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IoT umfassend transformieren Industrial Internet of Things: Ansatz und Use Cases sind der wirksamste Hebel

Bei vielen Unternehmen fehlt es bei der Umsetzung von IoT beziehungsweise [I]IoT an einer übergreifenden Herangehensweise und nachhaltigen Use Cases. Beides ist aber essenziell für eine erfolgreiche Transformation.

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Das Industrial Internet of Things ermöglicht effizientere Prozesse – wenn es richtig umgesetzt wird.
Das Industrial Internet of Things ermöglicht effizientere Prozesse – wenn es richtig umgesetzt wird.
(Bild: Marco Prosch/Porsche)

Das Industrial Internet of Things ([I]IoT) ist die industrielle Ausprägung des Internet of Things (IoT). Dabei geht es vor allem darum, Maschinen und Anlagen miteinander sowie vertikal und horizontal mit IT-Systemen zu vernetzen. Das vorrangige Ziel: Effektivere, effizientere und flexiblere Prozesse im Shopfloor und darüber hinaus.

Außerdem lassen sich mit [I]IoT ganz neue Szenarien, Services und Geschäftsmodelle etablieren: Werden beispielsweise Engineering und Produktion integriert, ist damit die Basis für Closed Loop Manufacturing geschaffen. Das alles ist in der Theorie längst möglich. In der Praxis sieht es aber häufig noch anders aus.

Herausforderungen: ROI und Komplexität von [I]IoT

Zwar haben einige Unternehmen mittlerweile einzelne [I]IoT-Use-Cases umgesetzt. Es fehlt jedoch oft an einem ganzheitlichen Ansatz für die Prozesse innerhalb der Smart Factory und vor allem an der horizontalen und vertikalen Integration. Das liegt zum einen häufig an der technologischen Komplexität von [I]IoT. Zum anderen lässt sich der Return on Investment nur schwer kalkulieren. In den Griff bekommen Unternehmen das mit einer durchgängigen Herangehensweise: von der Strategie über eine Roadmap bis zu der konkreten Umsetzung beziehungsweise Implementierung der Soft- und Hardware. In Projekten verfolgen wir deshalb immer einen End-to-End-Ansatz.

Eine erfolgreiche [I]IoT Transformation bedarf eines ganzheitlichen Fahrplans.
Eine erfolgreiche [I]IoT Transformation bedarf eines ganzheitlichen Fahrplans.
(Bild: MHP)

Das bedeutet: Wir berücksichtigen alle Aspekte der Management-, der Prozess und der IT-Beratung. Dafür bilden wir horizontal alle Fachbereiche beziehungsweise die Supply Chain ab und vertikal die Automatisierungspyramide – von der Edge-Ebene mit den Devices im Shopfloor bis in die Cloud. Das ist sozusagen die strategische Dimension und der Rahmen für die operative Dimension nach dem Top-down-Prinzip.

In dieser operativen Dimension müssen Use Cases überwiegend zwei Kriterien erfüllen: Sie sollen erstens die Potenziale von [I]IoT aufzeigen und die schnelle Durchführbarkeit von komplexen Digitalisierungsprojekten nachweisen. Und sie sollen sich zweitens in das Big Picture einfügen und damit zur Realisierung der ganzheitlichen [I]IoT-Strategie beitragen. Wie das aussehen kann, veranschaulichen beispielhaft zwei Use Cases, die wir ausgehend von realen Anforderungen unserer Kunden aus der Automobilindustrie und dem Maschinenbau entwickelt haben.

Artificial Intelligence Visual Inspection

Das regelmäßige Sichten und Bewerten der hergestellten Produkte ist wichtig für eine hohe Produktqualität– schließlich können etwaige Defekte so frühzeitig entdeckt werden. Mit unserem [I]IoT-Use-Case Artificial Intelligence Visual Inspection (AIVI) lässt sich dieser Prozess vollständig automatisieren. Das reduziert nicht nur den Aufwand und damit die Kosten enorm. Es ist auch eine Inspektion in Echtzeit und parallel zum Produktionsprozess möglich, wodurch die Ausbringungsmenge steigt und die Ausschussrate sinkt.

