Technische Infrastruktur: Fortgeschrittene

Die Grafik zeigt, in welchem Bereich des Tools man sich befindet: Technische Infrastruktur/Fortgeschrittene.© VDI ZRE

Virtualisierung der IT-Infrastruktur (Cloud-Computing)

Voraussetzungen

Mit zunehmendem Digitalisierungsgrad nimmt sowohl die Anzahl der IT-Systeme als auch die Komplexität ihrer Zusammenhänge zu. Gleichzeitig müssen Sie sicherstellen, dass Ihre IT-Infrastruktur weiterhin skalierbar und leistungsfähig bleibt, um mit Ihren Unternehmensanforderungen mithalten zu können. Die Verlagerung von komplexen Anwendungen oder Daten aus Produktion und Fertigung in Cloud-basierte Lösungen kann hierbei Abhilfe schaffen. Sie senken den unternehmensinternen Administrationsaufwand und ermöglichen einen einfacheren Datenaustausch.

Auf Daten und Anwendungen, die in einer Cloud liegen, kann von überall und zeitunabhängig von unterschiedlichen Endgeräten aus zugegriffen werden. Eine hohe Verfügbarkeit von Daten aus unterschiedlichsten Quellen ist eine wichtige Grundlage für die weitergehende Verwertung von Daten, wie z. B. Wissensextraktion durch Data Mining. Zugleich ergeben sich daraus Möglichkeiten, Energie und Rohstoffe einzusparen. Die Verlagerung der Rechenleistung und Datenspeicherung von betriebsinternen Servern auf externe Rechenzentren kann zu Energieeinsparungen führen, da größere Rechenzentren in der Regel effizienter betrieben werden können. So können einerseits der Betrieb von kleineren Server-Zentren und die anschließende Infrastruktur aus Kühlsystemen und Speicherlösungen eingespart werden. Andererseits kann auch die eigentliche Fertigung der Hardware eingespart werden, die unterschiedlichste Rohstoffe und kritischen Materialien benötigt.* VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (2017): Ressourceneffizienz durch Industrie 4.0 - Potenziale für KMU des verarbeitenden Gewerbes. VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH, Berlin.

Aufgrund der weitreichenden und langfristigen Auswirkungen auf die informationstechnischen Strukturen im Unternehmen sollte der Einsatz von Cloud-basierten Lösungen stets strategisch geplant werden. Neben den möglichen Einsparungen und Effizienzgewinnen sollte mit bedacht werden, dass mit der Verlagerung der IT-Infrastruktur auch ein möglicher Verlust an IT-Kompetenzen und Know-how einhergehen kann. Die Übertragung von Prozessen und Daten in eine etwaige Cloud-Lösung ist mit entsprechenden Aufwänden verbunden und kann in vielen Fällen nicht ohne Weiteres rückgängig gemacht werden. Aspekte wie die IT-Sicherheit spielen zudem eine zunehmend wichtige Rolle bei der Nutzung von Cloud-Lösungen, da Sie in der Regel Ihre Unternehmensdaten und -prozesse einer externen Partei anvertrauen müssen.

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Gute Praxis Beispiele

Cloud-basierte Fertigung

Das Unternehmen Sanner GmbH bezieht das Manufacturing Execution System (MES) sowie das SAP-System als Webservice über das Internet. Aufgrund der hohen Anforderungen bezüglich der Verfüg-barkeit an die IT-Systeme wurde eine Auslagerung dieser Services gegenüber einer Investition in die eigene IT-Abteilung vorgezogen. Der Speicherort der betriebsinternen Daten wurde vom betriebseige-nen Datenserver in ein Rechenzentrum ausgelagert. Dieses wird durch einen externen IT-Dienstleister betrieben. Die Datenspeicherung des unternehmensinternen MES- und SAP-Systems erfolgt in diesem Zusammenhang ebenfalls durch den externen Dienstleister. Alle Standorte sind per VPN dorthin verbunden. Vor Eingliederung der Praxisanwendung wurden jegliche Betriebsdaten bzw. Softwareprogramme auf betriebsinternen Datenservern gespeichert bzw. aus-geführt. Als Folge der Maßnahme wird weniger Spezialwissen am Standort benötigt und es steht ein Service rund um die Uhr zur Verfügung. Ausfallzeiten konnten minimiert werden. Außerdem konnte die hauseigene Serverinfrastruktur verkleinert und der Energieverbrauch reduziert werden, denn Rechenzentren können im Allgemei-nen effizienter betrieben werden als dezentrale Serveranlagen.

