Schritt 3 – Auswahl der passenden IIoT-Plattform

Bild-Quelle: pixabay_network, HBC, ABB, Siemens, Microsoft;PTC

Im Bericht zu Schritt 2 habe ich Argumente für die Auswahl der ein oder anderen IIoT-Plattform dargestellt. Hier noch einmal kurz im Überblick und mit den Anmerkungen, die meine persönlichen Recherchen ergeben haben. Wobei die meisten Anbieter keine klaren Antworten gegeben haben, sondern gerne erst einmal auf notwendige Beratungsleistungen verweisen, die dann häufig noch von Partnerfirmen durchgeführt werden sollen:

Beispiel SAP:                                                                                                                                                                    Hat ein Unternehmen  z.B. ein  ERP-System  von  SAP im Einsatz, ist sicherlich  eine Conversion zu S/4HANA und der Schritt zur S/4HANA Cloud sinnvoll, da es für SAP-Produkte bereits fertige Schnittstellenlösungen in Richtung ERP gibt, die lediglich eingespielt werden müssten. Eine Migration zu S/4HANA, der neuen SAP Business Suite, ist schon deshalb sinnvoll, da SAP zum Ende 2025 den Support für die alten ERP-Systeme abschalten wird. Um jedoch eine IIoT-Lösung umzusetzen, wird er hier auch noch das neue „Digital Innovation System“ SAP Leonardo benötigen. Andererseits findet der Ventilatorenbauer, und an dem Beispiel habe ich ja meine bisherigen Berichte ausgerichtet, bei der IoT-Plattform der SAP keine fertigen Lösungen zu den im kompletten Ventilatorsystem verwendeten Antriebskomponenten (Motor und Frequenzumrichter). Die dann erforderlichen Multi Cloud Lösungen werden durch SAP entweder auf Infrastrukturebene oder auf Services Basis unterstützt. Ein großer Nachteil für Klein- und Mittelständler ist aus meiner Sicht, sollte ich das richtig recherchiert haben, ein nicht vorhandenes skalierbares Lizenz-Modell. D.h. es kommen hohe Kosten zusammen.

Beispiel Microsoft Azure:                                                                                                                                              Hat ein Klein- oder Mittelständler aber aktuell keine SAP-Lösungen im Einsatz und möchte er sich prinzipiell mit der Plattform-Technologie erst einmal befassen, sollte er sich aus Kostengründen auf jeden Fall erst einmal die verschiedenen Lizenz-Modelle der einzelnen Anbieter ansehen. Auch sollte er Wert darauf legen, dass der Anbieter ein skalierbares Modell anbietet. D.h. dass er nur die Leistungen bezahlt, die er gerade in Anspruch nimmt. Wobei auch hierbei auf die Feinheiten zu achten ist. So zahlt man z.B. bei der Microsoft Azure nicht die Leistungen, die man gerade in Anspruch nimmt, sondern die Leistungen die Microsoft live bereitstellt. D.h. man sollte darauf achten, dass man Aktionen die man einmal gebraucht hat, aber akut nicht in Anspruch nimmt immer wieder löscht. Einen der Vorteile für Neueinsteiger bietet auf den ersten Blick die Bereitstellung einer kostenlosen Testversion für 12 Monate. Wobei auch dieses Angebot nur für ausgewählte Dienste bereit steht. Ob dazu dann die erforderlichen Azure IoT, Azure IoT Edge, Azure Digital Twin und Azure IoT Central etc. gehören konnte ich leider nicht herausfinden.

