahre steht aus meiner Sicht alles unter dem Motto “Collaboration”. Viele Unternehmen arbeiten nicht nur daran IoT-Daten effizient zu erheben und in Data-Lake-Systemen zusammen zu führen, sondern sie wollen auch den Zugang für interne und externe Stakeholder verbessern. Solche konsolidierten und offenen Systeme erlauben den Partnern nicht nur eine bessere Integration, sondern auch die Adaption von Geschäftsmodellen und Wertschöpfungsketten.

 

Warum spielt die Verarbeitung von Daten an der Edge heute so eine wichtige Rolle?

Gast: Für Unternehmen hat die Nutzung von Edge-Technologie vor allem Vorteile mit Blick auf die Kosteneffizienz. Es gibt durchaus Prozesse, bei denen sich die Nutzung von Cloud-Umgebungen anbietet, beispielsweise um Erkenntnisse aus Maschinendaten für Partner und Kunden aufzubereiten und zur Verfügung zu stellen. Doch die Cloudanbindung und das Betreiben der Infrastruktur in der Cloud ist mit nicht unbeträchtlichen Kosten verbunden. Daher macht es Sinn, Rohdaten direkt an der Edge zu verarbeiten anstatt sie zuerst in die Cloud zu senden. Maschinendaten im Industriebereich sind zwar in der Regel nicht besonders groß, doch bei der Masse an Datenpunkten, die in smarten Fabriken entstehen, macht das Volumen insgesamt durchaus einen Unterschied. Hinzu kommt die Frage nach der Latenz, also der Verzögerung, die bei der Verarbeitung und Übermittlung der Daten entsteht. Gerade wenn Geschäftsprozesse ins Spiel kommen, die Daten in Echtzeit benötigen, ist die Verarbeitung direkt auf dem Gerät von entscheidender Wichtigkeit.

 

Prang: Hier spielt auch die Übertragungstechnik eine nicht zu unterschätzende Rolle. Unternehmen wollen möglichst viele Daten in kürzester Zeit sammeln und analysieren, um sie nutzbar zu machen. Doch es ist weder praktikabel alle Endpunkte per DSL zu verbinden, noch den gesamten Datenverkehr über Mobilfunk abzubilden – das eine gelangt schnell an seine physikalischen Grenzen und das andere an die finanziellen. Die Edge übernimmt hier die Rolle des Gatekeepers: mit der geeigneten Software lässt sich steuern, welche Daten für die Übermittlung in die Cloud vorbereitet werden müssen und welche erst gar nicht übersendet werden sollten. In Kombination mit leistungsfähigen Sensoren und Edge-Gateways lassen sich heute auch rechenintensive Prozesse direkt vor Ort abwickeln. Das schützt die Infrastruktur vor Überlastung und das Unternehmen vor einer Kostenexplosion.

 

Wie ist in diesem Zusammenhang die Rolle von digitalen Ökosystemen zu bewerten?

Prang: Digitale Ökosysteme sind im IoT-Bereich von unschätzbarem Wert. Die Industrie 4.0 bedingt, dass Produktionsprozesse zunehmend digitalisiert und automatisiert werden. Gleichzeitig sind heute deutlich mehr Stakeholder involviert, Produktionen werden weltweit vernetzt und die Lieferketten werden komplexer. Dabei gilt auch heute der Grundsatz des komparativen Kostenvorteils: Nicht jedes Unternehmen kann alle Prozessschritte beziehungsweise Dienste gleich effizient anbieten. Daher müssen sie sich auf ihr bestehendes Know-How konzentrieren, dieses einbringen und mit geeigneten Partnern zusammenarbeiten, um am Ende eine für alle beteiligten Parteien vorteilhafte Lösung zu erzielen. Nehmen Sie den Bereich Automation: Wir von SMC sind Entwickler und Hersteller von industrieller Automationstechnik und stellen unseren Kunden eine extrem große Produktpalette zur Verfügung. Für unsere digitalen Geschäftsaktivitäten haben wir uns jedoch mit DELL und der Software AG geeignete Partner ins Boot geholt, die auf diesem Feld durch Expertise überzeugen. Somit bildet jeder Partner einen Teil der Lieferkette ab.

