Datenernte: Der Eckpfeiler des Erfolgs smarter Fertigung

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

Ein isolierter Fehler in einem Fertigungsprozess könnte der Unterschied zwischen Leben und Tod sein, während Pharma-Riesen gegen die Uhr rennen, um Impfstoffe zur Bekämpfung von COVID-19 zu produzieren.

CGI führt den Weg bei der Beratung globaler Hersteller – von Chemieanlagen über Molkereien bis hin zu diskreten Fertigern – wie sie den nächsten Schritt auf der digitalen Reise in Richtung Industrie 4.0 gehen können – ein Schritt, der auch Produktionsprobleme lindern würde. CGIs IT- und Business-Consultants helfen Unternehmen, Daten zu ernten, um agile, resiliente Lieferketten zu schaffen, die reaktionsschnell genug sind, um Betriebsprobleme schnell zu identifizieren und zu korrigieren.

Coen Huesmann, Vice President Manufacturing von CGI Nederland, stimmt zu, dass die Pandemie Unternehmen unter Druck setzt und die Notwendigkeit hervorhebt, dass Hersteller beginnen müssen, sich von einem Silo-Ansatz hin zu einem integrierten End-to-End-Prozess zu bewegen.

"Viele Kunden haben Fertigungsstandorte, die seit den 70ern oder 80ern betrieben werden, und es geht darum, diese in Einklang mit Industrie 4.0 zu bringen – der Lebenszeit von Daten in einem Fertigungsunternehmen kann nicht ignoriert werden", sagte Huesmann.

"Diesen Monat hörten wir, dass Impfstoffe in den Niederlanden verzögert sind, weil eines der großen Pharmaunternehmen ein Problem in ihrer Fabrik hatte. Und jetzt will jeder wissen, warum dieses Problem auftrat. 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 Information ohne Kontext", sagte er.

Huesmann leitet ein Team bei CGI, das Fertigungsunternehmen dabei hilft, Abläufe zu optimieren und agile Lieferketten aufzubauen, indem es eine starke Methodik namens Manufacturing Atlas nutzt, die innovative Lösungen bietet, um neue Marktrealitäten anzugehen und Kundenbedürfnisse zu erfüllen.

Die Lücke zwischen OT und IT schließen

"Informationen aus allen Systemen zu ernten, ist der Schlüssel, um all die Antworten bereitzustellen, die notwendig sind, um eine Fabrik zu betreiben, und ist entscheidend, um ihnen zu helfen, ihre Endziele und strategische Vision zu erreichen", weist Huesmann hin.

"Viele ältere Fabriken haben immer noch viele arbeitsintensive Prozesse. Wir helfen unseren Kunden, ihre nächsten Schritte zu identifizieren und unterstützen sie auf ihrer Reise, Prozesse von der Bestellung über Produktion bis Qualitätskontrolle und Lieferung zu automatisieren. Prozesse über die gesamte End-to-End-Wertschöpfungskette einschließlich Logistik, Qualitätskontrolle und Produktionsschritte einzubeziehen, während auch die Ausrüstung in einer Fabrik gewartet wird. Zusammen mit unseren Kunden fokussieren wir zunehmend auf Sicherheit und Nachhaltigkeit.

"Für diese sowie für ihre Effizienz- und Produktivitätsziele müssen sie Entscheidungen auf Basis von Fakten treffen. Hersteller wollen ihre Daten nutzen, um bessere Entscheidungen zu treffen. Fabriken sind die größten Datengeneratoren, und es ist schwer für Hersteller, Sinn daraus zu machen. Zuerst müssen Sie sie sammeln und dann kontextualisieren, damit Sie ihren Wert freisetzen können."

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

"Wir haben eine starke Methodik, um unsere Fertigungskunden auf ihrer Reise zu reiferen Prozessen und Automatisierung in ihren Fabriken zu unterstützen", sagte er.

"Ein Beispiel ist einer unserer Chemie-Kunden, wo wir eine vollständig integrierte Anlage gebaut haben. Bestellungen, die aus ihrem SAP-System hereinkommen, lösen Produktion in den Anlagen aus. Jeder Produktionsschritt wird automatisiert ausgeführt bis hin zum LKW, der in seinem Navigationssystem zum richtigen Silo gesteuert wird, um das Fertigprodukt abzuholen und an Kunden zu liefern."