Beispiel PTC ThingWorx:                                                                                                                                              Der Vollständigkeit halber möchte ich auch noch kurz die IoT-Plattform ThingWorx von PTC erwähnen, die ja in vielen Berichten und in eigener Darstellung als die Marktführende IoT-Plattform tituliert wird. Für die von mir beschriebene Aufgabenstellung würde aber die Plattform (ohne Augmented Reality) laut Listenpreis bereits zwischen 26k€ und 47k€ Lizenzkosten betragen. Darin enthalten sind 50 Maschinen und 5 Lizenzen für Applikationsentwickler. Jede weiter Maschine kostet maximal 60€. Dafür existieren KEINE weiteren Lizenzkosten hinsichtlich Benutzer, Module oder Datentraffik. Auch wenn der Kunde damit alles hat, was er braucht, glaube ich doch, dass diese Einstiegskosten für den Klein- und Mittelständler des Ventilatorenbaus nicht das Mittel der Wahl sind.

Beispiel ABB Ability oder Siemens MindSphere:                                                                                                        Speziell der Ventilatorenbauer setzt in seinen kompletten Ventilator-Systemen ja Antriebs-Komponenten wie E-Motore und Frequenzumrichter ein, die bei dem Vorhaben eines IIoT-basierten Predictive Maintenance ja in jedem Fall mit in die Betrachtung einbezogen werden müssen. Hier wird sicherlich für den ein oder anderen Ventilatorenbauer auch die Frage eine Rolle spielen welchen Anbieter er als Hauptlieferanten für seine Antriebskomponenten einsetzt, wenn nicht gerade Kundenforderungen Ausnahmen erforderlich machen. ABB Ability, Siemens MindSphere oder WEG IoT Platform sind hier mögliche Kandidaten die jeweils ein vereinheitlichtes, branchenübergreifendes digitales Angebot – vom Gerät über Edge bis zur Cloud – mit Geräten, Systemen, Lösungen, Diensten und einer Plattform anbieten . Während jedoch ABB Ability z.B. mehr eine Art AppStore in Anlehnung an deren Produktsortiment ist, bietet die Siemens MindSphere außer einem AppStore eine komplette Entwickungsumgebung und eine Vielzahl an PLM-Software an. Mit der Mind Connect-Integration für On-Premise IT/OT Systeme & 3rd Party Cloud bietet die MindSphere meiner Meinung nach volle Integrationsmöglichkeiten, sowohl auf Daten der eigenen IT als auch auf Daten anderer Cloud-Anbieter. Darüber hinaus bietet die PLM-Software Teamcenter der MindSphere sogar ein Gateway für SAP S/4HANA, das eine Integration zum SAP S/4HANA, On-Premise-Edition ab Version 1610 um auch Benutzern mit eigener SAP-Software eine einfache Integration zu bieten. Auch könnte für den Ventilatorenbauer das reichhaltige Angebot der Siemens PLM Software von Interesse sein. So bietet z.B. das Simcenter 3D eine eigenständige Simulationsumgebung, die vollständig in das 3D-CAD Programm NX integriert ist. Wobei hier das Paket „Fluid dynamics simulation“ eine branchenführende Software für die rechnergestützte Strömungsmechanik bietet. Gerade das aus Ventilatorenbauer Sicht vielfältige passende Angebot im Bereich der PLM-Software und die vordefinierten Lösungen im Bereich IoT zur kompletten Antriebstechnik sind es Wert, sich näher mit der IIoT-Plattform MindSphere zu befassen. 

Die weitere Betrachtung möchte ich deshalb an dem Beispiel der Siemens MindSphere vornehmen. MindSphere ist eine offene Cloud-Plattform oder ein „IoT-Betriebssystem“, das von Siemens für Anwendungen im Kontext des Internets der Dinge entwickelt wurde. Der wesentliche Vorteil für den Ventilatorenbauer ist die Tatsache, dass für die im kompletten Ventilatorsystem erforderlichen Hardware Komponenten, wie Motore, Frequenzumrichter, Smart Sensoren, sowie deren Digital Product Twin, Analytik-Tools fertige bzw. anpassbare Dashboards, die komplette PLM-Software, sowie das Low Code System von Mendix integriert sind und damit eine langfristige Perspektive für den erweiterten Ausbau der Digitalisierungsbestrebungen gegeben ist. 