Literatur:

VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (2021): Potenziale der schwachen künstlichen Intelligenz für die betriebliche Ressourceneffizienz, Berlin [abgerufen am: 12.10.2021], verfügbar unter: www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/1_Themen/h_Publikationen/Studien/VDI-ZRE_Studie_KI-betriebliche-Ressourceneffizienz_Web_bf.pdf

Einsatz digitaler Objektgedächtnisse

Voraussetzungen

Ein sogenanntes digitales Objektgedächtnis kann als ein Ansatz betrachtet werden, um relevante Daten von physischen Objekten der Produktion, wie Produkte, Maschinen und Feldgeräte, direkt am Objekt selbst zu speichern. Ähnlich wie ein analoger „Laufzettel“, der z. B. mit einem Werkstück durch die Montage „läuft“, sammelt ein digitales Objektgedächtnis die relevanten Daten in einer digitalen Umgebung. Umgesetzt werden kann ein solches digitales Objektgedächtnis auf verschiedenen Wegen. Zum einen kann es mittels tragbarer digitaler Datenträger erfolgen, wie z. B. USB-Sticks, die am Objekt verbleiben.

Zum anderen können über eine verteilte Anwendung, z. B. bestehend aus einer Server-Anwendung zur Speicherung und Verarbeitung von Daten mit dazugehöriger Client-App, Daten objektnah über mobile Endgeräte abgerufen werden. Weiterhin ist es möglich, über entsprechende Codierung am Objekt selbst, z. B. QR- oder Barcodes, relevante Objektdaten an den jeweiligen Verarbeitungsstationen im Produktionsprozess abzurufen. Hierbei können z. B. ERP-Systeme als Datenserver dienen. Ein digitales Objektgedächtnis bietet daher eine Möglichkeit zur direkten Zuordnung relevanter Produktionsdaten zum Ressourcenverbrauch des jeweiligen Bauteils in der Produktion. Durch eine kontinuierliche Überwachung lassen sich zudem Abweichungen von Vorgaben des Regelbetriebs erkennen.

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Gute Praxis Beispiele

Industrie 4.0 leicht gemacht - Material und Energie sparen durch Apps

Zwei Beispiele zeigen, wie sich Apps auf Smartphones und Tabletts leicht in einen bestehenden Betriebsprozess integrieren lassen und erheblich zum Einsparen von Material und Energie beitragen.

So auch bei der Kemptener Eisengiesserei Adam Hönig AG im Allgäu. Bei der Herstellung von Formen sind viele händische Arbeiten zu verrichten, die Auswirkungen auf die Qualität des Gusses haben. Um hier die bestmögliche Ausführung der einzelnen Arbeitsschritte zu gewährleisten, dienen Barcodes, die von Tablets eingescannt und an eine App übermittelt werden, der Nachverfolgung der einzelnen Prozesse. Das Ziel ist es, nur exakt die Menge an Metall einzuschmelzen, die für den Guss tatsächlich benötigt wird und ein optimales Verhältnis von Formsand und Schmelze zu erreichen. Insgesamt belaufen sich die Einsparungen bei 9000 Tonnen Gussteilen pro Jahr auf 85 Tonnen CO2-äq, 243.600 kWh Strom und umgerechnet etwa 46.000€. Diese Produktionsinnovation wurde mit Mitteln der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert und von der Hochschule Kempten wissenschaftlich begleitet.

Bei Cooper Standard Automotive im schwäbischen Schelklingen setzt man bei der Einsparung von Energie ebenfalls auf eine App. Das Unternehmen produziert am Standort in der schwäbischen Alb Bremsleitungen für die Automobilindustrie. Dabei kommt Druckluft zum Einsatz, mit der über eine ein Kilometer lange Leitung rund 150 Maschinen versorgt werden. Um sogenannte Leckagen, durch die die Druckluft einweichen kann, aufzuspüren, verwendet das Unternehmen ein spezielles Ultraschallmikrofon. Wird eine Leckage entdeckt, markieren die Techniker die Stelle mit einem QR-Code und scannen ihn mit einem Tablett ein. Informationen über die genaue Position, die Menge der entweichenden Druckluft und die für die Reparatur benötigten Materialien werden über die App der Mader GmbH & Co. KG zentral gespeichert. Auf Grund der App wissen die Techniker nicht nur, wo genau im Unternehmen, wie viele Leckagen, mit welchem Kostenaufwand beseitigt werden müssen, sondern auch wieviel Energiekosten durch die Reparatur eingespart werden können. Das Unternehmen beziffert die Einsparungen bei 1 km Hauptdruckluftleitung und 150 angeschlossenen Maschinen jährlich auf 123 Tonnen CO2-äq, 231.000 kWh Strom und 35.000 €.

Literatur:

VDI ZRE (2017): Industrie 4.0 leicht gemacht - Material und Energie sparen durch Apps [abgerufen am: 05.07.2022], verfügbar unter: youtu.be/Wdp7plkUNBc

Data on a Stick

Die Sensitec GmbH hat durch Anbringung von USB-Sticks an den Werkstückträger diesen zum Informationsträger ausgebaut. Dadurch wurde die papierlose Produktion ermöglicht. Des Weiteren müssen jetzt zur Fehleranalyse nicht mehr die Daten vom Papier digitalisiert werden.

Literatur:

VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH (2021): Potenziale der schwachen künstlichen Intelligenz für die betriebliche Ressourceneffizienz, Berlin [abgerufen am: 12.10.2021], verfügbar unter: www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/1_Themen/h_Publikationen/Studien/VDI-ZRE_Studie_KI-betriebliche-Ressourceneffizienz_Web_bf.pdf

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