Industrie 4.0, das bedeutet die Verschmelzung von Informationstechnologie, kurz IT, und Automatisierungstechnik.

Traditionelle Lieferketten verändern sich bis hin zu flexiblen Wertschöpfungsketten und die IT rückt immer weiter in das Zentrum von Produktion und Fertigung. Die Szenarien und Möglichkeiten in SAP reichen von Predictive Maintenance bis hin zur kundenindividuellen Produktion von Konsumgütern. Echtzeitdaten schaffen Spielraum für neue Geschäftsmodelle, wie z.B. die Umorientierung von Produkt zu Service. Die Vernetzung über Unternehmensgrenzen hinweg reduziert die Komplexität. Optimierung und Effizienzsteigerungen sind das Ergebnis.

Die Kernelemente der Industrie 4.0

Um dies alles zu verwirklichen werden jedoch mehrere Schlüsseltechnologien benötigt. Die Kernelemente der Industrie 4.0 sind das Internet der Dinge (IOT – Internet of things), das Internet der Dienste (IOS – Internet of services) und das Zukunftsbild der sogenannten „Smart Factory“.

Internet der Dinge

Das Internet der Dinge beschreibt ein Netzwerk intelligenter Gegenstände, den „Smart Products“ Über verbaute Sensoren und RFID-Technik sind Smart Products in der Lage, autark miteinander zu kommunizieren.

Mithilfe drahtloser Vernetzung und des Internets sind sie in der Lage, Informationen untereinander auszutauschen und dem Nutzer dadurch weitere Dienste zur Verfügung zu stellen. Weder das Zutun von Menschen, noch ein Computer wird benötigt

Internet der Dienste

Das Internet der Dienste beschreibt eine Vision, web-basierter Dienste. Begriffe wie „Software as a Service“ (SaaS), „Cloud Computing“, „Platform as a Service“ (PaaS) lassen sich jedoch nicht mehr klar abgrenzen.

Mithilfe semantischer Technologien bietet das Internet der Dienste die Möglichkeit unternehmensnahe Dienste und Dienstleistungen zu finden.

Cyber-Physical Systems (CPS) und Cyber-Physical Production Systems (CPPS)

Physische, intelligente Objekte können in Kombination mit eingebetteten Systemen die bisherige Trennung von virtuellen und physischen Welten aufheben. Jene Systeme, kombiniert mit klassischen industriellen Prozessen, werden CPS bzw. CPPS bezeichnet.

CPS, die über das Internet der Dinge und Dienste miteinander kommunizieren, stellen die Grundlage der Smart Factory dar.

CPPS hingegen steht für die Einbindung der cyber-physischen Systeme in bestehende industrielle Prozesse, wie u.a. die vollständige horizontale oder vertikale Integration.

Horizontale und vertikale Integration in der Produktions- und Automatisierungstechnik

Die horizontale Integration steht für die Integration verschiedenster IT-Systeme, welche innerhalb eines Unternehmens genutzt werden. Zwischen den Systemen findet ein Austausch von Information, Energie oder Material, als auch eine gesteigerte Wertschöpfung statt. Hinzu kommt auch die Einbindung und Integration mehrerer, ähnlich organisierter Unternehmen zu einem lösungsorientierten Wertschöpfungsnetzwerk.

Die vertikale Integration beschreibt die verschiedenen Ebenen vorhandener IT-Systeme. Ähnlich abgebildet und integriert wie in einer Unternehmenshierarchie, erhalten IT-Systeme unterschiedliche Klassifizierungen und Stellenwerte und „verschmelzen“ so zu einer digitalen und durchgängigen Lösung.

Smart Factory

In einer Smart Factory werden Smart Products verarbeitet. Dabei kommunizieren Menschen, Maschinen und Ressourcen so selbstverständlich wie in einem sozialen Netzwerk miteinander.

D.h. die Produkte sind jederzeit eindeutig identifizierbar, kennen ihre Herkunft, ihren Verwendungszweck, ihren Bestimmungsort und bei Bedarf auch ihre Verschleißgrenze. Gleichzeitig sind sie in der Lage, mit den eingebetteten Systemen einer Produktionsanlage autark zu kommunizieren und diese Informationen wieterzugeben.

Industrie 4.0 und SAP

Auch wenn die Industrie 4.0 als Industrie der Zukunft bezeichnet wird, werden bereits viele Komponenten in der derzeitigen Industrie eingesetzt. Dazu zählen vor allem Cloud Computing, Mobile Computing und Big Data.

Im Fokus der weiteren Entwicklung steht vor allem die Kombination dieser Technologien. So können Unternehmen Wettbewerbsvorteile erzielen und Unternehmensprozesse optimieren. Vor allem die Steigerung der Leistungsfähigkeit in der Produktion und bei Serviceprozessen soll auf diese Weise erhöht werden.

Cloud Computing

Mit Cloud-Lösungen haben Unternehmen die Möglichkeit einzelne Fachbereichslösungen als Service zu nutzen (SaaS). Die bestehenden Cloud-Plattformen unterstützen das „Internet of things“(IoT).

Unternehmen wird dadurch das Einbinden von netzwerkfähigen Maschinen in die Prozessüberwachung stark vereinfacht. Neben einer Echtzeitüberwachung des Wertschöpfungsprozesses ist auch die Kommunikation zwischen allen eingebundenen Geräten möglich.

