Vernetzte Welten: Ein Logistik-Demonstrator macht Industrie 4.0 in allen Facetten (be-)greifbar

    Thies Bach, Projektmanager im Bereich Produktionsmanagement am FIR e. V. an der RWTH Aachen

    Philipp Wetzchewald, Projektmanager im Bereich Produktionsmanagement am FIR e. V. an der RWTH Aachen

     

    Über 350 Mitarbeiter aus Wissenschaft und Wirtschaft erforschen und entwickeln im Cluster Smart Logistik – eines der sechs Startcluster auf dem Campus der RWTH Aachen – Lösungen, wie Waren und Informationen in einer digitalen Welt der Zukunft optimiert vernetzt werden können. Dabei geht das Verständnis von „Logistik“ in diesem Cluster deutlich über die umgangssprachliche Bedeutung des Begriffs hinaus. Denn gemeinsam mit Industriepartnern wird hier der gesamte Informations- und Warenfluss in einer digitalen Welt betrachtet, die über das Internet nahezu in Echtzeit vernetzt sein wird.

    Diese Infrastruktur muss in ihrem Zusammenspiel aufeinander abgestimmt und erprobt werden, um sie in der Industrie – und da insbesondere im Mittelstand – produktivitätssteigernd einsetzen zu können. In diesen Forschungskontext gliedert sich der Logistikdemonstrator des FIR für die CeBIT 2017 ein. Ziel des Demonstrators ist es, die vertikale und horizontale Vernetzung verschiedener Systeme über die gesamte Wertschöpfungskette zu zeigen.

    Sensoren in nahezu allen Produktionsmaschinen, -werkzeugen und Vorrichtungen, an allen Ladungsträgern und Werkstücken, eine unbegrenzte Zahl von Internet-IP-Adressen, ein schnelles Internet und echtzeitfähige Mobil- und Festnetzkommunikation schaffen zusammen mit Cloud-Computing und IT-Service-Plattformen eine radikal verbesserte Infrastruktur – diese Faktoren kennzeichnen in der Regel die Ausgangslage. Doch sind diese Technologien nicht optimal verbunden, kämpfen Unternehmen als Folge mit unwirtschaftlichen Prozessen, mangelnder Liefertreue und unzufriedenen Kunden.

    Vernetzung über die gesamte Wertschöpfungskette

    Die anwendungsorientierte Forschung des FIR sucht Wege zur Bewältigung dieser Situation. Zu diesem Zweck werden typische Herausforderungen aus dem Arbeitsalltag produzierender Unternehmen aufgegriffen. Dies sind zum einen Schnittstellenprobleme sowie fehlerhafte Rückmeldungen und eine mangelhafte Datenqualität. Zum anderen führt eine heterogene Systemlandschaft mit zahlreichen Medienbrüchen und manuellen Teilprozessen zu fehler- oder lückenhaftem Wissen über den Auftragsfortschritt.

    Der am FIR entwickelte Logistik-Demonstrator vernetzt dabei IT-Systeme sowohl vertikal als auch horizontal über die gesamte Wertschöpfungskette. Dazu werden an jeder Arbeitsstation beziehungsweise bei jedem beteiligten Unternehmen der Wareneingang, der Beginn des Montageschritts, das Ende des Montageschritts und der Beginn des Warenausgangs erfasst. Aus diesen Daten lassen sich für jedes Unternehmen die Prozesszeiten in Form von Liege-, Bearbeitungs- und Transportzeiten ableiten. Diese Zeiten können zur Nachkalkulation verwendet werden und so zur vollständigen Transparenz aller Fertigungsaufträge führen.

    Auftragsplanung per Fuzzy-Logik

    Kernaspekte des Logistik-Demonstrators sind der elektronische Datenaustausch zwischen unternehmensübergreifenden ERP-Lösungen mittels EDI (Electronic-Data-Interchange), eine redundanz- und fehlerfreie, weil automatisierte Rückmeldung von Prozessschritten beziehungsweise Arbeitsgängen in Echtzeit sowie die Integration unterschiedlicher Planungsebenen.

    Ausgangspunkt ist die Qualicision-Technologie der F/L/S Fuzzy Logik Systeme GmbH, die auf Grundlage verschiedener KPIs, die Sequenzplanung der eingehenden Aufträge übernimmt. PSI Qualicision greift hierbei unter anderem auf die sogenannte Fuzzy-Logik zurück. Übersetzt bedeutet der Begriff Fuzzy so viel wie verschwommen oder unscharf. Die Theorie zur unscharfen Logik (Fuzzy Logik) wurde 1965 von Lofti A. Zadeh an der University of California in Berkeley entwickelt. Im Gegensatz zur binären Logik unterscheidet die unscharfe Logik nicht nur zwischen den Zuständen „wahr“ und „falsch“, sondern kennt auch Zwischenzustände. Mithilfe der Fuzzy-Logik können Computer auch ebendiese Zwischenzustände verarbeiten, was sich PSI Qualicision zunutze macht.

