Wie Dell und SMC der vernetzten Industrie entgegentreten

Wie Dell und SMC der vernetzten Industrie entgegentreten

Herr Gast, Herr Prang, Sie arbeiten für Dell Technologies beziehungsweise SMC an Lösungen für die vernetzte Industrie. Wie hat sich das Internet der Dinge entwickelt und wohin geht der Trend?

 

Prang: Die Verbreitung und Akzeptanz des Internets der Dinge hat in den letzten Jahren enorme Sprünge gemacht. Im Privatsektor hat man sich an smarte vernetzte Geräte gewöhnt und Hersteller haben hier zu Beginn wertvolle Erfahrungen gesammelt. Nun beschäftigen sich auch Maschinenbauer im Industriebereich mit der Technologie. Dabei sind anfängliche Bedenken, Maschinen- und Prozessdaten in der Cloud zu speichern, bereits zurückgegangen. Gleichzeitig ist die Erkenntnis erwachsen, dass es nicht unbedingt sinnvoll ist, alle Daten in der Cloud vorzuhalten und erst dort zu verarbeiten. Gerade im industriellen Umfeld fallen Unmengen an Daten an und nicht alle sind zwingend relevant für die Analyse.

Daher geht der Trend in Richtung IoT-Datenmanagement. Muss ich die Daten in der Cloud vorhalten? Sind sie langfristig wertvoll? Welche Daten benötige ich in Echtzeit, welche für langfristige Optimierungen? Solche Fragen entscheiden darüber, ob die Daten an der Edge direkt verarbeitet werden oder in die Cloud gesendet werden. Maschinenbauer, die sich intensiv mit IoT-Anwendungen auseinandersetzen, wollen heute selbst entscheiden, wie und wo die Daten zum Einsatz kommen.

 

Gast: Ich sehe das ähnlich. Die Industrie ist mittlerweile über die PoC-Phase hinaus und viele Unternehmen arbeiten bereits an der Implementierung von validen Strategien für das (Industrial) Internet of Things. Hier hat sich einiges getan, vor allem im Datenmanagement – Stichwort “Hybrid Integration”: Hybride Modelle für das Datenmanagement, in denen Edge, Core und Cloud dedizierte Aufgaben zukommen, sind auf Entscheiderebene angekommen. Man hat in den letzten Jahren gemerkt, dass die Datenauswertung vor Ort häufig effizienter ist und dass Smart Field Analytics einen monetären Mehrwert bieten kann – direkt am Entstehungsort der Daten.

Mit Blick auf IoT-Trends für die kommenden Jahre steht aus meiner Sicht alles unter dem Motto “Collaboration”. Viele Unternehmen arbeiten nicht nur daran IoT-Daten effizient zu erheben und in Data-Lake-Systemen zusammen zu führen, sondern sie wollen auch den Zugang für interne und externe Stakeholder verbessern. Solche konsolidierten und offenen Systeme erlauben den Partnern nicht nur eine bessere Integration, sondern auch die Adaption von Geschäftsmodellen und Wertschöpfungsketten.

 

Warum spielt die Verarbeitung von Daten an der Edge heute so eine wichtige Rolle?

Gast: Für Unternehmen hat die Nutzung von Edge-Technologie vor allem Vorteile mit Blick auf die Kosteneffizienz. Es gibt durchaus Prozesse, bei denen sich die Nutzung von Cloud-Umgebungen anbietet, beispielsweise um Erkenntnisse aus Maschinendaten für Partner und Kunden aufzubereiten und zur Verfügung zu stellen. Doch die Cloudanbindung und das Betreiben der Infrastruktur in der Cloud ist mit nicht unbeträchtlichen Kosten verbunden. Daher macht es Sinn, Rohdaten direkt an der Edge zu verarbeiten anstatt sie zuerst in die Cloud zu senden. Maschinendaten im Industriebereich sind zwar in der Regel nicht besonders groß, doch bei der Masse an Datenpunkten, die in smarten Fabriken entstehen, macht das Volumen insgesamt durchaus einen Unterschied. Hinzu kommt die Frage nach der Latenz, also der Verzögerung, die bei der Verarbeitung und Übermittlung der Daten entsteht. Gerade wenn Geschäftsprozesse ins Spiel kommen, die Daten in Echtzeit benötigen, ist die Verarbeitung direkt auf dem Gerät von entscheidender Wichtigkeit.

