Die Zukunft des Manufacturing Operations Management:An der Schnittstelle von MES- und IoT-Plattformen

In allen Branchen ist die Die Beschleunigung von Produktinnovationszyklen und die wachsende Variabilität der Marktanforderungen stellen Produktionsanlagen und Org...

In allen Branchen stellen die Beschleunigung der Produktinnovationszyklen und die wachsende Variabilität der Marktanforderungen eine Herausforderung für Produktionsanlagen und Organisationen dar, die hauptsächlich auf Effizienz ausgelegt waren. Fügen Sie den allgemeinen Trend zu stärker personalisierten Produkten hinzu, und Sie verstehen, warum Flexibilität ein wichtiger Treiber der Revolution „Industrie 4.0“ (I4.0) ist. Unnötig zu erwähnen, dass Produktivitäts- und Qualitätsanforderungen nicht verschwinden werden; Tatsächlich erfordert Erfolg heute Effizienz und Flexibilität. Auf dem Weg von anfänglichen Proof-of-Concepts zu groß angelegten Implementierungen benötigen Hersteller einen neuen Ansatz für das Manufacturing Operations Management (MOM), der das MES-Ökosystem, wie wir es kennen, herausfordert.

Die Zukunft von MES                         

Die beschleunigte Erneuerung von Produkten und ihre zunehmende Personalisierung erfordern eine viel engere Integration zwischen Product Lifecycle Management (PLM) und Fertigungsprozessen. Ein nahtloser Fluss von Produktdefinitionsdaten ermöglicht die Beschleunigung der Einführung neuer Produkte oder Varianten und spart Wochen oder Monate bei der Markteinführung von Produkt- oder Serviceinnovationen.

Die Anpassung an die schwankende Marktnachfrage erfordert flexible Fabriken, die nahezu augenblicklich hoch- und heruntergefahren und umgestellt werden können, während gleichzeitig eine durchgängige Rückverfolgbarkeit aus Compliance- oder Kundendienstgründen gewährleistet ist. Aus all diesen Gründen wird die Rolle von MES als „Ausführungsarm“ von ERP gestärkt, und die meisten Industrie 4.0-Führungskräfte betrachten es zu Recht immer noch als das Rückgrat ihrer Fertigungsabläufe.

Ein neues Paradigma

Obwohl die Bedeutung eines gut konzipierten MES-Kernsystems erkannt wird, sehen sich die meisten Hersteller mit ähnlichen Problemen konfrontiert. Die meisten MES-Implementierungen begannen vor über einem Jahrzehnt, als die IT/OT-Lücke noch groß war und viel Festverdrahtung erforderte. Infolgedessen und um einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten, ist das Hinzufügen oder Entwickeln von Funktionen immer noch an mehrjährige Release-/Upgrade-Zyklen gebunden. Zweitens wurden die meisten MES-Lösungen zu einer Zeit entwickelt, als die aktuellen Standardmuster, die Softwarelösungen sowohl in der Cloud als auch vor Ort flexibel und skalierbar machen, noch in den Kinderschuhen steckten.

Wenn sie mit Produktionsleitern sprechen, betonen sie zwei Hauptanforderungen an das Fertigungsbetriebsmanagement:

1. Um komplexere und sich schnell ändernde Abläufe unter Kontrolle zu halten, benötigen sie durchgehende Transparenz über Systemgrenzen hinweg. Um die richtigen Entscheidungen zu treffen, benötigen sie nicht nur Echtzeit-Produktionsdaten, sondern auch im Kontext von Stammdaten aus dem PLM oder ERP.
2. Um mit der zunehmenden Geschwindigkeit des Wandels fertig zu werden, brauchen sie ein stabiles Backbone, aber auch die Möglichkeit, es flexibel mit themenspezifischen Apps zu erweitern, die schließlich das Kernsystem bereichern.

Neben seiner traditionellen Rolle muss das MES dann flexible und leistungsstarke Integrations-, Analyse- und App-Entwicklungsfunktionen bereitstellen, für die es eindeutig nicht konzipiert wurde.