    Produktionsfortschritt – abgebildet im ERP

    Messebesucher können auf der CeBIT mithilfe der Qualicision-Technologie der F/L/S Fuzzy Logik Systeme GmbH eine Sequenzplanung vornehmen und damit festlegen, welches Produkt als erstes produziert werden soll. Anschließend folgen sie entlang der Supply-Chain von Unternehmen zu Unternehmen und bearbeiten das beauftragte Produkt. Konkret handelt es sich dabei um ein Modellauto, welches in vier Unternehmen je einen Montageschritt durchläuft. Jedes dieser vier Unternehmen wird im Demonstrator von einem ERP-System repräsentiert. Diese sind die Asseco Solutions AG, die proALPHA Business Solutions GmbH, die itelligence AG sowie die Abas Software AG. Die verschiedenen Arbeitsgänge zur Montage des Modellautos sind parallel dazu in den jeweiligen ERP-Systemen abgebildet.

    Die Auftragsdaten werden über EDI-Schnittstellen der myOpenFactory Software GmbH Auftragsdaten standardisiert versendet, was die horizontale Integration entlang der Supply-Chain über die vier Unternehmen mit den vier unterschiedlichen ERP-Systemen ermöglicht. Die gesamte Auftragsverfolgung wird dabei zusätzlich im angeschlossenen Transport-Management-System der PSI Logistics GmbH über das Transportmanagement-System PSItms überwacht.

    Aktueller Status wird in Echtzeit erfasst

    In den Demonstrator ist zudem die Real-Time-Location-System-Technologie von Ubisense integriert. Sie erfasst den Aufenthaltsort sowie den Auftragsstatus eines Werkstücks in Echtzeit und meldet diese Informationen automatisiert ins ERP-System zurück. Über entsprechende Sensoren können so jederzeit Warenein- und -ausgang sowie Montagezeiten rückverfolgt werden. Die Ubisense AG verwendet bei seiner Real-Time-Location-System-Technologie Ultrabreitband-Funksignale. Diese zeichnen sich durch ihre hohe Zuverlässigkeit und Ortungsgenauigkeit aus und können große Datenmengen übermitteln.

    Die im Logistik-Demonstrator gezeigten Rahmenbedingungen, wie die heterogene Systemlandschaft und die damit verbundenen Probleme im Hinblick auf Medienbrüche und benötigte Schnittstellen, sind Praxis im unternehmerischen Alltag. Die entwickelte Technologie stellt sicher, dass Produktionsbetriebe in Echtzeit wissen, wo sich ein Auftrag in der Wertschöpfungskette befindet und können bei ungeplanten Ereignissen, etwa Verzögerungen in Produktion oder Transport, adäquat reagieren. Dies definiert das FIR als High-Resolution-Supply-Chain-Management, den nächsten Schritt in Richtung Industrie 4.0 durch intelligente Systemvernetzung.

    Resumé

    Der Logistik-Demonstrator zeigt, wie das FIR mit anwendungsorientierter Forschung Unternehmen bei der Bewältigung der damit verbundenen Herausforderungen unterstützt: Einheitliche Daten und Systeme ermöglichen zudem deren Zusammenwachsen mit physischen Objekten wie Maschinen oder Produkten. Mithilfe von Sensorik und Automatisierung wachsen die Welt der IT und die physische Welt immer weiter zusammen. Es werden nicht nur Produktivitätssprünge, sondern auch zahlreiche neue Geschäftsmodelle und Dienstleistungen ermöglicht, die ihrerseits enorme Wachstumschancen bieten.

    Dies stellt den nächsten Schritt in Richtung Industrie 4.0 und damit einer intelligenten Systemvernetzung dar. Durch den Logistik-Demonstrator wird die digitale Vernetzung greifbar gemacht und gezeigt, wie das FIR Unternehmen auf dem Weg in die vierte industrielle Revolution unterstützt.

    FIR zeigt digitalisierte Logistik live Halle 5 Stand C 36

    www.fir.rwth-aachen.de

    Das FIR ist eine gemeinnützige, branchenübergreifende Forschungseinrichtung an der RWTH Aachen auf dem Gebiet der Betriebsorganisation und Unternehmensentwicklung mit dem Ziel, die organisationalen Grundlagen zu schaffen für das digital vernetzte industrielle Unternehmen. Das Institut forscht, qualifiziert und lehrt in den Bereichen Dienstleistungsmanagement, Business-Transformation, Informations- und Produktionsmanagement.

    Referenzen

    [1]              Bothe, H.-H.: Fuzzy Logic: Einführung in Theorie und Anwendungen. 2., erw. Auflage. Springer, Berlin [u. a.] 1995.

    [2]              PSI (Hrsg.): Qualicision-B-Lösungen. http://www.qualicision.de/qualicision-technologie/business.html (letzter Zugriff: 10.02.2017)

    [3]              Schuh, G. et al.: High resolution supply chain management: Optimized processes based on self-optimizing control loops and real time data. In: Production Management (2011) 5, S. 433 – 442.

    [4]              Seising, R.: Die Fuzzifizierung der Systeme. Die Entstehung der Fuzzy-Set-Theorie und ihre ersten Anwendungen – Ihre Entwicklung bis in die 70er Jahre des 20. Jahrhunderts. Steiner, Stuttgart 2005.

    [5]              Traeger, D.: Einführung in die Fuzzy-Logik. 2., vollst. überarb. und erw. Auflage. Teubner, Stuttgart 1994.

    [6]              Ubisense (Hrsg.): RTLS-Plattform: Echtzeit-Prozesseinsicht und -steuerung. https://ubisense.net/de/products/rtls-plattform (letzter Zugriff: 10.02.2017)