 

Prang: Hier spielt auch die Übertragungstechnik eine nicht zu unterschätzende Rolle. Unternehmen wollen möglichst viele Daten in kürzester Zeit sammeln und analysieren, um sie nutzbar zu machen. Doch es ist weder praktikabel alle Endpunkte per DSL zu verbinden, noch den gesamten Datenverkehr über Mobilfunk abzubilden – das eine gelangt schnell an seine physikalischen Grenzen und das andere an die finanziellen. Die Edge übernimmt hier die Rolle des Gatekeepers: mit der geeigneten Software lässt sich steuern, welche Daten für die Übermittlung in die Cloud vorbereitet werden müssen und welche erst gar nicht übersendet werden sollten. In Kombination mit leistungsfähigen Sensoren und Edge-Gateways lassen sich heute auch rechenintensive Prozesse direkt vor Ort abwickeln. Das schützt die Infrastruktur vor Überlastung und das Unternehmen vor einer Kostenexplosion.

 

Wie ist in diesem Zusammenhang die Rolle von digitalen Ökosystemen zu bewerten?

Prang: Digitale Ökosysteme sind im IoT-Bereich von unschätzbarem Wert. Die Industrie 4.0 bedingt, dass Produktionsprozesse zunehmend digitalisiert und automatisiert werden. Gleichzeitig sind heute deutlich mehr Stakeholder involviert, Produktionen werden weltweit vernetzt und die Lieferketten werden komplexer. Dabei gilt auch heute der Grundsatz des komparativen Kostenvorteils: Nicht jedes Unternehmen kann alle Prozessschritte beziehungsweise Dienste gleich effizient anbieten. Daher müssen sie sich auf ihr bestehendes Know-How konzentrieren, dieses einbringen und mit geeigneten Partnern zusammenarbeiten, um am Ende eine für alle beteiligten Parteien vorteilhafte Lösung zu erzielen. Nehmen Sie den Bereich Automation: Wir von SMC sind Entwickler und Hersteller von industrieller Automationstechnik und stellen unseren Kunden eine extrem große Produktpalette zur Verfügung. Für unsere digitalen Geschäftsaktivitäten haben wir uns jedoch mit DELL und der Software AG geeignete Partner ins Boot geholt, die auf diesem Feld durch Expertise überzeugen. Somit bildet jeder Partner einen Teil der Lieferkette ab.

 

Gast: Gerade das Argument der komplexen Lieferketten spricht für digitale Ökosysteme. Jedes Unternehmen ist heute auf Lieferanten und deren Lieferketten angewiesen. Um nicht den Überblick zu verlieren und mögliche Bottlenecks zu vermeiden, sind Firmen heute auf die Transparenz innerhalb digitaler Ökosysteme angewiesen. Nehmen wir an Sie vernetzen ihre Fabrik und stellen die Daten sowohl intern als auch für externe Partner zu Verfügung. Intern führt die Aufbereitung von Maschinendaten in einer Plattform zum Beispiel zur Reduktion von Ausfallzeiten, da sich Vorhersagen zu Wartungsintervallen präziser treffen lassen können. Doch auch der Einkauf profitiert, wenn er genau über Materialbedarf oder Lagerbestände Bescheid weiß. Wenn diese Daten einheitlich an und von Partnern innerhalb der Lieferkette kommuniziert werden können, lassen sich Engpässe vermeiden und die Planungssicherheit steigt. Und nicht zuletzt sichern sich Unternehmen innerhalb eines Ökosystems durch starke Partnerschaften und den oben genannten komparativen Kostenvorteil auch entsprechend Wettbewerbsvorteile.

 

Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, damit die Edge-Cloud-Kommunikation reibungslos funktioniert?

Gast: Für die Kommunikation zwischen Edge und der Cloud gelten die gleichen Grundsätze wie für jede Art der Kommunikation: Alle betroffenen Parteien müssen involviert und gehört werden, es bedarf eines roten Fadens für die Kommunikation und ohne Verantwortlichkeiten sowie konkreten Anforderungen an den In- sowie Output geht in der Regel gar nichts. Im Kontext komplexer IoT-Cases kommt hinzu, dass das Setup mit Bedacht aufgesetzt werden muss. Dabei empfiehlt es sich, das Projekt stets ganzheitlich zu betrachten und gleichzeitig in Phasen zu unterteilen. Eine entsprechende Roadmap ist dabei genauso wertvoll wie ein vorgelagerter Business Case zur Orientierung.

