Datenernte - Schlüssel auf dem Weg zur intelligenten Fertigung

Smarte Fertigung wird durch Datenernte erreicht, sagt Coen Huesmann, CGI VP, Consulting Services Manufacturing Center of Excellence...

Ein vereinzelter Fehler in einem Herstellungsprozess kann über Leben und Tod entscheiden, wenn Pharmagiganten gegen die Uhr antreten, um Impfstoffe zur Bekämpfung von COVID-19 herzustellen.

CGI ist führend in der Beratung globaler Hersteller – von Chemiefabriken über Molkereiunternehmen bis hin zu diskreten Herstellern –, wie sie den nächsten Schritt auf dem digitalen Weg zu Industrie 4.0 machen können – ein Schritt, der auch Produktionsprobleme lösen würde. Die IT- und Unternehmensberater von CGI helfen Unternehmen bei der Datenerfassung, um flexible, widerstandsfähige Lieferketten zu schaffen, die reaktionsschnell genug sind, um Betriebsprobleme zu erkennen und schnell zu beheben.

Coen Huesmann, Vice President Manufacturing von CGI Nederland, stimmt zu, dass die Pandemie die Unternehmen belastet, und betont, dass Hersteller beginnen müssen, sich von einem Silo-Ansatz zu einem integrierten End-to-End-Prozess zu bewegen.

„Viele Kunden haben Produktionsstätten, die seit den 70er oder 80er Jahren in Betrieb sind, und es geht darum, diese an Industrie 4.0 anzupassen – die Lebensdauer von Daten in einem produzierenden Unternehmen kann nicht ignoriert werden“, sagte Huesmann.

„In diesem Monat haben wir gehört, dass sich die Impfstoffe in den Niederlanden verzögern, weil eines der großen Pharmaunternehmen ein Problem in seiner Fabrik hatte. Und jetzt wollen alle wissen, warum ist dieses Problem aufgetreten? Aber es ist nicht einfach, diese Antworten zu bekommen, da eine Fabrik in einem großen Ökosystem operiert. Abgesehen davon, dass Impfstoffe lebende Organismen enthalten. Sie haben viele verschiedene Maschinen, und jede dieser Maschinen kann zu einem Fehler führen. Und all diese Informationen sitzen in Silos und sind Informationen ohne Kontext“, sagte er.

Huesmann leitet ein Team bei CGI, das Fertigungsunternehmen dabei unterstützt, Abläufe zu optimieren und agile Lieferketten aufzubauen, indem eine starke Methodik namens Manufacturing Atlas verwendet wird, die innovative Lösungen bereitstellt, um neue Marktrealitäten zu adressieren und Kundenbedürfnisse zu erfüllen.

Überbrückung der Lücke zwischen OT und IT

„Das Sammeln von Informationen aus allen Systemen ist der Schlüssel zur Bereitstellung aller Antworten, die für den Betrieb einer Fabrik erforderlich sind, und ist entscheidend, um ihnen dabei zu helfen, ihre Endziele und strategischen Visionen zu erreichen“, betont Huesmann.

„In vielen älteren Fabriken gibt es noch viele arbeitsintensive Prozesse. Wir helfen unseren Kunden, ihre nächsten Schritte zu identifizieren und unterstützen sie auf ihrem Weg zur Automatisierung von Prozessen von der Bestellung über die Produktion bis hin zur Qualitätskontrolle und Lieferung. Übernahme von Prozessen über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg, einschließlich Logistik, Qualitätskontrolle und Produktionsschritte, während gleichzeitig die Ausrüstung in einer Fabrik gewartet wird. Gemeinsam mit unseren Kunden setzen wir verstärkt auf Sicherheit und Nachhaltigkeit.

„Für diese sowie für ihre Effizienz- und Produktivitätsziele müssen sie faktenbasierte Entscheidungen treffen. Hersteller wollen ihre Daten nutzen, um bessere Entscheidungen zu treffen. Fabriken sind die größten Datengeneratoren, und es ist für Hersteller schwierig, daraus einen Sinn zu machen. Zuerst müssen Sie es sammeln und dann in einen Kontext setzen, damit Sie seinen Wert freisetzen können.“

Huesmann erklärt mehr über den Automation Operational-Prozess und wie CGI die Lücke zwischen Operational Technology (OT) und Information Technology (IT) schließt.

„Wir haben eine starke Methodik, um unsere Fertigungskunden auf ihrem Weg zu unterstützen, in ihren Prozessen und der Automatisierung in ihren Fabriken ausgereifter zu werden“, sagte er.