Die Rolle des IoT

IoT-Plattformen – wie GE Predix, Siemens Mindsphere oder PTC Thingworx – wurden ursprünglich entwickelt, um Produkte zu verbinden und Dienste anzubieten, die diese erweitern, und packen diese Fähigkeiten in eine integrierte Lösung, die normalerweise leicht in der Cloud zugänglich ist. Viele Hersteller haben sie dann ausgewählt, um Punktlösungen zu entwickeln und das Potenzial von IoT und Big-Data-Analysen zur Optimierung ihrer Betriebsabläufe zu erkunden.

Auch kleine Start-ups sahen die Chance und nutzten diese Plattformen, um Paketlösungen in den Bereichen Predictive Maintenance, Asset Performance Management und Produktionsoptimierung anzubieten. Schließlich haben die großen Cloud-Player auch damit begonnen, IoT-spezifische Frameworks anzubieten, die alle Basisfunktionen bereitstellen, von der Shopfloor-Konnektivität bis zum maschinellen Lernen.

Die Mehrheit der Fertigungskunden, mit denen wir zusammenarbeiten, befindet sich an derselben Stelle. Erste Proof-of-Concept-Pilotprojekte haben gezeigt, dass erhebliche Einsparungen bei der Zuverlässigkeit, dem Ertrag oder der Gesamteffizienz von Anlagen und sogar kompletten Produktionslinien erzielt werden können. Darüber hinaus demonstrierten solche Pilotprojekte auch die Flexibilität der IoT-Plattformen, die es ihnen ermöglichten, die Zeit für die Entwicklung von Punktlösungen für eine Vielzahl betrieblicher Herausforderungen drastisch zu verkürzen. Aber diese meist Bottom-up-Pilotprojekte führten oft zur Verbreitung inkompatibler Technologien, was manchmal dazu führte, dass die CIOs einschritten, um galoppierende Kosten und Sicherheitsprobleme zu stoppen.

Die Frage, die uns häufig gestellt wird, ist, wie wir über diese Experimente hinaus skalieren können, um die Verbreitung von Technologien zu vermeiden, ohne jedoch lokale Prozessinnovationen zu unterdrücken.

Nicht nur Technologie     

Die Pilotprojekte haben auch bestätigt, dass I4.0 eine viel tiefere Transformation ist als der Einsatz einer intelligenteren Automatisierung. Die spontane Optimierung von Abläufen auf der Grundlage von Daten ist eine tiefgreifende Weiterentwicklung der Managementkultur. Der Produktionsleiter, dessen Wert in seinem intuitiven Verständnis der Betriebsabläufe liegt, muss akzeptieren, dass Analysen seine/ihre Intuition unterstützen und verbessern und sie schrittweise automatisieren.

Ähnlich wie der I3.0-Antrieb für die Automatisierung vom Schweißer verlangte, sich zum Roboterprogrammierer zu entwickeln und fortschrittliche Technologien einzusetzen, um Roboter intelligenter und autonomer zu machen, bedeutet I4.0 die gleiche Entwicklung für das Produktionsmanagement. Verglichen damit, dass sie 80 % ihrer Zeit mit dem Betrieb der Fabrik verbringen, erfordert ihre Rolle die Feinabstimmung eines Systems, das es noch intelligenter und schließlich autonom macht.

Wenn Sie glauben, dass dies eine triviale Transformation ist, überprüfen Sie bei Ihrem nächsten Werksbesuch, ob das kürzlich bereitgestellte Produktions-Dashboard wirklich die Realität des Shopfloors widerspiegelt und zur Steuerung der Produktion verwendet wird. Aber in einigen seltenen Fällen erklärt der Vorgesetzte immer noch ziemlich überzeugend, warum er immer noch seine eigene XL-Tabelle benötigt, um den Betrieb zu steuern und das tägliche Produktionsmeeting zu leiten.