"Für diesen Kunden haben wir die programmierbaren Logiksteuerungen (SPS) auf dem Shopfloor programmiert, die Pumpen, Ventile und Behälter antreiben, direkt durch ihre Entscheidungssteuerungssysteme im Kontrollraum und in den Manufacturing Execution Systems (MES). Wir sind in der Lage, zu tracken und zu tracieren, zu wiegen und zu dosieren, Effizienz zu verbessern und mehr. In diesem Moment arbeiten wir daran, dies mit der Außenwelt zu verbinden, indem wir die Fabrik mit Logistik integrieren."

"So können viele Fertigungsabläufe verbessert werden, aber nur prozessweise oder maschinenweise. Wir versuchen wirklich zu verstehen, wo der Wert dieses Prozesses aus Endkundenperspektive liegt. Wir können unseren Kunden riesige Geldbeträge sparen und gleichzeitig die Prozessqualität verbessern. Wenn Sie Prozesse automatisieren, verbessern Sie automatisch die Sicherheit."

Manufacturing Execution Systems

Aber wie gehen Sie vor, alte Daten über mehrere Standorte innerhalb etablierter Fertigungsabläufe zu ernten, die 50 Jahre zurückreichen?

"Fabriken werden mit einer völlig anderen Geschwindigkeit erneuert als IT-Systeme. Also bauen wir Plattformen, die alle Datenquellen in einer Fabrik mit einer Plattform verbinden können, unabhängig von Alter und Technologie. Diese ermöglichen es unseren Kunden dann, gut informierte Entscheidungen zu treffen", erklärte Huesmann.

"Manufacturing Execution Systems (MES) und diese Datenplattformen kombiniert ermöglichen es unseren Kunden, nicht nur traditionelle Informationen zu ernten, die bereits verbunden waren, sondern auch auf Informationen von Pumpen, Behältern und all den Dingen in der Fabrik zuzugreifen und sie zu ernten, die zuvor nie verbunden waren."

"Dann fügen wir Sensoren an Geräten hinzu, zum Beispiel für Wärmetausch und zur Messung von Vibrationen oder Durchfluss. Also sind Fabriken nie nur alte Technologie. Sie sind immer ein Mix aus alter und neuer Technologie und sie kommunizieren auf verschiedene Weisen. Wir stellen die Verbindungen her, um Daten zu bekommen, aber dann bringen wir auch Kontext zu den Daten."

CGI checkt regelmäßig mit Kunden deren digitale Erfahrung und ihre MES-Erfahrung über ihre MES-Umfrage. "Diesen Herbst werden wir eine neue MES-Umfrage starten, die es uns ermöglichen wird, die neuesten Trends zu erforschen und zu präsentieren", sagte Huesmann.

Schlüsselpartnerschaften auf dem Weg zu Industrie 4.0

CGIs Partnerschaft mit SAS ist eine wichtige für beide Parteien.

Huesmann sagte: "Die MES-Systeme liefern Kerninformationen über Fabriken, um unseren Kunden zu helfen, Fertigungsprozesse zu verbessern. SAS ist eine Plattform für Analytik, die einzigartig positioniert ist. Sie haben einen Prozess der kontinuierlichen Datenernte, Datenanalyse und Prozessverbesserung durch unsere Plattform."

"KI ist ein integraler Teil ihrer Plattform. Wenn sie richtig implementiert wird, ist das der Ort, wo die echten Daten aus der Fertigung geerntet werden. Die Zeit, mit KI herumzuspielen und Proof-of-Concepts zu machen, ist vorbei. Wir sehen, dass Organisationen KI skalieren und dafür brauchen Sie einen starken Plattformpartner wie SAS. Was wir als CGI hinzufügen, ist unser technisches und geschäftliches Wissen, um den richtigen Kontext zu liefern und Wert zu schaffen."

CGI arbeitet auch mit Hexagon, Aveva und Trendminer zusammen. "Hexagon ist einer unserer Partner in der Automatisierung manueller Prozesse. Zum Beispiel für einen unserer Fertigungskunden unterstützen wir gemeinsam die Automatisierung der Formulierung ihrer Produkte. Mit dieser Lösung kann unser Kunde neue Rezepturen auf standardisierte und automatisierte Weise in Produktion bringen, was Produktion und Produktumstellung sicherer und viel effizienter macht."

"Mit Aveva haben wir standardisierte MES-Plattformen entworfen und gebaut, die Standardisierung von Prozessen über Fabriken hinweg unterstützen. KI ist Teil dieser Plattform für reifere Anlagen, um Qualität, Effizienz und Sicherheit zu optimieren."