 

Prang: Hinzu kommt aus meiner Sicht noch, dass die Komponenten für das IoT-Projekt aufeinander abgestimmt sind. Es gibt derzeit unzählige Kommunikationsprotokolle, Software- sowie Hardwarelösungen. Hier willkürlich Produkte zu kombinieren, kann sich schnell als Fehler herausstellen. Gerade wenn die Bereitstellung schnell erfolgen muss, sollten kompatible Komponenten und vorkonfigurierte Module verwendet werden, um den Setup-Prozess zu verkürzen und die Performance des Lösung langfristig zu gewährleisten.

 

Welche Rolle spielen Best Practices für Unternehmen?

Prang: Gerade im Bereich Industrie 4.0 lassen sich innovative Geschäftsmodelle leichter Umsetzen, wenn Best Practices vorhanden sind, an denen sich Unternehmen orientieren können. Exemplarisch lässt sich das an unserer Kooperation mit Dell Technologies und der Software AG verdeutlichen. Wir wollten für unseren Kunden eine neue Automatisierungslösung entwickeln, die es ihnen ermöglicht, Daten direkt aus der Feldebene in die Cloud-Plattform zu transferieren. Statt von Grund auf eine Neuentwicklung vorzunehmen, haben wir uns auf dem Markt umgesehen und in der Cumulocity IoT Edge, powered by Dell Technologies, einen erprobten Technologie-Stack gefunden. Diesen konnten wir im Zuge der Projektpartnerschaft an unsere Bedürfnisse und Einsatzgebiete anpassen und so schnell eine konsistente und skalierbare Lösung entwickeln.

 

Gast: Best Practices sind die entscheidende Voraussetzung für Fortschritt. Neue Orientierungspunkte und Erfahrungen aus der Vergangenheit helfen nicht nur bei der Erarbeitung neuer Geschäftsmodelle, sondern zeigen auch Optimierungspotential bei bestehenden Prozessen auf. Zudem haben sich am Markt Lösungen etabliert, die einfach und schnell adaptiert und produktiv eingesetzt werden können. Wie zum Beispiel die Produkt-Bundles der Software AG und Dell Technologies. Diese bieten eine Grundlage für diverse Anwendungszwecke – und die Option der ressourcenschonenden Erweiterung.

 

Was ist aus Ihrer Sicht der nächste logische Schritt in Richtung Industrie 4.0?

 

Gast: Um wirklich vorwärts zu kommen und eine Industrie 4.0 in Deutschland zu verwirklichen, müssen Unternehmen ihre IoT-Strategien konsequent vorantreiben. Bei allem Fortschritt herrscht gerade in der deutschen Industrie noch eine gewissen Risikoaversion vor. Mangelnde Fehlerkultur und Investitionsstau bremsen die Entwicklung aus. Natürlich gilt es, diverse Aspekte in die Unternehmensentscheidungen einfließen zu lassen, doch wenn Unternehmen anfangen würden, sich auf relevante KPIs zu konzentrieren und diese auch konsequent umzusetzen, wäre schon viel passiert.

 

Prang: Ganz genau. Unternehmen müssen sich trauen, den ersten Schritt zu machen. Die Technologie ist den Kinderschuhen längst entwachsen und es stehen bereits großartige Lösungen zur Verfügung, die sofort einsetzbar wären. Doch es wird noch immer viel geredet, diskutiert und abgewogen. Das bremst den Prozess. Es macht oft Sinn, in kleinen Projekten anzufangen, statt riesige Konzepte mit allen erdenklichen Möglichkeiten zu erarbeiten. Mein Tipp: machen Sie lieber schnell Erfahrungen, testen Sie und lernen Sie aus möglichen Fehlern. Auch die Erkenntnis, dass der eingeschlagene Weg falsch war, kann dabei als Erfolg für die Erfahrung gewertet werden.

 

Wir bedanken uns recht herzlich bei Herrn Gast und Herrn Prang für das ausführliche und aufschlussreiche Interview und freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit.

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Die Software AG ist führender Anbieter für IoT Application Enablement – MachNation zeichnet Cumulocity IoT aus

Die Software AG ist führender Anbieter für IoT Application Enablement – MachNation zeichnet Cumulocity IoT aus

Bei der Entwicklung neuer Lösungen hat die Software AG stets auf die Bedürfnisse ihrer Kunden größten Wert gelegt, um Firmen in ihrer digitalen Transformation bestmöglich zur Seite zu stehen. Wir sind daher stolz, im jüngsten Report der MachNations Scorecard für IoT Application Enablement als führender Anbieter ausgezeichnet worden zu sein.

