Ihr KEYNOTE SPEAKER DIGITALISIERUNG
UND EXPERTE für INDUSTRIE 4.0

Keynote: Zukunft Industrie 4.0 - Aus Sicht eines Pioniers

Vortrag Zukunft INDUSTRIE 4.0 von Keynote Speaker Digitalisierung - Johann Hofmann

Worauf kommt es jetzt an?

Nach der ursprünglichen Aufgabe 2011 Fördergelder zu verteilen, hat der Begriff INDUSTRIE 4.0 jetzt die Aufgabe die DIGITALE TRANSFORMATION zu standardisieren und zu normen, ohne die Innovationsfähigkeit der Maschinenhersteller zu beinträchtigen.

Ein Produktions- bzw. Fertigungsleiter ist Experte für die eingesetzten Technologien wie zum Beispiel fräsen, drehen, spritzgießen, schleifen, verzahnen, usw. Er ist auch Experte für Qualität und termingerechte Produktion. UND er ist Experte in der Menschenführung seiner Mitarbeiter. Er ist aber normalerweise kein IT-Experte! Wenn er sich eine neue Fräsmaschine, oder ähnliches kauft, dann will er die Maschine in seine Produktionshalle stellen, Strom anschließen, Druckluft anschließen, Kühlmittel anschließen und Netzwerkkabel anstecken. Er will sich aber nicht mit solchen Sachen beschäftigen wie RAMI 4.0, Verwaltungsschalte, OPC UA oder dem Unterschied zwischen MES und MOM! Er will sich einfach darauf verlassen können, dass der Datenaustausch mit seiner neuer Maschine steckerfertig verfügbar ist und stabil funktioniert. Er hat nämlich noch genug damit zu tun die Qualität zu prüfen, die seine neue Hochleistungsmaschine ermöglicht, bevor er sie abnimmt und die Zahlung freigibt.

Plug & Produce wäre deshalb der Traum eines jeden Produktionsleiters, dann hätte er ein Problem weniger. Dazu braucht es alle oben genannten Sachen, allerdings steckerfertig als INDUSTRIE 4.0-Komponente

Hintergrund:
Ein allgemein in der Fertigung mit NC-Maschinen vorzufindendes Problem war es, bzw. ist es immer noch, dass die unterschiedlichen, an einem Fertigungsprozess beteiligten Aggregate (NC-Maschinen, Werkzeugeinstellgeräte, Lagersysteme, etc.) proprietäre Datenformate verwenden und eine aggregatübergreifende Bereitstellung der Prozessdaten regelmäßig sehr schwierig ist. Die Vernetzung eines historisch gewachsenen Maschinenparks ist ein #Gefrickel und gleicht einem Häuserkampf, der pro Maschine gewonnen werden muss. Zusätzlich entstehen durch diesen babylonischen Sprachwirrwarr in einem beliebig gemischten Maschinenpark unerklärliche Seiteneffekte, die am Ort der Softwarenentwicklung nicht reproduzierbar sind!

Vision:
Als einfaches Erfolgsbeispiel kann die Druckerinstallation dienen. Unter Windows XP, oder früher, war eine Druckerinstallation immer ein ähnliches #Gefrickel. Zu Zeiten von Windows 10 konfiguriert sich ein neu angesteckter Drucker vollkommen selbst. („Plug and Play“).
Mit „Plug & Produce“ soll dieses Prinzip in die Fabrikhallen übertragen werden, denn dadurch ließen sich CNC-Maschinen und Fertigungsanlagen ebenso einfach in Betrieb nehmen, weil sie sich quasi ebenso selbstständig konfigurieren würden.

Umsetzung:
Damit die Vision „Plug & Produce“ Wirklichkeit werden kann, muss es gelingen, dass alle Hersteller von vernetzungsfähigen Produkten (Assets) sich zumindestens auf folgende 2 Punkte einigen:

1️⃣ OPC UA WIRD ALS INTEGRATIONS-FRAMEWORK ZUM STANDARD.
Unter dieser Prämisse entstehen zeitnah einheitliche OPC UA Parametersätze (Companion Specifications), die die jeweiligen fachspezifischen Rahmenbedingungen abdecken. Bislang fehlt in der diskreten Fertigung jedoch noch das einheitliche Vokabular dieser „Weltsprache der Produktion“. Andere Branchen sind da bereits deutlich weiter.

2️⃣ DIE VERWALTUNGSSCHALE (Asset Administration Shell) WIRD ALS ZENTRALER INTEGRATIONS-STECKER ZUM STANDARD und pro Asset mit ausgeliefert.
Bislang fehlt jedoch die Bereitschaft der Hersteller.