Ich werde deshalb die Vorgehensweise für ein Einstiegs-Projekt hieran weiter untersuchen und hoffe in meinem nächsten Bericht diese erläutern zu können.                                                                                

 

Bedarf an einem Seminar? – „Veränderung des Ventilatorenbaus im Zeichen der Digitalisierung“

Da die HBC im Rahmen ihrer Beratertätigkeit immer mehr die Fragen nach den Vorteilen und Möglichkeiten der Digitalisierung auch für mittelständische Maschinenbauer, wie z.B. dem Ventilatorenbau, gestellt bekommt, habe ich überlegt, diese Themen eventuell in einem größeren Rahmen zu behandeln. Dies hätte den Vorteil, dass ich von verschiedenen Lösungsanbietern hierzu Referenten gewinnen könnte, um so den Teilnehmern einen neutralen Überblick bereits bestehender Lösungen aufzeigen zu können.

Mich würde interessieren, wer an einem Seminar, wie im ersten Entwurf des nachfolgenden Konzeptes beschrieben, teilnehmen würde, wenn dies auf einem entsprechenden Bildungsforum angeboten würde. Rückmeldungen bitte nur direkt an meine

E-Mail: horst.benderoth@benderoth-consulting.de

Ihre Daten werden von mir rechtskonform und gemäß DSGVO behandelt und keinem Dritten weitergeleitet.

1. Entwurf des Seminarkonzeptes

Vom Produkt-Lieferant, zum System-Lieferant, zu Digitale Services und erweiterten Geschäftsmodellen auf Basis einer IIoT (Industrial Internet of Things) Plattform.

Zielsetzung

Die Schärfung des Bewusstseins, dass auch dem Klein- und Mittelstand heute bedarfsbezogen Rechenkapazitäten, PaaS (Platform as a Service) und Saas (Software as a Service) – Dienste aus der Cloud zur Verfügung stehen, mit denen sich Schritt für Schritt die Weichen in Richtung Digitalisierung der Unternehmensprozesse und des Geschäftsmodells realisieren lassen.

Dies Seminar soll der Tatsache, dass trotz des Hypes im Mittelstand digitale Geschäftsmodelle aktuell immer noch stark defizitär sind, entgegen wirken.

Teilnehmerkreis

Da die Digitalisierung Chefsache und in die Firmenstrategie und Organisation adäquat zu verankern ist, richtet sich dies Seminar gezielt an die Führungsebene der Klein- und Mittelständler.

Die beispielhafte Konkretisierung an dem Ventilatorenbau, soll aber Interessierte aus anderen Branchen nicht ausschließen.

Zum Thema

Die Digitalisierung hat auch auf produzierende Unternehmen starke Auswirkungen sowohl auf deren Fertigung als auch auf deren Geschäftsbeziehungen.

Am Beispiel des Ventilatorenbaus soll den für die Unternehmensentwicklung Verantwortlichen der notwendige Wandel im Zeichen der Digitalisierung und die Möglichkeiten, die sich hierdurch auch dem Mittelstand eröffnen, aufgezeigt werden.

Die Entwicklung vom Produkt-Lieferanten, über den System-Lieferanten, bis zu erweiterten Geschäftsmodellen (wie z.B. IIoT-basiertes Predictive Maintenance des CFS (Complete Fan System), oder die Unterstützung des Service-Personals durch verfügbaren Remote Support mit Augmented Automation Anwendungen usw. wird behandelt.

Der Weg dahin führt über die Wahl des geeigneten Plattform-Anbieters, der Erstellung des Digitalen Zwilling (des Produktes und der Produktion) – dem PLM Product Lifecycle Management System usw.

Das diese Entwicklung dem Mittelstand (trotz meist fehlender Ressourcen) nicht vorenthalten bleiben muss, soll dieses Seminar vermitteln.