Das Thema IoT Application Enablement hat in jüngster Zeit an Bedeutung gewonnen. Unternehmen erkennen, dass eine gut aufgebaute IoT-Application-Enablement-Plattform bei der Erstellung neuer Applikationen Entwicklungszeit und im Betrieb einer IoT-Lösung erhebliche Kosten einspart.
Doch um die Potentiale des IoT vollständig ausschöpfen zu können und einzelne IoT-Anwendungen übersichtlich und in Echtzeit zu managen, brauchen Unternehmen einen verlässlichen Partner mit einer leistungsfähigen Software-Lösung.
Im MachNation Report wurde Cumulocity IoT als ausgewogene Plattform eingestuft und nach ihrer Kompetenz in den Bereichen Connected Asset Management und Data Management bewertet. In beiden Kompetenzen bewies die IoT-Plattform der Software AG überdurchschnittliche Expertise und wurde von MachNation als führend eingestuft.

An den folgenden vier Bewertungskriterien, die MachNation zur Auswahl eines IoT-Partners für das Application Enablement empfiehlt, wurde Cumulocity IoT gemessen:

  • Fokus auf den Anwender (in diesem Fall die Entwickler)
  • Ein flexibles und skalierbares Bereitstellungsmodell
  • Betriebliche Ausgereiftheit
  • Eine gute Partnerschaftsstrategie sowie ein plattformbasiertes Partner-Ökosystem

MachNation kommentiert die Auswahl seiner Kriterien folgendermaßen: „Durch die Beherzigung dieser Kriterien können Unternehmen sicherstellen, dass sie für sich eine erstklassige Plattform für die Entwicklung ihrer IoT-Lösungen auswählen. Durch die Wahl der richtigen, qualitativ hochwertigen AEP positionieren sich Unternehmen für den langfristigen Erfolg ihrer IoT-Projekte.“
Application-Enablement-Plattformen (AEPs) sind also ein entscheidender Faktor für einen gewinnbringenden Einsatz der IoT-Technologie. Die Verwendung einer AEP unterstützt eine schnelle Einführung neuer IoT-Systeme, gewährleistet einen zuverlässigen und effizienten Produktionsprozess,  qualitativ hochwertige Produkte.  Unternehmen können so einen Wettbewerbsvorteil in ihren jeweiligen Märkten aufzubauen.
Wir stehen Ihnen und Ihrer Firma als verlässlicher Partner zur Seite, um die Chancen, die das IoT für Sie bereithält, für den eigenen Unternehmenserfolg nutzbar zu machen.

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Software AG reicht Unternehmen eine helfende Hand

Software AG reicht Unternehmen eine helfende Hand

„Business as unusual.“ Damit muss derzeit weltweit jedes Unternehmen irgendwie umgehen. In einer Zeit der Isolation macht sich Verunsicherung in der gesamten Gesellschaft breit. Wir alle sind zwar Individuen, aber in diesem Augenblick haben wir eine gemeinsame Geschichte.

In dieser Zeit der Verunsicherung können wir alle die Gemeinschaft und Unternehmen unterstützen. Wir, als Führungskräfte aus der Wirtschaft, wollen jetzt unser Bestes geben und mithelfen, die Herausforderungen zu überwinden, denen wir angesichts der COVID-19-Krise gegenüberstehen.

Die Software AG mag nicht über Produktionsanlagen oder medizinische Forschungslabore verfügen. Dennoch können wir etwas tun, um die Belastungen abzumildern, denen die Business Continuity in dieser unberechenbaren Situation ausgesetzt ist. Wir haben die Software-Tools, die Unternehmen helfen, ihre derzeit größte Herausforderung anzugehen: Überleben.

Überleben hängt ab von der Gesundheit und Sicherheit der Mitarbeiter, der Wiederherstellung unterbrochener Lieferketten, und Überleben hängt insbesondere ab von den Services, die wir Menschen bereitstellen, die jetzt ihr Zuhause nicht verlassen können. An diesen Bruchstellen der globalen Wirtschaft gilt „Business as usual“ nicht mehr. Jede Branche und jedes Unternehmen ist auf die eine oder andere Weise betroffen. Hier wollen wir helfen, und zwar mit einer Reihe schneller Maßnahmen.

