Legacy-Systeme in Industrie-4.0-Lösungen integrieren

Die Digitalisierung ist als Effizienztreiber ein Muss, das weltweit die Industrien beschäftigt. Damit einher geht die Notwendigkeit zur Integration aller Teilnehmer in den Wertschöpfungsnetzwerken. Die große Herausforderung: Das Zusammenbringen der alten und neuen Welt und damit die Vernetzung von modernen Softwarelösungen mit Altanlagen bzw. umgekehrt die Integration von modernen Fertigungssystemen mit Legacy-Systemen oder deren Komponenten.

Die industrielle Basis in den entwickelten Industrienationen ist das Ergebnis einer langen, kontinuierlichen Fortentwicklung. Zahlreiche, marktführende Unternehmen blicken auf eine bemerkenswerte Historie zurück. 30 Jahre und länger stellen keine Ausnahme dar. Die Produktionstechnik ist ausgereift, und zeichnet sich durch Zuverlässigkeit und lange Standzeiten aus. All die Unternehmen stehen heute vor der großen Herausforderung, bewährte Technik und Maschinen mit neuen Lösungen oder Geräten zu vernetzen. Die unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ zusammengefassten Aktivitäten der Produzenten, Forschungseinrichtungen und Universitäten, der Verbände und nicht zuletzt der Softwareindustrie treiben diese Integration auf der Grundlage von Standards voran.

Was bedeutet der Drang zur Digitalisierung für die Fertigungsindustrie ganz konkret?

Aus der Perspektive der Produktion ist die Vernetzung der Fertigungstechnik untereinander und mit den zur Prozesssteuerung notwendigen IT-Lösungen eines der wesentlichen Elemente der Digitalisierung. Die Hauptaufgabe besteht folglich darin, die Interoperabilität zwischen allen Komponenten und Softwaresystemen herzustellen, um die Operational Technology (OT) und Informationstechnik (IT) zu einer OT-Plattform zu verschmelzen. Eine solche Verheiratung der ehemals eigenständigen Bereiche soll die Transparenz aller Prozesse maßgeblich erhöhen und neue Einblicke in den gesamten Produktlebenszyklus ermöglichen. Nicht zuletzt ist mit einer Vergrößerung der Datenbasis aus Informationen über die Produktion zu rechnen, die wiederum intelligente Algorithmen nutzen können – bspw. für Wartungsaufgaben oder zur Sicherstellung einer hohen Produktqualität.

Hierbei handelt es sich um einen kontinuierlichen Prozess der Flexibilisierung und Wandlung aller beteiligten Maschinen, Anlagen und unterstützenden Softwarelösungen. Gleichzeitig bedeutet diese Kontinuität, dass ältere Produktionstechnik und seit langer Zeit erfolgreich eingesetzte Softwaresysteme mit modernen Systemen konkurrieren müssen. Einen alles erneuernden „Big Bang“, der auf einen Schlag eine Industrie-4.0-Welt erschafft, kann und wird es nicht geben.

Was müssen ERP- und MES-Lösungen künftig leisten?

Auf der Seite der Softwarelösungen stellen die traditionellen ERP- und MES-Lösungen das Gros aller eingesetzten Systeme. Diese sogenannten Legacy- oder Alt-Systeme zeichnen sich durch einen großen Funktionsumfang und eine hohe Stabilität aus und sichern in den Betrieben viele, wenn nicht alle, wertschöpfende Prozesse ab. Als solche lassen sie sich weder einfach noch kostenneutral ersetzen. Es gilt folglich, jene Alt-Systeme in die neuen Produktionslandschaften zu überführen. Eine neue, zusätzliche Aufgabe wird z. B. darin bestehen, die Verwaltungsschalte der neuen Industrie-4.0-Komponenten zu interpretieren und damit für die Produktionsplanung relevante Informationen nutzbar zu machen. Denn es ist davon auszugehen, dass die Stationen und Komponenten einer Anlage neben der klassischen SPS mehr und mehr über eine solche standardisierte Beschreibungsform und Schnittstelle verfügen werden.

Diese sogenannten Legacy- oder Alt-Systeme zeichnen sich durch einen großen Funktionsumfang und eine hohe Stabilität aus.

Wie lässt sich „alt“ und „neu“ zusammenbringen?

Für das Zusammenbringen alter und neuer Anlagen und IT-Lösungen liegt der Schlüssel zum Erfolg in der Schaffung einheitlicher und standardisierter Schnittstellen. Dazu müssen die Softwaresysteme über eine, heutigen Ansprüchen genügende API (Application Programming Interface) verfügen bzw. mit einer solchen Schnittstelle ausgestattet werden. Auf der anderen Seite gilt es, die Vernetzbarkeit der Maschinen und Anlagen – ggf. auf dem Wege der Nachautomatisierung – sicherzustellen. Ist die Schaffung einer software- oder maschinennahen API nicht möglich, ist zu prüfen, ob ein Austausch oder die Modernisierung einer Komponente den entstehenden Aufwand rechtfertigt. Ein Blick in die Praxis zeigt jedoch, dass sich Probleme bei der Lösung dieser Aufgabenstellungen oftmals auf unklare Zieldefinitionen oder nicht ausreichende Beschreibung des Ausgangszustandes zurückführen lassen und letztlich doch lösbar sind.

Plattformen und „Bussysteme“ ebnen den Weg

Ein erfolgversprechender Weg zur Vernetzung von IT (ERP & MES) und OT ist die Nutzung von Plattformen und „Bussystemen“ (im Sinne eines Enterprise Service Bus), etwa die im Projekt „BaSys4.0“ entstandene Plattform „Basyx“. Als sog. Middleware vernetzt sie die Fertigungstechnik sowohl untereinander als auch mit übergeordneten Softwaresystemen und schafft die für die Realisierung von Industrie 4.0 essenzielle horizontale und vertikale Vernetzung. „Basyx“ dient als Referenzimplementierung: Sie integriert die Konzepte einer Industrie-4.0-Komponente mit ihrer Verwaltungsschale sowie die standardisierte Kommunikation aller Teilnehmer des Gesamtsystems untereinander.

Eine projektbasierte Umsetzung mit Erfolgsaussicht

Fest steht: Wettbewerbsfähige Industrie-4.0-Lösungen zeichnen sich durch eine medienbruchfreie und auf Standards basierende Integration von IT und OT aus. Die Nutzung von Standards unterstützt die flexible Erweiterbarkeit des Gesamtsystems und sichert die Anschlussfähigkeit neuer Komponenten und Softwarelösungen für die Zukunft ab. Vor diesem Hintergrund bedarf es einer Vernetzung der betriebswirtschaftlichen Standardanwendungen (Legacy-Systeme) mit den Produktionssystemen. Nur so kann ein funktionsfähiges Ökosystem aus alten und neuen Maschinen, Anlagen und Softwaresystemen unterschiedlichster Ausrichtung entstehen. Dabei ist es sinnvoll, den Integrationsprozess der Legacy-IT mit Industrie-4.0-Lösungen mit überschaubaren Projekten zu starten. Sind mögliche Prozesse identifiziert und analysiert, müssen im nächsten Schritt geeignete Strukturen sowie organisatorische und technologische Voraussetzungen geschaffen werden. Zu guter Letzt lassen sich mittels Piloten Use-Cases verifizieren und – in Abhängigkeit der Ergebnisse – erfolgversprechende Projekte starten.