Forschung: So gelingt Digitale Transformation Marry IT klärt, wie Industrie-4.0 auf Basis der IT-OT-Integration funktioniert

Ein Gastbeitrag von Max-Ferdinand Stroh & Sebastian Kremer*

Für viele Unternehmen steht fest, dass die Digitalisierung der Produktion unabdingbar ist. Diesem Wandel stehen aber oft Systemhürden und das Budget gegenüber. Wie eine Grundlage für die digitale Transformation geschaffen wird, zeigt ein neues Forschungsprojekt.

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Das Forschungsprojekt Marry IT schafft mit vier Schritten Klarheit zu möglichen IoT-Anwendungen und zeigt, welchen Aufwand und Nutzen diese haben.
Das Forschungsprojekt Marry IT schafft mit vier Schritten Klarheit zu möglichen IoT-Anwendungen und zeigt, welchen Aufwand und Nutzen diese haben.
(Bild: gemeinfrei // Pixabay)

Für viele Unternehmen ist klar: Wer in Zukunft erfolgreich sein will, muss seine Produkte und Prozesse digitalisieren. Industrie 4.0 ist das Synonym für die Digitalisierung der Produktion mit dem Ziel zunehmend volatilen Märkten, neuen Kundenanforderungen, kleinen Stückzahlen und Risiken, etwa Lieferengpässen, gerecht zu werden. Dabei gilt es einige Hürden zu überspringen: Einerseits die vorhandene Systemlandschaft im Unternehmen, andererseits das vorhandene Budget.

Vernetzung von IT und OT als Grundlage der Industrie 4.0

Die Systemlandschaft besteht aus den so genannten IT- und OT-Systemen. Die OT (Operational Technology) enthält alle Systeme auf dem Shopfloor eines Unternehmens. Das sind etwa Maschinen, Scanner, Waagen oder Fahrzeuge.

Zu den IT-Systemen werden - auch wenn sie mitunter auf dem Shopfloor eingesetzt werden - alle Systeme des ‚Office‘-Floors gezählt. Das sind beispielsweise das Enterprise-Resource-Planning-System (ERP-System), das Manufacturing-Execution-System (MES) oder auch eine IoT-Plattform. Die Grundlage für Industrie 4.0 ist eine erfolgreiche IT-OT-Integration, also die Vernetzung der IT- mit der OT-Landschaft eines Unternehmens (auch als IT-OT-Convergence bezeichnet).

Die steigende Vernetzung von Systemen zeigt immer deutlicher, wie viele Rahmenbedingungen für Digitalisierungsprojekte durch die bestehende Systemlandschaft im Unternehmen bestimmt werden. So sind Maschinen im Unternehmen häufig nicht mit den richtigen Schnittstellen ausgestattet oder IT-Systeme noch auf einem veralteten Stand.

Diese Situation zu verändern kann fundamentale personelle und finanzielle Ressourcen beanspruchen. Sie stehen den meisten Unternehmen nicht endlos zur Verfügung, was den Handlungsspielraum oft zusätzlich einschränkt.

Der Weg aus dem Prototypen-Fegefeuer

Ein limitiertes Budget, die bestehende, die meist historisch gewachsene Systemlandschaft und eine unstrukturierte Herangehensweise führen oft dazu, dass Industrie 4.0 Projekte im so genannten Prototype Purgatory (Prototypen-Fegefeuer) enden. Das bedeutet: Einzelne Projekte starten als Leuchtturmprojekte und werden bis zu einem prototypischen Niveau ausgearbeitet, verweilen dann jedoch in dieser Zwischenwelt. Sie bieten kurzfristig einen Nutzen für die Unternehmen. Dieser bleibt jedoch nicht lange erhalten, da der Prototyp oft als Insellösung entwickelt wird und sich nicht in die allgemeine Systemlandschaft sowie die damit verbundenen Prozesse eingliedert.

Eine langfristige Nutzung bleibt damit aus, der Prototyp wird gar nicht mehr angewendet. Das wiederum führt zu Frustration bei den Projektbeteiligten. Sie verlieren den Glauben an Industrie 4.0 Projekte im Allgemeinen. Mit jedem Projekt dieser Art wird die Komplexität der Systemlandschaft durch eine weitere inkompatible Lösung gesteigert und ebenso auch und die Enttäuschung der Mitarbeiter. Die linke Darstellung in Abbildung 1, ‚Prototype-Purgatory-Effekt‘, verdeutlicht diesen Zusammenhang.

Abbildung 1: Unterschied zwischen Prototypen-Fegefeuer und langfristigen Industrie-4.0-Projekten.
Abbildung 1: Unterschied zwischen Prototypen-Fegefeuer und langfristigen Industrie-4.0-Projekten.
(Bild: FIR e. V. an der RWTH Aachen)

Um diesem Teufelskreis zu entgehen, müssen Unternehmen ihre Digitalisierungsprojekte zwingend auf Basis der bestehenden Systemlandschaft ausrichten und an die gegebenen finanziellen Ressourcen anpassen. Im besten Fall schaffen sie eine gemeinsame Grundlage, auf deren Basis die Industrie-4.0-Lösungen entwickelt und umgesetzt werden.

Dafür benötigen Unternehmen eine Übersicht über die Anwendungsfälle, die sie realisieren möchten sowie über ihre eigene Systemlandschaft und Kenntnisse darüber, wie diese beiden Komponenten zusammenwirken. Indem sie diese Baseline schaffen, gewährleisten sie eine kontinuierliche Steigerung des Nutzens und sorgen dafür, dass dieser auch langfristig erhalten bleibt (siehe: Abbildung 1, im rechten Abschnitt).