 

  1. ARIS A4 ist eine Risikoanalyse- und Planungs-Software. Sie hilft Unternehmen, unüberschaubare Situationen besser zu bewältigen und Geschäftsprozesse agiler zu gestalten. Mit ARIS A4 untersuchen Sie den aktuellen Zustand Ihres Unternehmens auf Risiken, definieren Gegenmaßnahmen und eine Strategie für die Wiederaufnahme des Normalbetriebs
  2. Remote Monitoring mit Cumulocity IoT und Autosen, einer IoT-Lösung, die den Einsatz von Sensoren zum Schutz Ihrer Mitarbeiter unterstützt und außerdem hilft, wichtige Services aufrechtzuerhalten. Die Lösung bietet ein sofort einsetzbares Self-Service-Paket, mit dem Sie Besuche vor Ort minimieren, einen Fern-Service-Betrieb gewährleisten und so Mitarbeiter und Kunden schützen können.

 

Mit diesen Angeboten wollen wir Ihrem Unternehmen helfen, falls es die Umstände erfordern, Unterbrechungen zu umgehen, sei es durch elektronische Signaturen, die Einführung neuer, an Heimarbeit angepasste Unternehmensstrukturen und Geschäftsprozesse oder durch die Wiederherstellung unterbrochener Verbindungen in einer neuen Lieferkette. Darüber hinaus sind wir dank unserer Erfahrung mit der Transformation im Einzelhandel in der Lage, während der Isolation Ihre Kundenbeziehungen zu verbessern.

Wir hoffen, dass aus all diesen – und vielen weiteren – Lösungen langfristige Beziehungen entstehen und wir gleichzeitig eine helfende Hand reichen können. Jeder Beitrag, ob groß oder klein, zählt: Von der Arbeit an vorderster Front in unseren Krankenhäusern bis zur Versorgung von Lebensmittel-Märkten. Von der Umstellung von Produktionsanlagen auf die Herstellung medizinischer Ausrüstung bis zur Unterstützung von Unternehmen in einem vollkommen veränderten Umfeld.

Oder wir zeigen unsere Solidarität, indem wir vom Balkon singen. Wenn wir zusammenstehen, werden wir es schaffen, zum „Business as usual“ zurückzukehren.

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Maschinendaten effizient nutzen

Maschinendaten effizient nutzen

Mit Cumulocity IoT unkompliziert zum industriellen Use Case 

Der Industriestandort Deutschland ist für seine Ingenieurleistungen im Bereich Maschinen- und Anlagenbau weltweit bekannt. Diese Maschinen digital aufzuwerten und mit Services im Bereich Maintenance, Condition Monitoring oder Prozessoptimierung anzureichern, ist das zentrale Versprechen der Digitalisierung.  Dafür gilt es jedoch, in der Regel meist sehr heterogene Maschinenparks mit siloartigen Softwarelösungen zu harmonisieren. Aktuell sind proprietäre Interfaces und Protokolle einzelner Maschinen noch an der Tagesordnung. Diese verhindern eine konsistente Datenhaltung, mit der eine effiziente Datenanalyse in Echtzeit erleichtert wird. Nur mit einer effizienten Methode für das Erheben und Auswerten von Daten wiederum können heutzutage die Produktion und somit die Wirtschaftlichkeit von Industrieunternehmen verbessert werden.

Damit das gelingt und sowohl die Datenerhebung als auch das Monitoring in Echtzeit gewährleistet sind, muss die Operation Technology (OT), die bisher ausschließlich für die autarke und isolierte Steuerung der Industrieanlagen verwendet wird, nun mit der Information Technology (IT) verschmelzen. Ermöglicht wird das durch Cumulocity IoT, eine Plattform, die Maschinendaten standardisiert verarbeiten kann. Die standardisierte, vernetzte Kommunikation ermöglicht einen hohen Detaillierungsgrad in der Fehleridentifizierung und Transparenz von Produktionsabläufen. Mithilfe dieser Informationen und unter Verwendung intuitiver Widgets von Cumulocity IoT lassen sich datenbasierte Entscheidungen treffen, die die Effektivität der Gesamtanlagen steigern.

Voraussetzungen der digitalen Transformation

Industrieunternehmen haben ein hohes Potenzial, ihre Produktion digital zu transformieren. Um Use Cases jedoch schnell und einfach zu erproben, benötigen sie eine intuitive Plattform, die proprietäre Kommunikationsprotokolle vereinheitlicht und standardisierte Schnittstellen für die Vernetzung bietet. Nur so kann der Datenfluss zwischen einzelnen Systemen gewährleistet und Daten für das Monitoring und die Analyse von Prozessen langfristig und konsistent vorgehalten werden. Auch die Verwaltung der Daten sowie die Governance mit einem individuellen Rechtekonzept muss gegeben sein.