Wenn nun durch Punkt 1 und Punkt 2 das Einsammeln von Rohdaten in einem beliebig gemischten Brownfield stabil gelingt,
dann müssen im Schritt 3 die Rohdaten mit KI bewertet und zur Prozesssteuerung weiterverarbeitet werden.
Dazu müssen sich die MES zu MOM Systemen weiterentwickeln.

Begriffsdefinitionen:

OPC UA steht für „Open Platform Communications Unified Architecture“ und beinhaltet eine Sammlung von Spezifikationen, die die Kommunikation im Umfeld der Industrieautomation standarisiert. Ein neuartiger und vielversprechender deutscher OPC UA Lösungsansatz zur Maschinenvernetzung ist „umati“.

• Assets sind vernetzungsfähige Dinge

• Verwaltungsschale ist die digitale Repräsentation eines physischen Assets

I4.0-Komponenten sind Assets mit Verwaltungsschale

MOM ist die Abkürzung für Manufacturing Operations Management und ist die Erweiterung eines MES in Richtung IoT (Internet of Things)

Der Dreh- und Angelpunkt für „Plug & Produce“ ist die Verwaltungsschale. Sie enthält alle relevanten Informationen über das Asset einschließlich seiner zu nutzenden Funktionen und deren Aufruf über die I4.0-Kommunikation. Sie ist in einen Header und einen Body untergliedert. Der Body kann mehrere Teilmodelle beinhalten. Die Teilmodelle bestehen aus einem streng einheitlichen Formatbereich und aus einem variablen, Asset spezifischen, Formatbereich.

Beispiele für Teilmodelle der VWS:

- Digitales Typenschild
- Digitale Betriebsanleitung
- Digitale Lebenslaufakte
- MES-Anbindung

Ein Asset wird erst durch eine „Unique Identification Number“ in seiner Verwaltungsschale einzigartig und damit zu einer Entität. Durch die oben beschriebenen Rahmenbedingungen können sich MES zu MOM Systemen, sprich kognitiven Assistenzsystemen, weiterentwickeln und „Plug & Produce“ nutzen. Dabei geht es u.a. auch darum von “Execution” zu "Produktionsoptimierung durch Regelung" zu kommen.

Aktuell besteht dabei folgendes Henne-Ei-Problem:

• Die Maschinenhersteller ignorieren die Verwaltungsschale, weil es noch keine MOM Systeme gibt, die damit arbeiten
• Die Softwarehersteller ignorieren die Verwaltungsschale, weil es noch keine Maschinen gibt, die eine mitbringen

Meine Erwartungshaltung an die INDUSTRIE 4.0 Plattform ist es, dass es ihr gelingt ein Regelwerk (Data Governance) für die Digitalisierung zu erstellen, an das sich alle Asset Hersteller halten, ansonsten ist für mich der Begriff INDUSTRIE 4.0 für die diskrete Fertigung gescheitert! Dann digitalisieren wir eben weiter wie bisher mit dem üblichen Gefrickel. Wir nennen das dann aber bitte nicht mehr INDUSTRIE 4.0 sondern Gefrickel 4.0! Wir träumen dann auch nicht mehr von „Plug & Produce“ sondern leben weiterhin mit „Plug & Pray“.

Podiumsdiskussion nach meiner Keynote zu unserem Positionspapier auf der Hannovermesse 2017

Ich arbeite in der ZVEI-Arbeitsgruppe MES „Manufacturing Execution Systems“ im Fachverband Automation mit. Es wurde folgendes Positionspapier erarbeitet und auf der Hannovermesse 2017 vorgestellt:

"MES – Voraussetzung für das digitale Betriebs- und Produktionsmanagement - Aufgabenstellungen und künftige Anforderungen"

Präsentation Zwischenergebnis auf der „SPS IPC Drives“ 2018

Darauf aufbauend hat unsere MES-Arbeitsgruppe folgendes Thema bearbeitet:

"Verwaltungsschalen und Teilmodelle für I4.0-MOM"

und das Zwischenergebnis auf der „SPS IPC Drives“ 2018 vorgestellt.

meine Keynote dazu auf der Hannovermesse 2023


Unsere finale Umsetzungsempfehlung wurde 2023
an die Industrial Digital Twin Association übergeben
und während der Hannovermesse 2023 veröffentlicht.

In diesem Sinne ist auch folgende Normungsroadmap ein wichtiger Schritt:
https://www.sci40.com/sci-4-0/normungsroadmap/


👉 Mit dieser "KEYNOTE INDUSTRIE 4.0 " – erkläre ich für jedermann verständlich und unterhaltsam WORAUF ES JETZT ANKOMMT