"Trendminer ist tatsächlich einer unserer Schlüsselpartner. Self-Service-Analytik-Plattformen wie Trendminer sind darauf ausgelegt, Datenquellen auf standardisierte Weise zu kombinieren, sobald Daten kontextualisiert sind, liefern sie die Einblicke, um Durchbruchsverbesserungen zu ermöglichen. Wo SAS fortgeschrittenere Optionen für KI und tiefere Analysen enthält, sind Self-Service-Tools wie Trendminer für pragmatischere Nutzung nah an der Fertigung."

Cybersicherheit in der Fertigung schützt das Gold

Es ist entscheidend, 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 vermutlich eines der größten Themen, in denen wir aktiv sind. Mit unseren MES- und Analytik-Angeboten helfen wir Kunden, Daten aus Fertigungsabläufen freizuschalten. Diese Plattformen sind im Allgemeinen gut gesichert nach den neuesten Standards."

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

"Daher versuchen wir, diese Art von Ausrüstung einzuzäunen. Aber Assets zu schützen, darf nie auf Kosten der Nutzung gehen. Wir haben OT-Sicherheitsspezialisten, die unseren Kunden bei der Härtung von Geräten helfen. Wir sichern Geräte auf verschiedene Weise, damit wir das Gold ausgraben können, ohne es der Außenwelt auszusetzen", sagte Huesmann.

Was ist die Vierte Industrielle Revolution?

Industrie 4.0 bezieht sich auf die Transformation in der Art, wie Güter produziert und geliefert werden – weg von industrieller 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 post-COVID-19 nutzen müssen. Neue Technologien werden mit zunehmender Geschwindigkeit entwickelt; Sie ermöglichen Arbeitsweisen, die zuvor nicht möglich waren. Technologien ermöglichen sich auch gegenseitig: Self-Service-Analytik, IoT, KI, Cloud, Mobile, Quantencomputing, 5G, kombiniert mit einer starken Vision und Prozess, werden Hersteller in die Lage versetzen, agiler und reaktionsschneller zu werden.

Als Beispiel ermöglicht sichere drahtlose Konnektivität in Verbindung mit erschwinglichen Sensoren, Daten aus Fertigungssegmenten abzurufen, die nie zuvor gemessen wurden. Das Zurückspielen der Informationen an SPS befähigt Fabrikautomatisierung, was industrielle Automatisierung in viel größerem Maßstab möglich macht, was wiederum Produktivität und Leistung steigert.

Mit der Rechenleistung der Cloud können KI-Algorithmen riesige Datenmengen analysieren und Lernen daraus in automatisierter Weise erstellen. Dieses Lernen kann genutzt werden, um Prozesse in Fabriken auf Arten zu optimieren, die bis vor einigen Jahren nicht möglich waren.

Enorme Gewinne erwarten Branchen, die digital gehen – in der Fertigung ermöglicht es flexible Produktion, indem es smarten Fabriken erlaubt, Produktionslinien schnell umzurüsten, um Lieferzeiten zu verkürzen und Störungen schnell zu identifizieren.

Um Smart Manufacturing zu beschleunigen, werden digitale Zwillinge von Maschinen und Abläufen eine Notwendigkeit für sichere Simulation und intelligente Optimierung sein, ebenso wie Fabrikautomatisierung und Echtzeitsteuerung von Ausrüstung und Aufgaben.

Einblicke, auf die Sie handeln können

Im Jahr, in dem CGI sein 45-jähriges Jubiläum feiert, mit neuem Slogan, Insights you can act on, gibt Huesmann seine Vorhersagen für 2021.

Was ist Ihr Top-Einblick für 2021?

"Interaktion zwischen Menschen und Treffen auf dem Shopfloor wird zurückkommen, aber nicht 24/7. Fertigung ist immer noch Schlüssel, mit neuen Fertigungsabläufen, die in jeder Region aufgebaut werden."

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

"Ich sehe den perfekten Sturm für eine Reihe neuer Technologien, die jetzt abheben. Das wurde letztes Jahr kurz vor der Pandemie während eines Web-Summits bestätigt, an dem Meinungsmacher, Wissenschaftler, Studenten, Start-ups und Politiker wie Tony Blair und Top-CEOs und Unternehmer teilnahmen. KI gibt es seit Jahren, aber sie wird jetzt auf ein ganz anderes Level gehoben, ermöglicht durch andere reifende Technologien wie Cloud und IoT. Quantencomputing ist noch nicht so groß, aber die Investitionsmenge ist riesig und dies wird einen noch größeren Effekt auf KI haben. Wir werden einige sehr aufregende Dinge sehen, die durch all diese Technologien ermöglicht werden."