Cumulocity als Plattform für den Shopfloor

Cumulocity IoT bietet eine zuverlässige Plattform zur Abbildung industrieller Use Cases. Multiple Schnittstellen erlauben einen schnellen Start von IIoT-Projekten, und Microservices bieten eine individuelle Konfiguration und Abstimmung der Plattform auf den jeweiligen Use Case.  Damit lassen sich Legacy-Systeme modernisieren und Silos abbauen. Nehmen wir als Beispiel eine simple Maschinensteuerung. Diese Steuerung sowie das Programm, das die Regelung der Anlage vornimmt (siehe Bild unten), ermöglichen eine Produktion im Hersteller-Ökosystem.

 

Die Optimierung der Produktion sowie die Entwicklung digitaler Services wie dem Condition Monitoring wird durch die nahtlose Integration der Maschinensteuerung über standardisierte Protokolle wie MQTT in Cumulocity IoT ermöglicht. Durch diese Integration wird die Maschinensprache in ein Protokoll übersetzt, das die Daten automatisiert und in Echtzeit in Cumulocity IoT schreibt. Eine solche Integration des bestehenden Maschinenparks sowie der Enterprise Systeme ist das Kernelement der digitalen Transformation in der Industrie.

Integration der Devices in Cumulocity IoT

 

Visualisierung der Daten in Cumulocity IoT

Für die datenbasierten Entscheidungen werden die Maschinendaten auf einem intuitiven Dashboard in Cumulocity IoT dargestellt. Diese Visualisierung, also das Abbilden des Use Cases in der Plattform, kann mit den Standardmodulen erfolgen, wenn das Projekt eine schnelle Umsetzung erfordert. Bei Bedarf kann die Visualisierung aber auch mit Hilfe individualisierter Widgets optimiert werden.

Visualisierung der Daten in der Plattform

 

Die Transparenz der Daten sowie die individuell an das Unternehmen angepasste Visualisierung ermöglichen die Integration der Qualitätssicherung in die Produktion und somit die stetige Optimierung des Produktionsprozesses in Echtzeit. Des Weiteren ist Cumulocity IoT eine hervorragende Basis für die Generierung innovativer Geschäftsmodelle. Da die gesamte Softwarearchitektur auf Microservices basiert, können digitale Services stetig erweitert und angepasst werden. Anhand der Analytics Engine können historisch erhobene Daten im Nachhinein mit KI-Algorithmen analysiert und somit neue Erkenntnisse in einem individuellen Widget dargestellt werden.

Schnelleinstieg ins digitale Zeitalter

Industrieunternehmen profitieren auf vielfältige Art von Cumulocity IoT. Die Plattform ist über Schnittstellen mit zahlreichen Systemen kompatibel und ermöglicht eine anschauliche Visualisierung aller relevanten Maschinendaten. Auf diese Weise können Use Cases schnell und einfach erprobt werden. So fallen nicht nur die Digitalisierung und Analyse von Daten deutlich leichter, sondern auch die Reduzierung von Ausfallzeiten sowie die Optimierung wichtiger Unternehmensprozesse.

Um Industrieunternehmen einen Schnelleinstieg in die Welt des Industrial Internet of Things zu ermöglichen, haben wir als Partner der Software AG leichtgewichtige Einstiegspakete entwickelt. Erfahren Sie hier mehr über die IoT-Device Integration und die Cumulocity Widget Entwicklung und loten Sie mit uns in einem kostenlosen Anforderungsworkshop gemeinsam Ihr Potenzial aus.

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Blockchain?! Das ist doch das mit den Bitcoins, oder?

Blockchain?! Das ist doch das mit den Bitcoins, oder?

Mit dem Begriff „Blockchain“ verbinden die meisten Menschen Kryptowährungen wie Bitcoin oder Ethereum. Was vielen nicht bewusst ist: Kryptowährungen stellen nur einen speziellen Anwendungsfall für die Verwendung einer Blockchain dar. Vorteile bietet diese Technologie auch für den 3D-Druck. Warum genau eignet sich Blockchain für diese Art der Fertigung?

