Ziel der digitalen Transformation ist es, eine Grundlage zu schaffen, um die Produktivität zu steigern, die Produktqualität zu erhöhen, die Anlagenverfügbarkeit zu optimieren und die Anlagenauslastung zu maximieren. Dies alles mit dem Ziel, der Kundennachfrage idealerweise in Echtzeit gerecht zu werden. Die Basis bilden immer mehr netzwerkfähige Komponenten auf der Betriebsebene, die damit Teil des industriellen Internets der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) werden.
Aber Daten sind Daten. Warum sollte eine direkte vertikale Verbindung zwischen der Produktion und den übergeordneten Geschäftssystemen nicht ausreichen, um das Ziel der oben beschriebenen digitalen Transformation zu erreichen? Die Antwort liegt in der Art und Weise, wie sich die Plattformen der Informationstechnologie (IT) und der Betriebstechnik (OT) entwickelt haben, um mit verschiedenen Arten von Daten mit unterschiedlichen Verarbeitungsanforderungen umzugehen. Die OT-Welt arbeitet heute in Echtzeit mit Prozessgeschwindigkeiten von Sekunden oder weniger. Die IT-Welt dagegen arbeitet mit viel längeren Abtastzeiten, von Minuten bis Stunden oder länger.
Hinter dem Modell von Industrie 4.0 steht die Notwendigkeit, dass die OT- und IT-Räume jeweils die Daten nutzen, die der andere bereitstellen kann. Aber sie sind nicht dafür konzipiert, die vom anderen erhaltenen Daten in einer Art und Weise oder in einem Zeitrahmen zu übersetzen und zu interpretieren, die einen direkten Einfluss auf die Betriebsabläufe im Werk in Echtzeit haben können. Im Zuge der fortschreitenden digitalen Transformation ist das Ergebnis der direkten IT/OT-Integration oft einfach nur die Lieferung großer Mengen ungefilterter Daten statt der erforderlichen relevanten Informationen, die für echte betriebliche Verbesserungen erforderlich sind.
Einige haben argumentiert, dass die Cloud vielleicht eine Umgebung für die Verwaltung dieser großen Datenmengen bieten könnte, indem sie eine Plattform für effiziente Datenaggregation, Filterung und Analyse bietet. Und sicherlich können Protokolle wie OPC UA eine direkte Verbindung von der Produktion über die übergeordneten Systeme bis hin zur Cloud herstellen. Doch obwohl die Cloud eine ideale Plattform bietet, um Wissen über den Anlagenbetrieb zu entwickeln, ist sie nicht die richtige Plattform, um Wissen für den Produktionsbetrieb in die Tat umzusetzen. Ja, sie kann nützliche und wesentliche Datenanalysefunktionen bereitstellen, aber nicht die Echtzeit-Aggregation und -Analyse, die an der OT/IT-Brücke benötigt werden.
Die Kluft überbrücken
Eine geeignetere Lösung für die OT/IT-Integration bieten die neuen intelligenten Edge-Computing-Technologien. Diese bilden eine Zwischenschicht zwischen dem Shop Floor und den übergeordneten Geschäftssystemen, bieten eine einfache Schnittstelle zwischen der IT- und der OT-Welt sowie neue Optionen für den Ort, an dem die Datenanalyse stattfindet.
Die Edge-Computing-Lösung MELIPC von Mitsubishi Electric bietet diese Funktionalität kombiniert mit OPC UA-Kompatibilität. Daten können lokal vorverarbeitet und aggregiert werden, um wertvolle Informationen für die Systeme zu erzeugen, die sie benötigen. Und sie kann den Fertigungsbereich nahtlos mit übergeordneten IT-Systemen wie MES- und ERP-Plattformen verbinden.
Durch die Durchführung anspruchsvoller Datenanalysen in Echtzeit, den zunehmenden Einsatz von KI-Algorithmen sowie maschinelles Lernen für einen intelligenteren Umgang mit Daten ist der MELIPC in der Lage, eine verbesserte Produktionseffizienz Wirklichkeit werden zu lassen. Auch die Kosten der Datenverarbeitung können erheblich reduziert werden, da nur die Informationen, die notwendig und relevant sind, von einer Unternehmensebene zur anderen weitergeleitet werden.
Der MELIPC bietet eine Echtzeit-Datenerfassungs- und Verarbeitungsumgebung in einem robusten industriellen Standard. Aus Sicht der Datenverarbeitung umfasst es eine Reihe von Analysewerkzeugen, darunter die multiple Regressionsanalyse, das Mahalanobis-Taguchi-System und die statistische Prozesskontrolle (SPC) sowie KI-Funktionalitäten wie die Erkennung ähnlicher Wellenformen, die in Echtzeit eine Rückmeldung an die Werkshalle geben.
Als Ergebnis kann es Funktionen aus der Datenerfassung, Filterung, Verarbeitung und Analyse unter Nutzung des betrieblichen Know-hows mit Diagnose und Feedback zur vorausschauenden Wartung kombinieren. Dies geschieht innerhalb eines Echtzeit-Informationsflusses, der die Entscheidungen der Produktionssysteme beeinflussen kann. Es liefert eine Grundlage für die digitale Transformation des Unternehmens und bietet eine Plattform für die Verbindung von Maschinen und Geräten. So können Fertigungsprozesse schneller und intelligenter auf Produktionsänderungen reagieren. Unabhängig davon, ob sie anlagenorientiert, nachfrageorientiert oder angebotsgesteuert sind.
Die steigenden Datenmengen aus der Betriebsebene und deren Anforderung, diese Daten intelligenter zu nutzen, ermöglichen die digitale Transformation der Industrie, stellen aber auch eine echte Herausforderung dar. Edge-Computing als Zwischenschicht zwischen IT und OT ist die Antwort auf diese Herausforderung und ebnet den Weg für die ereignisgesteuerte Architektur, die Industrie 4.0 definiert. Hiermit wird der Produktion ein Schlüssel an die Hand gegeben, mit der die Umwandlung in einen intelligenten Betrieb realisiert werden kann. Diese Technologie stellt die natürliche Brücke zwischen den Welten von OT und IT dar, und zwar in einem Format, das beide Seiten der Kluft überwinden können.
Autor: Christian Nomine, Strategic Product Manager Visualisation, Mitsubishi Electric Europe B.V.
