Shopfloor IT-Architektur für das Industrie 4.0 Zeitalter

Das Projekt hatte zum Ziel, die über mehrere Werke entstandene, heterogene IT-Systemlandschaft in der Fertigung sowie in fertigungsnahen Bereichen zu vereinheitlichen und zu modernisieren. Aufbauend auf den Ergebnissen einer umfassenden Analyse der bestehenden Systeme wurde unter den Gesichtspunkten der Digitalisierung eine moderne, zukunftsfähige IT-Referenzarchitektur entwickelt. Die Architektur beinhaltet sowohl den Einsatz eines Manufacturing Execution Systems (MES) als auch die Möglichkeit, Individualsoftware in einem Application Development Framework zu entwickeln. Für die neue Referenzarchitektur wurden verschiedene Optionen für eine passende Organisationsstruktur skizziert und evaluiert.

Der Nutzen für den Kunden

Schnelle & einstimmige Entscheidung für ein MES durch strukturierten Auswahlprozess
Layout für eine zukunftsfähige Shopfloor IT-Architektur
Klare Handlungsempfehlung zu Refactoring und Migration von IT-Legacy-Systemen
Organisationskonzept zur optimalen Verteilung von zentralen und lokalen IT-Ressourcen

Teilprojekte

Der Fahrplan für eine erfolgreiche MES Anbieterauswahl.
Der Fahrplan für eine erfolgreiche MES Anbieterauswahl.
Teilprojekt 1

MES-Assessment und Anbieterauswahl

  • MES
  • Anbieterauswahl

Ziele

Ziel dieser Aktivität war eine erhebliche Reduzierung der Komplexität der shopfloornahen IT-Strukturen durch die Einführung eines Manufacturing Execution Systems.

Vorgehen

Aufbauend auf einer werksübergreifenden Funktionsanalyse wurden Funktionalitäten identifiziert, welche künftig mit einem MES umgesetzt werden sollten. Für den Auswahlprozess wurden MES relevante Use Cases wie BDE, MDE und Traceability inklusive der erforderlichen Prozessbeschreibungen ausgearbeitet. Mit den identifizierten Modulen und Funktionalitäten wurde der MES Auswahlprozess gestartet, welcher unter den Aspekten von funktionalen, kaufmännischen und infrastrukturellen Anforderungen den geeigneten MES Anbieter identifizierte.

Ergebnisse

Durch die umfassende Funktionsanalyse konnten passende ME-Systeme identifiziert werden, welche die gleichen Aufgaben erfüllen wie Systeme der aktuellen, heterogenen IT-Bebauung. Dadurch, dass Funktionalitäten werksübergreifend standardisiert und in einem MES realisiert wurden, wurde die angestrebte erhebliche Simplifizierung der Systemlandschaft erreicht.

In sechs Schritten zu einem Application Development Framework.
In sechs Schritten zu einem Application Development Framework.
Teilprojekt 2

Application Development Framework

  • Application Development Framework
  • Micro Services
  • IoT Plattform

Ziele

Aufgrund der Tatsache, dass für den Kunden auch nach der Einführung eines MES individualprogrammierte Softwarelösungen eine wichtige Rolle spielen würden, wurde ein konzeptioneller, technischer und organisatorischer Rahmen definiert, der die Möglichkeit bietet, “Enterprise-Grade Software“ für den Shopfloor der Werke im Produktionsnetzwerk individuell und standardisiert herzustellen.

Vorgehen

Zur Erreichung dieser Zielsetzung wurde ein Projektfahrplan erarbeitet, welcher auf den sechs Stufen des Software-Development-Life-Cycles beruht. Organisatorisch integriert der entwickelte Ansatz die Prinzipien der agilen Softwareentwicklung. Die Implementierungsgrundlage bildet ein Technologie-Stack, welcher die Erzeugung und Nutzung wiederverwendbarer Microservices fokussiert.

Ergebnisse

Der vorgelegte Projektfahrplan erlaubt die hochstandardisierte Umsetzung von wiederverwendbaren Applikationen mit höchsten Ansprüchen an Funktionalität und User Experience zu optimierten Software-Entwicklungs- und Betriebskosten. Weiterhin steht die Befähigung der vorhandenen Entwicklerkapazitäten durch Know-How Transfer "on-the-job" im Vordergrund des Projektvorschlages.

Health Check für Bestandssysteme mit untersuchten Dimensionen.
Health Check für Bestandssysteme mit untersuchten Dimensionen.
Teilprojekt 3

System Health Check

  • IT Architecture
  • Health Check

Ziele

Das Ziel dieser Aktivität bestand im Aufbau einer faktenbasierten Entscheidungsgrundlage, die aufzeigt, ob zentrale Bestandssysteme beibehalten werden sollten, oder im Sinne der Betriebskostenreduktion und Risikominimierung einem Refactoring-Programm (Reprogrammierung im entwickelten Application Development Framework) zuzuführen sind.

Vorgehen

Zur Erzeugung der faktenbasierten Entscheidungsgrundlage wurde mit zwei zentralen Bestandssystemen ein System Health Check auf Ebene des Quellcodes durchgeführt. Hierbei wurden Aspekte der Application Architecture, der Application Security und der Code Quality im Detail betrachtet und mit gängigen Analysetools (z.B. sonarqube) nach gängigen Awareness Recommendations (z.B. OWASP Top 10) analysiert.

Ergebnisse

Aufbauend auf dem System Health Check konnten klare Empfehlungen ausgesprochen und Handlungsoptionen aufgezeigt werden, wie mit den untersuchten Bestandssystemen unter den Aspekten von Investitionsschutz sowie Verfügbarkeit und Zukunftssicherheit optimal zu verfahren ist. Hierzu konnte auch eine Abschätzung unter Kosten-/ Nutzen-Aspekten eines möglichen Refactorings getätigt werden.