Themen

  • Einführung aktueller Stand und Aussichten
  • Vom Produkt-Lieferant zum System-Lieferant
  • Von der technologischen Anforderung über den digitalen Zwilling zum realen Produkt (Stichwort Engineering-Kette)
  • Digitale Services und neue Geschäftsmodelle auf Basis einer IIoT Plattform
  • Vom Ventilatorhersteller bis zum Anlagenbetreiber, ein wachsendes Ökosystem im Kontext von IIoT.
  • Zustandsüberwachung für die Kernelemente des Antriebstrang (FU, Motor) leicht gemacht.
  • Daten zusammenführen, aufbereiten und visualisieren.
  • Maßgeschneiderte Data Analytics Lösungen entwickeln.
  • Mit virtueller Inbetriebnahme Risiken senken und Kosten reduzieren.
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Die digitale Herausforderung, speziell für mittelständische Firmen im Maschinen- und Anlagenbau.

Die Digitalisierung, das Internet der Dinge (IoT) und alles rund um das Thema Industrie 4.0 eröffnet neue Möglichkeiten und Geschäftsmodelle aber auch gleichzeitig enorme Herausforderungen speziell für mittelständische Firmen im Maschinen- und Anlagenbau.

Themen wie Product- and Document Lifecycle Management (PDM/PLM), Digital Twins (Digitale Zwillinge), Künstliche Intelligenz (KI), Edge und Cloud Computing, Industriel Internet of Things (IIoT), Predictive Maintenance, um nur einige Themen zu nennen, werden einen großen Teil der Geschäftsgrundlagen verändern.

Um diesen neuen Anforderungen gerecht zu werden, braucht es integrierte Informationssysteme, die einen durchgängigen Austausch von Informationen für die Planung, Entwicklung, Konstruktion und Produktion über die  Auftragsabwicklung bis hinunter in die Maschinenebene zulassen.

Bei dem Thema Effizienz bietet die virtuelle Darstellung von Maschinen oder Anlagen als Abbild auf einer digitalen Plattform den Unternehmen über den gesamten Lebenszyklus viele Vorteile. Voraussetzung dabei ist, dass der digitale Zwilling und die reale Maschine bzw. Anlage dauerhaft miteinander verbunden ist. So fließen Betriebsdaten aus dem realen Einsatz der Maschinen und Anlagen in die Beurteilung und Weiterentwicklung der Produkte ein. D.h. die Daten aus dem jeweils führenden System müssen also dem Product Lifecycle Management (PLM) für die Produktentwicklung, der digitalen Fabrik für die Produktionsplanung, dem ERP-System für die unternehmerischen Belange bis hin zu den Informationen aus dem Feld, also wenn das Produkt beim Kunden im Einsatz ist. Realer und digitaler Zwilling tauschen mittels IIoT Daten aus, die Sensoren permanent erfassen. So können Unternehmen aus Schwächen ihrer Produkte im realen Einsatz Erkenntnisse gewinnen und diese bereits in die Entwicklungsphase einfließen lassen.

Zurück zum Mittelstand.

Am Beispiel eines fiktiven mittelständischen Maschinebau-Unternehmen für Prozess-Ventilatoren möchte ich die Schwierigkeiten, die sich bei der Umsetzung vorgenannter Szenarien auftun, und die nur zu einem Bruchteil einen technischen Hintergrund aufweisen, kurz erläutern.

Der leider immer noch vorwiegende Ist-Zustand läuft wie folgt ab.

Soll eine neue Anlage in der u.a. Prozess-Ventilatoren zum Einsatz kommen gebaut werden, erteilt der zukünftige Betreiber einen Planungsauftrag an einen Anlagenplaner. Dieser erstellt die Anlagenplanung und erstellt Spezifikationen zur Ausschreibung der Anlage. Da hier das Rad nicht neu erfunden wird, werden viele Bausteine der Spezifikationen aus dem Fundus genommen. Was aber auch gleichzeitig bedeutet nicht mehr den neuesten Erkenntnissen zu entsprechen. Die in der Ausschreibung berücksichtigten Anlagenbauer halten sich in ihren Offerten an den Ausschreibungstext und den hier aufgeführten Spezifikationen. Ist der Auftrag dann an einen Anlagenbauer vergeben, wird dieser dann in einzelne Lose aufgeteilt und die Komponenten an Zulieferer, wie z.B. dem Prozess-Ventilatoren Lieferanten vergeben. Die vom Anlagenplaner vorgegebenen Spezifikationen werden als Auftragsbestandsgrundlage weitergereicht.