Wenn Sie tiefer graben, werden Sie feststellen, dass seine letzten Anfragen nach ein paar weiteren Sensoren und einfachen Analysen zum besseren Verständnis eines hartnäckigen Problems 6 Monate dauerten, um erfüllt zu werden, und dass die Automatisierung der von ihm schließlich ausgearbeiteten Lösung aus Kosten- und Zeitgründen nicht möglich sein wird Dies würde basierend auf der bestehenden IT/OT-Landschaft dauern.

Das MES der Zukunft    

In allen Branchen denken CIOs jetzt über eine Zukunft nach, in der MES- und IoT-Plattformen Seite an Seite bereitgestellt und im Laufe der Zeit in eine flexible und skalierbare Plattform integriert werden, die ihre I4.0-Strategien in den kommenden zehn Jahren unterstützen kann. P>

Während die Ausgangslage der Unternehmen ganz anders ist, ist die allgemeine Richtung ziemlich ähnlich. Befreien Sie zunächst das MES von spezifischen Entwicklungen und implementieren Sie ein optimiertes Kernsystem, das sich auf die verfahrenstechnische Seite des Betriebs konzentriert und eng mit dem ERP integriert ist, einschließlich der standardmäßigen/regulatorischen Berichtsanforderungen. Die Rückkehr zu einer Standardimplementierung ohne Mods begrenzt die Kosten und ermöglicht gleichzeitig die Nutzung der Innovationen des Anbieters durch regelmäßige Upgrades. Die allgemeine Richtung hin zu mehr Offenheit, basierend auf Cloud-Standards, werden MES-Systeme auch einfacher in moderne Architekturen integrieren. Zweitens:Nutzen Sie die IoT-Plattform, um Leistungsüberwachungs- und Optimierungsanwendungen zu entwickeln, die eine ständige Weiterentwicklung und einen viel schnelleren Lebenszyklus erfordern. Die Plattform wird verwendet, um präzise Probleme zu verstehen, zu lösen und zu qualifizieren, wobei die qualifizierte Lösung dann in die Anforderungen für das nächste MES-Release einfließt. Es schadet natürlich nicht, wenn die Plattform auch die Implementierung einer temporären Lösung zulässt, um mit der Bezahlung des Upgrades zu beginnen.

Bei richtiger Unterstützung durch die richtigen Investitionen zur Entwicklung der oben genannten neuen Fähigkeiten kann der Einsatz einer IoT-Plattform die I4.0-Transformation erheblich beschleunigen. Die Schaffung eines engagierten Datenteams, das sowohl zukunftsorientierte Prozessexperten als auch Datenwissenschaftler umfasst, die von Werk zu Werk gehen können, um Pilotprojekte und Rollouts zu unterstützen, ist einer dieser Bereiche, in den die meisten Führungskräfte investiert haben. Einige dieser Datenteams umfassen auch agile Entwicklungsteams, die in enger Zusammenarbeit mit Prozessingenieuren und Produktionsleitern aufeinanderfolgende Versionen von Apps erstellen können, die sich mit Problemen mit hoher Auswirkung befassen.

Die Entwicklung von Architekturmustern, die eine nahtlose Integration zwischen handelsüblichen MES-Implementierungen und plattformbasierten, maßgeschneiderten Analyseanwendungen ermöglichen, ist eine wichtige Achse der Co-Innovation mit führenden Kunden. Die gute Nachricht ist, dass dies die gleichen Muster sind, die wir erfolgreich im Front-End von Unternehmen rund um CRM-Pakete eingesetzt haben.

Multidisziplinäre Teams aus Prozessingenieuren, Datenwissenschaftlern und Cloud-Architekten untersuchen die Möglichkeiten, mit einer App nach der anderen in den Zustand des autonomen Betriebs zu gelangen und dabei die Leistungsfähigkeit von Cloud-Technologien zu nutzen. In einer nicht allzu fernen Zukunft könnte die Vorstellung eines Manufacturing App Store sehr wohl Realität werden.

Von Pascal Brosset, CTO Digital Manufacturing bei Capgemini