Die eigentliche Idee hinter einer Blockchain ist die (nahezu) manipulationssichere, dezentrale Speicherung beliebiger Daten mittels kryptographischer Methoden. Dies schließt nicht nur simple Textdateien, Bilder oder die Dokumentation von Transaktionen in Kryptowährungen ein. Es können auch komplett automatisierte Verträge bzw. Programmabläufe, sogenannte Smart Contracts, samt durchgeführter Aktionen und Transaktionen fälschungssicher und damit nachweisbar hinterlegt werden.

Diese Eigenschaften machen das Thema Blockchain natürlich nicht nur für Finanztransaktionen in Bitcoin interessant, sondern für alle Anwendungsgebiete, in denen das Thema Nachweisbarkeit eine entscheidende Rolle spielt. Die Vorteile der Blockchain-Technologie für eines dieser Anwendungsgebiete, nämlich für die Additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck wurde daher im Rahmen der zweiten Software AG Innovation Week im letzten Herbst genauer beleuchtet.

Die Innovation Week ist ein Software AG-interner Hackathon zur Förderung und prototypischen Umsetzung von innovativen Ideen und Konzepten im Rahmen einwöchiger Kurzprojekte. Sie findet zweimal im Jahr jeweils im Frühjahr und Herbst statt. Die Ideen für die Kurzprojekte kommen direkt von Mitarbeitern und werden von diesen in kleinen Teams während der Innovation Week prototypisch umgesetzt. Die gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse werden am Ende der Innovation Week in einem Webcast vorgestellt und fließen gegebenenfalls auch in Produkte der Software AG ein.

Blockchain: Sensible Daten müssen manipulationssicher sein

Die additive Fertigung bietet neue Ansätze in der Fertigung. Hierbei werden Erzeugnisse durch sukzessives Auftragen von Materialschichten produziert. Mit 3D-Druckverfahren wie DMLS (Direct Metal Laser Sintering) können durch spezielle Formgebung komplexe funktionale Komponenten mit geringem Gewicht hergestellt und Ersatzteile lokal bedarfsgerecht produziert werden. Für zulassungsrelevante Industriezweige, in denen die Erzeugnisse u.a. mechanischen oder thermischen Anforderungen genügen müssen, ist deren Fertigungsvorgang mit einer Vielzahl von Branchenanforderungen und Zulassungsschritten verbunden. Um das Potenzial der additiven Fertigung auch hier voll ausschöpfen zu können, ist es notwendig, die Daten der einzelnen Prozessschritte (Konstruktion, Fertigung, Nachbearbeitungsprozesse und begleitende Qualitätssicherung) zu bündeln und allen berechtigten Personen zugänglich zu machen. Da es sich hierbei um sensible Daten handelt, muss gewährleistet sein, dass diese auch nachträglich nicht mehr geändert werden können. Die während des Fertigungsvorgangs gesammelten Sensordaten werden konkreten Bauteilen zugeordnet. So kann dokumentiert werden, ob die Vorgaben für jedes additiv gefertigte Teil eingehalten werden.

Wenn Blockchain-Technologien wie Smart Contracts verwendet werden, können sämtliche Daten der additiven Fertigung vom 3D-Design über die Zuordnung von Fertigungsanforderungen und Fertigungsprotokolle manipulationssicher in einer Blockchain-basierten Plattform verwaltet werden.

Prototyp einer Blockchain-basierten Web-Plattform für den 3D-Druck entwickelt

In der Innovation Week nun wurde das Projekt „Blockchain-based Additive Manufacturing Management“ angegangen. Das Ziel: eine prototypische Entwicklung einer Blockchain-basierten Web-Plattform für die Additive Fertigung, welche den gesamten Fertigungsprozess von der Vermarktung und Zertifizierung der 3D-Modelle bis hin zur Druckbeauftragung und -durchführung abbildet sowie automatisiert und fälschungssicher dokumentiert.

Das Ergebnis des Hackathons ist vielversprechend: Die entstandene Web-Plattform mit angeschlossener Blockchain ermöglicht es Designern, 3D-Modelle wie z.B. Maschinenersatzteile für den 3D-Druck von zugelassenen Zertifizierungsstellen zertifizieren zu lassen und anschließend über einen Webshop zu vertreiben. Zu jedem 3D-Modell wird eine eindeutige Prüfsumme (Hash) berechnet und unveränderlich in der Blockchain abgelegt, welche das Modell eindeutig identifiziert. Hierdurch kann jederzeit verifiziert werden, ob ein 3D-Modell im Nachhinein verändert wurde. Aus Speicherplatzgründen werden die 3D-Modelle selbst nicht in der Blockchain abgelegt. Sie werden stattdessen im sogenannten Interplanetary File System gespeichert und über ihren in der Blockchain gespeicherten Hash dort eindeutig identifiziert.