 

Gast: Gerade das Argument der komplexen Lieferketten spricht für digitale Ökosysteme. Jedes Unternehmen ist heute auf Lieferanten und deren Lieferketten angewiesen. Um nicht den Überblick zu verlieren und mögliche Bottlenecks zu vermeiden, sind Firmen heute auf die Transparenz innerhalb digitaler Ökosysteme angewiesen. Nehmen wir an Sie vernetzen ihre Fabrik und stellen die Daten sowohl intern als auch für externe Partner zu Verfügung. Intern führt die Aufbereitung von Maschinendaten in einer Plattform zum Beispiel zur Reduktion von Ausfallzeiten, da sich Vorhersagen zu Wartungsintervallen präziser treffen lassen können. Doch auch der Einkauf profitiert, wenn er genau über Materialbedarf oder Lagerbestände Bescheid weiß. Wenn diese Daten einheitlich an und von Partnern innerhalb der Lieferkette kommuniziert werden können, lassen sich Engpässe vermeiden und die Planungssicherheit steigt. Und nicht zuletzt sichern sich Unternehmen innerhalb eines Ökosystems durch starke Partnerschaften und den oben genannten komparativen Kostenvorteil auch entsprechend Wettbewerbsvorteile.

 

Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, damit die Edge-Cloud-Kommunikation reibungslos funktioniert?

Gast: Für die Kommunikation zwischen Edge und der Cloud gelten die gleichen Grundsätze wie für jede Art der Kommunikation: Alle betroffenen Parteien müssen involviert und gehört werden, es bedarf eines roten Fadens für die Kommunikation und ohne Verantwortlichkeiten sowie konkreten Anforderungen an den In- sowie Output geht in der Regel gar nichts. Im Kontext komplexer IoT-Cases kommt hinzu, dass das Setup mit Bedacht aufgesetzt werden muss. Dabei empfiehlt es sich, das Projekt stets ganzheitlich zu betrachten und gleichzeitig in Phasen zu unterteilen. Eine entsprechende Roadmap ist dabei genauso wertvoll wie ein vorgelagerter Business Case zur Orientierung.

 

Prang: Hinzu kommt aus meiner Sicht noch, dass die Komponenten für das IoT-Projekt aufeinander abgestimmt sind. Es gibt derzeit unzählige Kommunikationsprotokolle, Software- sowie Hardwarelösungen. Hier willkürlich Produkte zu kombinieren, kann sich schnell als Fehler herausstellen. Gerade wenn die Bereitstellung schnell erfolgen muss, sollten kompatible Komponenten und vorkonfigurierte Module verwendet werden, um den Setup-Prozess zu verkürzen und die Performance des Lösung langfristig zu gewährleisten.

 

Welche Rolle spielen Best Practices für Unternehmen?

Prang: Gerade im Bereich Industrie 4.0 lassen sich innovative Geschäftsmodelle leichter Umsetzen, wenn Best Practices vorhanden sind, an denen sich Unternehmen orientieren können. Exemplarisch lässt sich das an unserer Kooperation mit Dell Technologies und der Software AG verdeutlichen. Wir wollten für unseren Kunden eine neue Automatisierungslösung entwickeln, die es ihnen ermöglicht, Daten direkt aus der Feldebene in die Cloud-Plattform zu transferieren. Statt von Grund auf eine Neuentwicklung vorzunehmen, haben wir uns auf dem Markt umgesehen und in der Cumulocity IoT Edge, powered by Dell Technologies, einen erprobten Technologie-Stack gefunden. Diesen konnten wir im Zuge der Projektpartnerschaft an unsere Bedürfnisse und Einsatzgebiete anpassen und so schnell eine konsistente und skalierbare Lösung entwickeln.