„Ein Beispiel dafür ist einer unserer Chemiekunden, bei dem wir eine vollintegrierte Anlage gebaut haben. Aufträge, die aus ihrem SAP-System eingehen, lösen die Produktion in den Werken aus. Jeder Produktionsschritt wird automatisiert ausgeführt, bis der LKW, der in seinem Navigationssystem zum richtigen Silo gelenkt wird, das fertige Produkt abholt und zum Kunden bringt.“

„Für diesen Kunden haben wir die speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) in der Werkstatt programmiert, die Pumpen, Ventile und Behälter antreiben, bis hin zu ihren Entscheidungssteuerungssystemen in der Leitwarte und in den Manufacturing Execution Systems (MES). Wir können nachverfolgen, wiegen und dosieren, erfahren, wie wir die Effizienz verbessern können und vieles mehr. Im Moment arbeiten wir daran, dies mit der Außenwelt zu verbinden, indem wir die Fabrik mit der Logistik integrieren.“

„So viele Fertigungsvorgänge können verbessert werden, aber nur Prozess für Prozess oder Maschine für Maschine. Wir versuchen wirklich zu verstehen, wo der Wert dieses Prozesses aus Sicht des Endkunden liegt. Wir können unseren Kunden wirklich viel Geld sparen und gleichzeitig die Qualität des Prozesses verbessern. Wenn Sie Prozesse automatisieren, verbessern Sie automatisch die Sicherheit.“

Fertigungsausführungssysteme

Aber wie gehen Sie vor, um alte Daten über mehrere Standorte innerhalb gut etablierter Fertigungsbetriebe, die 50 Jahre zurückreichen, zu sammeln?

„Fabriken werden in einem ganz anderen Tempo erneuert als IT-Systeme. Wir bauen also Plattformen, die alle Datenquellen in einer Fabrik unabhängig von Alter und Technologie mit einer Plattform verbinden können. Diese ermöglichen es unseren Kunden dann, fundierte Entscheidungen zu treffen“, erklärt Huesmann.

„Manufacturing Execution Systems (MES) und diese Datenplattformen zusammen ermöglichen es unseren Kunden, nicht nur traditionelle Informationen zu sammeln, die bereits verbunden waren, sondern auch auf Informationen von Pumpen und Behältern und allen Dingen in der Fabrik zuzugreifen und diese zu sammeln, die zuvor nie verbunden waren.“

„Dann fügen wir den Geräten Sensoren hinzu, zum Beispiel für den Wärmeaustausch und um die Vibrationen oder den Durchfluss zu messen. Fabriken sind also nie nur alte Technik. Sie sind immer eine Mischung aus alter und neuer Technologie und kommunizieren auf verschiedene Weise. Wir stellen die Verbindungen her, um Daten zu erhalten, aber dann bringen wir auch Kontext zu den Daten.“

CGI erkundigt sich regelmäßig bei Kunden über ihre digitale Erfahrung und ihre MES-Erfahrung über ihre MES-Umfrage. „Diesen Herbst werden wir eine neue MES-Umfrage starten, mit der wir die neuesten Trends untersuchen und präsentieren können“, sagte Hüsmann.

Schlüsselpartnerschaften auf dem Weg zu Industrie 4.0

Die Partnerschaft von CGI mit SAS ist für beide Parteien wichtig.

Huesmann sagte:„Die MES-Systeme liefern Kerninformationen über Fabriken, um unseren Kunden zu helfen, Fertigungsprozesse zu verbessern. SAS ist eine Analyseplattform, die einzigartig positioniert ist. Sie haben einen Prozess der kontinuierlichen Datenerfassung, Datenanalyse und Verbesserung von Prozessen über unsere Plattform.“

„KI ist ein integraler Bestandteil ihrer Plattform. Bei richtiger Implementierung werden hier die echten Daten aus der Fertigung gesammelt. Die Zeit, mit KI herumzuspielen und Konzepte zu prüfen, liegt hinter uns. Wir sehen, dass Organisationen KI skalieren, und dafür brauchen Sie einen starken Plattformpartner wie SAS. Was wir als CGI hinzufügen, ist unser technisches Wissen und unser Geschäftswissen, um den richtigen Kontext bereitzustellen und Werte zu schaffen.“

CGI arbeitet auch mit Hexagon, Aveva und Trendminer zusammen. „Hexagon ist einer unserer Partner bei der Automatisierung manueller Prozesse. So unterstützen wir beispielsweise einen unserer Fertigungskunden gemeinsam bei der Automatisierung der Formulierung ihrer Produkte. Mit dieser Lösung ist unser Kunde in der Lage, neue Rezepturen standardisiert und automatisiert in die Produktion zu bringen, wodurch Produktion und Produktwechsel sicherer und wesentlich effizienter werden.“

„Mit Aveva haben wir standardisierte MES-Plattformen entwickelt und gebaut, die die Standardisierung von Prozessen in allen Fabriken unterstützen. KI ist Teil dieser Plattform für reifere Anlagen zur Optimierung von Qualität, Effizienz und Sicherheit.“

„Trendminer ist in der Tat einer unserer wichtigsten Partner. Self-Service-Analytics-Plattformen wie Trendminer wurden entwickelt, um Datenquellen auf standardisierte Weise zu kombinieren. Sobald die Daten kontextualisiert sind, liefern sie die Erkenntnisse, um bahnbrechende Verbesserungen zu ermöglichen. Wo SAS erweiterte Optionen für KI und tiefere Analysen enthält, sind Self-Service-Tools wie Trendminer für eine pragmatischere Verwendung in der Nähe der Fertigung vorgesehen.“

Cybersicherheit in der Fertigung schützt das Gold

Es ist wichtig, dass Hersteller nicht nur für Industrie 4.0 planen, sondern auch Daten sicher halten, während sie den digitalen Übergang vollziehen. Daten sind Gold, also wie bleiben Daten während dieser Datenernte sicher?