Bei der Zertifizierung wird dann geprüft, ob das jeweilige Modell für den 3D-Druck zugelassen ist und welche Vorschriften eingehalten werden müssen. Hier können beispielsweise die zugelassenen Materialien und Materialeigenschaften, sowie Bedingungen an den Druckprozess, wie das Einhalten bestimmter Temperaturbereiche, definiert werden. Diese Parameter werden im Anschluss manipulationssicher in der Blockchain für das entsprechende Modell abgespeichert.

Die Kaufabwicklung wird ebenfalls über die Blockchain in Kombination mit einem Smart Contract automatisiert und abgesichert. Hierbei wird genau festgelegt, welcher Käufer von welchem Verkäufer welches 3D-Modell zu welchem Preis erwirbt. Käufer und Verkäufer werden hierbei anhand ihrer Blockchain-Adressen identifiziert, das 3D-Modell wie oben beschrieben über seinen Hash. Der Vertrag als auch die darin definierten Transaktionen werden unveränderlich in der Blockchain abgespeichert. Dadurch wird der Kaufpreis automatisch dem Käufer abgezogen und dem Verkäufer gutgeschrieben. Außerdem wird der Nachweis erbracht, ob ein Käufer das Recht zum 3D-Druck eines bestimmten Modells erworben hat oder nicht.

Die zertifizierten 3D-Modelle können nach Erwerb oder Lizensierung direkt auf einem 3D-Drucker gedruckt werden, der mit der IoT-Plattform Cumulocity verbunden ist. Durch einen weiteren Smart Contract wird der Druckauftrag an einen Cumulocity Agent übertragen, der den Druckvorgang steuert und in Echtzeit überwacht. Die bei der Herstellung erfassten Sensorwerte werden dezentral gespeichert und deren Prüfsumme unveränderlich in der Blockchain abgelegt. So kann jederzeit validiert werden, ob beim Druck all das eingehalten wurde, was zuvor bei der Zertifizierung als Bedingung definiert worden war. Zusätzlich werden die erfassten Sensorwerte an Cumulocity übermittelt und mit der Streaming-Analytics-Plattform Apama verarbeitet- So kann der Druckvorgang in Echtzeit überwacht werden. Das heißt konkret, dass aus den in der Blockchain formulierten Bauteilanforderungen automatisiert ein Programm zur Überwachung der Sensordaten (Event Monitor) erzeugt wird. Sollte es zu Abweichung der Produktion gegenüber den Vorgaben kommen, wird eine Warnung ausgelöst. Werden Grenzwerte überschritten, kann der Druck auch abgebrochen werden.

Blockchain-Technologie in Forschungsprojekten

Die Möglichkeiten der Blockchain-Technologie werden übrigens auch im Rahmen des durch das BMWi geförderten Forschungsprojekts AUDIo genauer untersucht. Hier geht es um die Entwicklung einer Auditlösung für datengetriebene Dienstleistungen mit Machine Learning-Ansätzen auf Basis der Blockchain.

In dem vom BMWi geförderten Forschungsprojekt AMCOCS wird eine KI-gestützte Plattform für digitale Prüf- und Zertifizierungsverfahren in der additiven Fertigung erforscht. Hier bietet Blockchain, wie in dem entwickelten Demonstrator gezeigt, das Potential, die Integrität von Daten über mehrere Organisationen hinweg sicherzustellen.

In dem ebenfalls vom BMWi geförderten Forschungsprojekt Add2Log wird eine Plattform für dezentrale Produktion und Auslieferung von Bauteilen auf Basis additiver Fertigung und agiler Logistik erforscht und entwickelt. Bei der Fertigung von Bauteilen nach Konstruktionsplänen von Kunden, ist es wichtig, sicherzustellen, dass die zur Verfügung gestellten Pläne nur für die vertraglich vereinbarten Zwecke und in dem vereinbarten Umfang verwendet werden. Digitales Lizenzmanagement auf Basis von Blockchain-Technologie kann dabei helfen, dieses zu gewährleisten.

Und auch in der Energieversorgung kann diese Technologie genutzt werden. In dem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt SynErgie 2 wird untersucht, wie Blockchain und ähnliche Technologien beim lokalen Handel und Nachweis in der flexiblen Energieversorgung von Fabriken anhand von Maschinen- und Stromzählerdaten genutzt werden kann.

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