M2M mit SAP HANA

In Maschine-zu-Maschine-Anwendungsszenarien (M2M) wird SAP HANA bereits erfolgreich verwendet. Der Einsatz von in-Memory Technologien beschleunigte Analysen und den Austausch von Echtzeitdaten. Bisher gab es hier Grenzen durch mangelnde Performance oder Medienbrüche.

Durch die Analyse von Beständen und voraussichtlicher Nachfrage können Betriebsstörungen oder Engpässe bei der Produktion vorhergesagt werden. Somit werden Stillstände in der Produktion verhindert und die Produktivität gesteigert.

Für die Nutzung der neuen Technologien bedarf es allerdings mehr als nur die Unterstützung in SAP: Maschinen müssen erneuert oder aufgerüstet, Algorithmen die die übermittelten Daten analysieren und automatisierte Maßnahmen einleiten, müssen individuell entwickelt werden. Nur so können sinnvolle Daten ermittelt und übertragen werden.

Geschäftsnetzwerke

Geschäftsnetzwerke können mit Hilfe von SAP abgebildet und gemanagt werden. Das direkte Einbinden von Kunden, Lieferanten und Partnern in die betrieblichen Prozesse erleichtert die Kommunikation sowie Einkauf, Vertrieb und Finanzen.

Allerdings unterstützen nicht alle Geschäftspartner diese Art des Datenaustausches. Das heißt auch zukünftig müssen weiterhin die klassischen Wege der Kommunikation zur Verfügung gestellt und anschließend in das SAP System übertragen werden.

Mobile Computing

Ob beim Zugriff auf aktuelle Kennzahlen, bei Kundenpräsentationen oder der Kontrolle von Maschinen im Fertigungsablauf, mobile Geräte finden immer mehr Verwendung.

Mit SAP Fiori hat SAP ein ganzheitliches Designkonzept vorgestellt welches vor allem die Bedienung vereinfacht, Komplexität abbaut, und eine einheitliche User Expierience auf allen verwendeten Geräten ermöglicht.

Big Data

Unternehmen sammeln, erfassen und speichern immer mehr Daten. Ziel der Analyse dieser Daten ist das Gewinnen von Erkenntnissen über die eigenen Produkte, die Weiterentwicklung dieser, sowie das Optimieren der Fertigungsprozesse und das Senken der Kosten.

Big Data ermöglicht es Unternehmen, bisher unbekannte Zusammenhänge zu ermitteln und Vorhersagen zu treffen. Dafür werden die in-Memory Technologie sowie Prognosealgorithmen in SAP genutzt.

Vor allem die M2M-Kommunikation in der Industrie 4.0 führt zu einem großen Datenvolumen in hoher Geschwindigkeit. Darauf ist die SAP HANA Plattform ausgerichtet. Sowohl die nötige Leistung als auch die Algorithmen die zur Analyse in Echtzeit benötigt werden sind in SAP HANA gebündelt

SAP HANA

Als Data Warehouse kann die zentrale In-Memory-Datenbank SAP HANA in einer virtuellen Cloud oder auf internen Servern der Firma betrieben werden.

Das Besondere der neuen Technik: die Daten liegen im Arbeitsspeicher, dem RAM, eine erheblich höhere Zugriffsgeschwindigkeit ist möglich. Die Datenbanken werden in einem Cluster betrieben, das beliebig skalierbar werden kann. Es gibt keine Hardwarebeschränkungen mehr. Wächst das Unternehmen und seine internen Prozesse, wird der Datenbankzugriff durch die daraus resultierte Skalierung des Clusters nicht langsamer.

Der schnellere Datenzugriff ermöglicht dem Anwender den Datenvergleich in Echtzeit. Die Prozesse werden schlanker und dadurch beschleunigt.

Durch die neue gewonnene Geschwindigkeit der Datenanalyse, entstehen neue Geschäftsmodelle in der Smart-Factory. Hier einige Beispiele:

  • Predictive Maintenance: Vorausschauende Wartung der Produktionsmaschinen, inklusive der Reaktion auf unerwartete neue Aktionen mit eigenständigen Reaktionen in Echtzeit
  • Insight to Action: Automatisierte Kommunikation zwischen Geschäftsanwendungen in Echtzeit

SAP Fiori

SAP Fiori ermöglicht das zentrale Erledigen von Routineaufgaben von überall und auf unterschiedlichen Eingabegeräten. Ein intuitives Design erleichtert die Bedienung der Anwendungen.

In Kombination mit der Industrie 4.0 können Unternehmen so die Smart Factory am Smartphone oder am großen PC-Bildschirm lenken.

Das Ziel von SAP Fiori: alle zentralen Komponenten sollen aus unterschiedlichsten Winkeln der Geschäftsanwendung zentral über eine einfache intuitive Responsive-Design-Oberfläche dargestellt werden.

Das Ergebnis aus Kundensicht: Vorteile bei der Produktivität – da komplizierte Einarbeitungsphasen zzgl. Schulungen entfallen. Wird SAP Fiori im SAP S/4 HANA-System betrieben, erhält der Kunde sofort und in Echtzeit die gewünschten Daten.