 

Gast: Best Practices sind die entscheidende Voraussetzung für Fortschritt. Neue Orientierungspunkte und Erfahrungen aus der Vergangenheit helfen nicht nur bei der Erarbeitung neuer Geschäftsmodelle, sondern zeigen auch Optimierungspotential bei bestehenden Prozessen auf. Zudem haben sich am Markt Lösungen etabliert, die einfach und schnell adaptiert und produktiv eingesetzt werden können. Wie zum Beispiel die Produkt-Bundles der Software AG und Dell Technologies. Diese bieten eine Grundlage für diverse Anwendungszwecke – und die Option der ressourcenschonenden Erweiterung.

 

Was ist aus Ihrer Sicht der nächste logische Schritt in Richtung Industrie 4.0?

 

Gast: Um wirklich vorwärts zu kommen und eine Industrie 4.0 in Deutschland zu verwirklichen, müssen Unternehmen ihre IoT-Strategien konsequent vorantreiben. Bei allem Fortschritt herrscht gerade in der deutschen Industrie noch eine gewissen Risikoaversion vor. Mangelnde Fehlerkultur und Investitionsstau bremsen die Entwicklung aus. Natürlich gilt es, diverse Aspekte in die Unternehmensentscheidungen einfließen zu lassen, doch wenn Unternehmen anfangen würden, sich auf relevante KPIs zu konzentrieren und diese auch konsequent umzusetzen, wäre schon viel passiert.

 

Prang: Ganz genau. Unternehmen müssen sich trauen, den ersten Schritt zu machen. Die Technologie ist den Kinderschuhen längst entwachsen und es stehen bereits großartige Lösungen zur Verfügung, die sofort einsetzbar wären. Doch es wird noch immer viel geredet, diskutiert und abgewogen. Das bremst den Prozess. Es macht oft Sinn, in kleinen Projekten anzufangen, statt riesige Konzepte mit allen erdenklichen Möglichkeiten zu erarbeiten. Mein Tipp: machen Sie lieber schnell Erfahrungen, testen Sie und lernen Sie aus möglichen Fehlern. Auch die Erkenntnis, dass der eingeschlagene Weg falsch war, kann dabei als Erfolg für die Erfahrung gewertet werden.

 

Wir bedanken uns recht herzlich bei Herrn Gast und Herrn Prang für das ausführliche und aufschlussreiche Interview und freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit.

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Interview mit Dorian Gast von Dell EMC: IoT macht das Leben einfacher

Interview mit Dorian Gast von Dell EMC: IoT macht das Leben einfacher

Dorian Gast beschäftigt sich seit 2011 mit dem Thema IoT – damals war noch von M2M (Machine to Machine) die Rede. Seit Ende 2016 ist er Head of Business Development IoT Germany, Israel und UAE bei Dell Technologys mit Fokus auf End-2-End Lösungen im Bereich IoT. Hier unterstützt er den Vertrieb sowohl intern als auch extern bei der Akquise von IoT-Projekten – hauptsächlich im Bereich Manufacturing.

Herr Gast, welchen Stellenwert hat das Thema IoT für Sie?

Wir befinden uns gerade in der vierten Stufe der industriellen Revolution – der Industrie 4.0. Vor hundert Jahren haben wir Kohle geschleppt und in Stahlwerken den Stahl per Hand bearbeitet. Daraufhin folgte die Massenproduktion; die Automatisierung hat begonnen. Heute bewegt sich die Generation Facebook und iPhone dahin, alles miteinander zu vernetzten. Das bringt viele Vorteile und einen gewissen Komfort mit sich. Die Fragen, die sich uns aktuell stellen, sind: Wie kommen wir von viel Arbeitszeit hin zu mehr Freizeit? Wie können wir mit der Technologie, die uns zur Verfügung steht, das Leben einfacher gestalten? Mit dem Internet of Things können wir viele Bereiche in unserem privaten Leben vereinfachen und automatisieren. Im Geschäftsumfeld bedeutet das wiederum, dass wir Geschäftsprozesse oder -modelle entwickeln können, die neue Umsätze sicherstellen.

Wie weit ist Deutschland in Sachen IoT?