Was bedeutet das z.B. für das Ventilator-System des Prozess-Ventilators?  Kurz in Erinnerung zu rufen. Ein Ventilator-System besteht aus dem eigentlichen Ventilator, dem Antrieb und der Regelung. Zusätzlich meist und sinnvollerweise noch aus den Schalldämmmaßnahmen.

Vorausgesetzt ein Ventilator-Lieferant hätte bereits die qualitativen, personellen, technischen und kommerziellen Voraussetzungen und die Digitalisierung seiner Geschäftsgrundlage im eingangs erwähnten Sinne umgesetzt, müssten folgende Kundenauftragsvoraussetzungen erfüllt sein.

  1. Der Kundenauftrag sieht die Lieferung eines kompletten Ventilator-Systems  inklusive aller erforderlichen intelligenten Sensoren und den SaaS-Diensten zu deren Auswertung vor.

Nur so kann ein digitaler Zwilling eine Voraussetzung für eine IIoT-Anbindung etc. geschaffen werden.

In der Realität werden häufig Komponenten wie Antriebsmotor, Regelung etc. vom Anlagenbauer separat eingekauft und beigestellt. Liefert dann der Ventilator-Lieferant (als Komponenten-Lieferant) dem Anlagenbauer auch nur für seinen Part die Daten und erstellt der Anlagenbauer dann den digitalen Zwilling?

  1. Die Auftrags-Spezifikationen lassen dem Lieferanten die freie Wahl der erforderlichen Komponenten zur Umsetzung eines derart digitalen Systems zu. D.h. die von ihm vertraglich in sein Gesamtkonzept eingebundenen Lieferanten von z.B. Antriebsmotoren, Frequenzumrichter aber auch Smart-Sensoren inkl. der SaaS Dienste und der entsprechenden vertraglichen Einigung zur Multi-Cloud-Nutzung werden nicht durch Spezifikationsvorgaben ausgehebelt.

In der Realität werden häufig aus der Historie heraus (Spezifikationen aus der Schublade) Komponenten, Überwachungseinrichtungen etc. vorgeschrieben, die nicht in ein derartiges digitales Konzept passen.

Was heißt dies für die Praxis. Komponenten-Lieferanten z.B. für Motor und Frequenzumrichter bieten bereits PLM-Software Lösungen an und stellen auf den von Ihnen ausgewählten Cloud-Plattformen Digitale Zwillinge Ihrer Produkte zur Verfügung. Hier verlangt keiner die Produkte der Schnittstellengeometrie anzupassen. Der Ventilator-Lieferant muss aber bei vielen einzelnen Komponenten sein Produkt an die gewählten Komponenten anpassen (Beispiel Motor-, Lagerkonsole, Kupplungsbohrung für die Antriebsseite etc.). Würde er also dem Anlagenbauer genauso auf einer Cloud-Plattform für den nackten Ventilator den digitalen Zwilling zur Verfügung stellen wollen, ist dies so ohne weiteres nicht möglich.

Fazit:

Bevor mittelständische Maschinenbauer, wie an dem Beispiel Ventilatorenbauer aufgezeigt, sich mit der Umsetzung der Digitalisierung ihrer Geschäftsgrundlage befassen, sollten sie erst einmal den Weg zum System-Lieferanten beschreiten. Denn nur in sich abgeschlossene Maschinen- bzw. Anlagensysteme schöpfen den Vorteil  aus der Digitalisierung und eröffnen ganz neue Geschäftsmodelle wie z.B. einem IoT-basiertem Predictive Maintenance des Complete Fan Systems (CFS).