„Dies ist wohl eines der größten Themen, in denen wir aktiv sind. Mit unseren MES- und Analyseangeboten helfen wir Kunden, die Daten aus Fertigungsabläufen freizusetzen. Diese Plattformen sind in der Regel nach den neuesten Standards gut gesichert.“

„Die Schwachstelle liegt eher in der OT-Umgebung. In modernen Fabriken ist heute fast jedes neue Gerät vernetzt, aber ältere Geräte sind nicht immer nach den neuesten IT-Sicherheitsstandards gesichert.“

„Deshalb versuchen wir, diese Art von Ausrüstung abzugrenzen. Der Schutz von Vermögenswerten darf jedoch niemals auf Kosten der Nutzung gehen. Wir haben OT-Sicherheitsspezialisten, die unseren Kunden bei der Härtung von Geräten helfen. Wir sichern Geräte auf unterschiedliche Weise, damit wir das Gold schürfen können, ohne es der Außenwelt preiszugeben“, sagte Huesmann.

Was ist die vierte industrielle Revolution?

Industrie 4.0 bezieht sich auf die Transformation der Art und Weise, wie Waren produziert und geliefert werden – weg von der industriellen Automatisierung und der flexiblen Fabrik hin zu vollständig vernetzten Fabriken, basierend auf der Anwendung neuer Technologien.

Um einen Wettbewerbsvorteil zu haben, haben Hersteller erkannt, dass sie digitale Technologien nach Covid-19 nutzen müssen. Neue Technologien werden immer schneller entwickelt; Arbeitsweisen ermöglichen, die vorher nicht möglich waren. Technologien befähigen sich auch gegenseitig:Self-Service-Analytik, IOT, KI, Cloud, Mobile, Quantencomputing, 5G, kombiniert mit einer starken Vision und einem starken Prozess, werden es Herstellern ermöglichen und sie dazu zwingen, agiler und reaktionsschneller zu werden.

Beispielsweise ermöglicht es eine sichere drahtlose Konnektivität in Verbindung mit erschwinglichen Sensoren, Daten aus Fertigungssegmenten abzurufen, die noch nie zuvor gemessen wurden. Die Rückmeldung der Informationen an die SPS stärkt die Fabrikautomation und macht die industrielle Automatisierung in einem viel größeren Maßstab möglich, was wiederum die Produktivität und Leistung steigern wird.

Mit der Rechenleistung der Cloud können KI-Algorithmen riesige Datenmengen analysieren und aus diesen Daten auf automatisierte Weise lernen. Dieses Lernen kann genutzt werden, um Prozesse in Fabriken auf eine Weise zu optimieren, die noch vor einigen Jahren nicht möglich war.

Industrien, die digitalisieren, erwarten enorme Gewinne - in der Fertigung ermöglicht es eine flexible Produktion, indem es intelligenten Fabriken ermöglicht, Produktionslinien schnell umzustellen, um Vorlaufzeiten zu verkürzen und Störungen schnell zu erkennen.

Um die intelligente Fertigung zu beschleunigen, sind digitale Zwillinge von Maschinen und Abläufen eine Notwendigkeit für eine sichere Simulation und intelligente Optimierung, ebenso wie die Fabrikautomatisierung und die Echtzeitsteuerung von Anlagen und Aufgaben.

Einblicke, auf die Sie reagieren können

In diesem Jahr feiert CGI sein 45-jähriges Bestehen mit dem neuen Slogan Einblicke, auf die Sie reagieren können Hüsmann gibt seine Prognosen für 2021 ab.

Was ist Ihre wichtigste Erkenntnis für 2021?

„Die Interaktion zwischen Menschen und das Treffen in der Werkstatt werden wiederkommen, aber nicht rund um die Uhr. Die Fertigung ist nach wie vor der Schlüssel, da in jeder Region neue Fertigungsbetriebe errichtet werden.“

Welche neue Technologie wird Ihrer Meinung nach den größten Einfluss auf die Fertigung haben?

„Ich sehe in diesem Moment den perfekten Sturm für eine Reihe neuer Technologien. Dies wurde letztes Jahr kurz vor der Pandemie während eines Web-Gipfels bestätigt, an dem Meinungsmacher, Wissenschaftler, Studenten, Start-ups und Politiker wie Tony Blair sowie Top-CEOs und -Unternehmer teilnahmen. KI gibt es schon seit Jahren, aber sie wird jetzt auf eine ganz andere Ebene gebracht, ermöglicht durch andere ausgereifte Technologien wie Cloud und IoT. Quantum Computing ist noch nicht so groß, aber die Investitionssumme ist enorm und dies wird sich noch stärker auf die KI auswirken. Wir werden einige sehr aufregende Dinge sehen, die durch all diese Technologien ermöglicht werden.“