Eine Vielzahl an Geräten, die wir tagtäglich mit uns herumtragen, produziert kontinuierlich eine große Menge an Daten. Diese werden bereits jetzt von Startups so verarbeitet und bereitgestellt, dass sie am Ende für Milliarden am Markt verkauft werden. Das zeigt: Die Grundlagen sind bereits vorhanden. Allein die Daten generieren jedoch erst einmal keinen Mehrwert. Sie müssen so aufbereitet werden, dass man sie analysieren und daraus Erkenntnisse gewinnen und Geschäftspotenziale entdecken kann. Für diesen Schritt müssen Unternehmen ihre Angst überwinden, mit IoT-Projekten zu starten. Große Konzerne wie Siemens oder BMW sind nicht erst seit gestern so erfolgreich. Es hat eine Zeit lang gedauert, bis sie sich etabliert haben – doch dieser Weg begann immer mit einem mutigen ersten Schritt in Richtung Innovation. Genauso verhält es sich mit dem Thema IoT: Anfangs gibt es einen Test, mit Proben von Einzel- und Kleinserien, welcher anschließend auf anderen Produktionsreihen etabliert wird.

Warum zögern deutsche Unternehmen dennoch vor der Umsetzung von IoT-Projekten?

Die Deutschen sind eher zurückhaltend. Wir sind zwar Weltmarktführer in der Technologie – wir produzieren viel im Automobilbereich, im maschinellen Umfeld, im Bereich Robotik –, schauen aber immer darauf, was die anderen machen und lassen sie erst einmal ihre Erfahrungen sammeln, bevor wir nachziehen. Zum Glück findet im Moment ein Umdenken statt, sodass viele Unternehmen sich mit der Digitalisierung beschäftigen und erste Initiativen umsetzen. Trotzdem müssen wir darauf achten, nicht von neuen Mitbewerbern überholt zu werden. Wenn disruptive, digitale Firmen zum Beispiel mit Alternativen zu unseren bewährten, aber veralteten Geschäftsprozessen und -modellen aufwarten, kann es durchaus sein, dass Bestandskunden sich ihnen anschließen. Auf solche Szenarien sollten Unternehmen vorbereitet sein.

Was benötigen Unternehmen denn, um für die Umsetzung von IoT-Projekten gut vorbereitet zu sein?

Zuallererst benötigen Unternehmen eine Maschine, die Daten produziert und mit einem Sensor versehen ist. Daneben brauchen sie Hardware, die diese Daten aufnimmt und Software, die die Daten so leserlich macht, dass sie etwas damit anfangen können. Und zu guter Letzt noch einmal Software, welche die Ergebnisse gut verständlich aufbereitet und darstellt. Um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen, sollten die Entwicklerteams vor Ort sein und das Ohr ganz nah an der Kundenherausforderung haben – das vereinfacht die Zusammenarbeit wesentlich.

Wie können Dell EMC und die Software AG Unternehmen dabei unterstützen?

Mit der Software AG haben wir einen agilen Partner, mit dem wir bestmöglich auf die Herausforderungen unserer Kunden eingehen können. Sie sind global aufgestellt, denken aber lokal. Zusammen mit der Software AG bauen wir sogenannte Appliances auf. Das sind vorkonfigurierte Server, die der Kunde direkt bei uns bestellen und bei sich in der Produktion einbauen kann. So hat er einen sehr einfachen Beschaffungsweg, denn er bekommt alles aus einer Hand und kann direkt loslegen.

Was ist der erste Schritt, zu dem Sie Unternehmen raten?

Trauen Sie sich und fangen Sie einfach an. IoT-Pioniere haben bereits eine Vielzahl an Möglichkeiten erprobt und Standards entwickelt. Zwar stellte Cisco 2017 in einer Befragung von internationalen Unternehmen noch fest, dass nur 60 Prozent aller Proof of Concepts erfolgreich waren. Aber die Learnings aus solchen Misserfolgen haben uns dahin gebracht, wo wir heute stehen. Wir haben breite Erfahrungswerte, auf die man erfolgreich aufbauen kann. Nutzen Sie das Momentum!

Treffen Sie Dorian Gast und weitere Sprecher live auf der IoT Innovation Tour in Zürich.

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