Kein Abgleiten in die Zwischenwelt

Wie kann ein Unternehmen sicherstellen, dass IoT-Projekte nicht im Fegefeuer enden, sondern langfristig erfolgreich sind? Dieser Frage widmete sich das FIR an der RWTH Aachen im Rahmen des Forschungsprojekts ‚Marry IT‘. Ergebnis ist ein zielgerichtetes Vorgehen, das Unternehmensziele, den konkreten Nutzen bestimmter Maßnahmen in Industrie 4.0 Projekten (Nutzenpotenziale) sowie die bestehende Systemlandschaft integriert.

Im ersten Schritt werden dazu die Nutzenpotenziale ausgewählt und priorisiert, im zweiten der Ist-Zustand der IT-OT-Landschaft erhoben. Im dritten Schritt werden diese miteinander abgeglichen. Abschließend werden konkrete Handlungsmaßnahmen abgeleitet, mit deren Hilfe, die IT-OT-Integration durchgeführt werden kann (siehe: Abbildung 2).

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Abbildung 2: Das Marry IT Vorgehen mit vier Schritten im Überblick.
Abbildung 2: Das Marry IT Vorgehen mit vier Schritten im Überblick.
(Bild: FIR e. V. an der RWTH Aachen)

Zur Umsetzung des ersten Schritts – der Ableitung von Nutzerpotenzialen – bietet Marry IT eine Sammlung von Nutzenpotenzialen, aus denen ausgewählt werden kann. Sie sind nach Kosten, Zeit, Qualität und Flexibilität kategorisiert. Darüber hinaus können eigene Nutzenpotenziale definiert werden. Konkret bezieht sich ein Nutzenpotenzial immer auf eine einzelne Maßnahme und den damit verbundenen Nutzen, etwa „Digitales Auftragstracking“ oder „Einführung eines digitalen Schattens“ zur „Reduktion der Durchlaufzeit“ oder „Senkung der Kosten“.

Hat das Unternehmen seine Nutzenpotenziale definiert, folgt im nächsten Schritt die Ist-Aufnahme. Auf Basis eines eigens entwickelten Steckbriefs werden die betroffenen IT- und OT-Systeme sowie die dazwischenliegenden Schnittstellen erfasst und zwar sowohl nach technischen als auch organisatorischen Merkmalen. Dies geschieht entweder manuell mit Hilfe des Steckbriefs oder in einer eigens entwickelten Webanwendung. Letztere ermöglicht es, die Steckbriefe zu verwalten und zu vergleichen.

Für die manuelle Aufnahme eignet sich ein Tabellenkalkulationsprogramm, etwa MS Excel. Nach Abschluss dieses Arbeitsschritts erhalten die Anwender eine detaillierte Übersicht über ihre Systemlandschaft. Genau hier liegt für viele Anwender der zentrale Mehrwert von IT-OT-Integrationsprojekten, der durch die Auseinandersetzung mit der eigenen Systemlandschaft erzielt wird.

Matching der Nutzenpotenziale schafft Transparenz

Im anschließenden Matching zwischen den Ergebnissen der Ist-Aufnahme und den ausgewählten Nutzenpotenzialen werden die erhobenen Steckbriefe mit denen der Nutzenpotenziale abgeglichen. Schnell zeigt sich, welche Maschinen über die richtigen Schnittstellen verfügen und welche Systeme schon miteinander verbunden sind.

Dieser Schritt schafft Transparenz über die reale Ausgangsituation als auch über die Nutzenpotenziale, aus denen sich die anzustrebenden Ziele ergeben. Mithilfe dieser Vorgehensweise vermeiden es Unternehmen, Projekte anzustoßen, die sich nicht langfristig in die Systemlandschaft einfügen und im Fegefeuer landen oder deren Umsetzung schlichtweg zu große Einschnitte in die bisherige Landschaft erfordern würde.

Aus dem Vergleich der Steckbriefe werden im letzten Schritt Handlungsempfehlungen abgeleitet, die notwendig sind, um die gewählten Nutzenpotenziale in die Tat umzusetzen. Eine Schablone ermöglicht es Unternehmen, sowohl den Integrationsaufwand abzuschätzen als auch konkrete Handlungsmaßnahmen zur Umsetzung abzuleiten. Bespiele dafür sind Retrofit einer Anlage zur Vernetzung über das richtige Protokoll oder die Einführung eines Systems mit den gesuchten Funktionalitäten sein. Schlussendlich begleitet das im Projekt Marry IT entwickelte Vorgehen den Anwender strukturiert durch den gesamten Prozess: von der Zielsetzung bis hin zur Entwicklung seiner eigenen Roadmap für die IT-OT-Integration.

Klarheit über Nutzen und Aufwand hilft Unternehmen

Marry IT schafft Klarheit darüber, welche Industrie-4.0-Anwendungsfälle (Nutzenpotenziale) auf Basis der bestehenden IT-OT-Landschaft umgesetzt werden können beziehungsweise wie groß der Aufwand dafür ist. So können Unternehmen im Voraus sicherstellen, dass nur die Ressourcen auf Projekte verwendet werden, die die besten Erfolgsaussichten und einen langfristigen Mehrwert bieten.

Desweiteren hilft Marry IT dabei, konkrete Maßnahmen zur Optimierung der Systemlandschaft abzuleiten. Wer das strukturierte Vorgehen im eigenen Unternehmen anwenden möchte, kann sowohl einen Leitfaden als auch die Webanwendung kostenfrei beim FIR an der RWTH Aachen abrufen.

Hinweis: Diesen Artikel hat DataCenter-Insider vom Schwesterportal „Industry of Things“ übernommen.

* Max-Ferdinand Stroh & Sebastian Kremer sind beim FIR e. V. an der RWTH Aachen beschäftigt.

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