Bei der AIVI werden drei Schritte durchlaufen:

  • 1. Produkte werden an der Qualitätsstation von einer Kamera erfasst
  • 2. Ein vortrainiertes KI-Modell wertet die visuellen Daten aus und erkennt dabei etwaige Anomalien an einem Teil – auch ohne Eingriff eines Mitarbeiters
  • 3. Die KI klassifiziert die Anomalie und interpretiert sie, um daraus Maßnahmen abzuleiten und diese anzustoßen: Mitarbeiter erhalten zum Beispiel Informationen zu den nächsten Aktivitäten, die Produktionsanlage erhält Anweisungen, das Produkt auszuschleusen nachzuarbeiten und im angebundenen IT-System werden Qualitätskosten erfasst und Statistiken fortgeschrieben.

Ein enormer Vorteil dabei: AIVI kann mithilfe von Microservices nahtlos in die bestehenden Prozesse und Systeme integriert werden; auch in das Manufacturing Execution System, das in der Regel die Schnittstelle zwischen der Shopfloor-Welt und der kaufmännischen Welt darstellt. Damit ist AIVI für jede Produktionsumgebung und für viele Produkte geeignet, bei denen es darauf ankommt, fehlerhafte Komponenten schnell zu identifizieren.

Error Recording

Fehler passieren in der Produktion immer wieder. Damit sie sich nicht wiederholen und eine kontinuierliche Verbesserung möglich ist, kommt es darauf an, die Fehler exakt und effizient aufzuzeichnen. Beides hängt stark von der verwendeten Dokumentationsmethode ab – das umfasst die anfängliche Datenerfassung durch die Key User und die Möglichkeit, die Daten zu digitalisieren, zu analysieren und entsprechende Berichte zu erstellen.

Unser [I]IoT-Use-Case Error Recording stellt eine benutzerführende Anwendung zur Verfügung, die die Fehleraufzeichnung in verschiedenen Kontexten unterstützt. Für eine leichte Handhabung im Shopfloor lässt sich die Anwendung auch auf mobilen Geräten nutzen und ist von den Mitarbeitern über ein Sprach-Interface steuerbar. Der Fehler selbst wird mit Beschreibung und Bildern dokumentiert, nach Fehlerarten, -quellen und -ursachen kategorisiert und ist mithilfe einer Suchmaschine leicht auffindbar.

Erfasst werden die Fehler entweder vom Mitarbeiter im Shopfloor. Oder sie sind durch die Vernetzung der Assets sowie deren vollständige Integration in ERP- und MES schon vorbelegt. Dadurch ist eine konsistente und dennoch unkomplizierte Fehlererfassung auf dem mobilen Gerät möglich. Das Ergebnis kann dann über unsere Standardintegration in ein bestehendes ERP-System übermittelt werden. Das stößt die Problemlösung an und trägt zur permanenten Prozess-Verbesserung bei. Der intuitiv erfassbare Ablauf sorgt für einen reduzierten Aufwand bei Fehlererfassung und Mitarbeiterschulung.

Die Open Industry 4.0 Alliance

MHP ist seit Februar Mitglied der Open Industry 4.0 Alliance, einem Zusammenschluss von über 50 Unternehmen. Neben einer Vielzahl von renommierten Industrieunternehmen, Softwareherstellern und weiteren Beratungen ist MHP der Alliance beigetreten, um gemeinschaftlich mit den Partnern an offenen und vollintegrierten Lösungen und Services rund um Industrie 4.0 bzw. [I]IoT zu arbeiten. MHP will vor allem an der vertikalen und horizontalen Integration von Prozessen und Use Cases für die Diskrete Industrie arbeiten.

Das Ziel: aus bestehenden Standards und neuen Handlungsempfehlungen IOT-Rahmenwerke für das Mobility- und Manufacturing-Umfeld schärfen. Zudem liegt der Fokus von MHP auf der Definition von Use Cases und Lösungen in den Bereichen Open Edge Computing und Open Operator Cloud Platform.

Jens Fath, Strategic Lead [I]IoT Transformation

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