Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT
Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

COMPOSITION

Vernetzung von Unternehmen mit »Industrie 4.0«-Technologien

© fotohansel/fotolia.de

Projektzeitraum: Sep. 2016 − Okt. 2019      

Finanzierung: 7,6 Millionen €  aus dem EU-Förderprogramm Horizon 2020

Partner: 12

Projektkoordinator: Fraunhofer FIT

Aufgaben des FIT: Weiterentwicklung und Integration von IoT Middlewares, Blockchain-Technologie

Die Industrie ist eine der wichtigsten Säulen der deutschen Wirtschaft. Mit dem Ziel diese im globalen Vergleich auch zukünftig wettbewerbsfähig zu halten, setzt die Bundesregierung mit Industrie 4.0 auf IT-Systeme zur Optimierung von Produktionsarbeiten. Innerhalb dieses Vorgangs muss sich nicht nur die Industrie auf Seiten der produzierenden Firmen auf innerbetriebliche Prozessveränderungen einstellen, auch die zugehörigen Dienstleister dürfen mit Umstellungen rechnen. Im Projekt COMPOSITION arbeitete das Fraunhofer FIT mit weiteren Projektpartnern unter anderem an der Vernetzung von Daten und Diensten über das Internet.

Viele Fabriken sind bereits mit Systemen ausgestattet, die automatisiert Produktionen überwachen, Fehler feststellen und melden. Allerdings werden diese Daten aufgrund ihrer Heterogenität häufig nicht zusammengeführt. Aber erst über eine Zusammenführung kann ein Überblick über die komplexen Vorgänge in der Fabrik erreicht werden, der es erlaubt, folgerichtige Schritte zur Optimierung einzelner Arbeitsabläufe einzuleiten. Das Projekt COMPOSITION sollte helfen, einen technologischen Weg zu finden, diese heterogenen Daten in einem integrierten Informationsmanagementsystem (IIMS) zu aggregieren. Ein zentraler Gesamtdatensatz über die Fabrik ermöglicht dann Erkenntnisgewinne durch Big-Data-Analysepraktiken. So können beispielsweise durch sogenannte Deep-Learning-Algorithmen Muster in Prozessen identifiziert und später gegebenenfalls optimiert werden. Darüber hinaus können die Auswirkungen bestimmter Parameter auf den Kosten- oder Energieaufwand eines Prozesses simuliert und vorhergesagt werden.

Neben der fabrikinternen Prozessoptimierung befasste sich COMPOSITION auch mit überbetrieblichen Geschäftsprozessen und Optimierungsbedarfen. Über das »Betriebssystem für verarbeitende Betriebe« hinaus, war daher ein weiteres Projektziel, den Austausch zwischen einer produzierenden Firma und mit der Firma zusammenarbeitenden Betrieben, wie etwa einem Logistik-Unternehmen, zu verbessern. Und zwar so, dass eine lückenlose Produktion, Verarbeitung und Logistik ermöglicht wird.

Ein Lösungsansatz besteht hier in der Optimierung des Datenaustauschs zwischen Firma A und Firma B. Denn wenn ein Austausch von Informationen einfacher und sicherer möglich gemacht wird, gelingt es, einen Überblick über die Arbeiten des jeweils anderen und deren Status zu schaffen. Auf diese Weise können Arbeitsabläufe effektiv beschleunigt werden indem beispielsweise auf Verzögerungen von Gegenspielern reagiert werden kann.

Was einfach klingt, ist in der Realität recht komplex, da Firmen ihre Daten grundsätzlich nicht so einfach freigeben. Das liegt vor allem an der fehlenden Vertraulichkeit. Hierfür entwickelte das COMPOSITION Projekt eine Infrastruktur, die die Daten lediglich weiterleitet, also auf keinem Server speichert. Die Sicherheit des Systems wurde durch die Blockchain-Technologie gewährleistet. Blockchain diente bislang zur sicheren Geldtransaktion im Internet. Datensätze werden gesplittet, die Gültigkeit von mehreren Rechnern aus einem ausgewählten Konsortium gegengeprüft und jeder einzelne Vorgang wird in der »Datenkette« gespeichert. Somit wurde neben sicherem Datenaustausch auch Nachvollziehbarkeit geschaffen. Diese Technologie wurde in COMPOSITION aufgegriffen und für die Entwicklung einer vertraulichen Online-Plattform genutzt.

Ergebnisse

Das Projekt hat mehrere sehr komplexe Technologien in praktische und reale Anwendungen umgesetzt, die Herstellern eine bessere Koordinierung und Optimierung ihres Gesamtbetriebs ermöglichen. Mit Hilfe von Blockchain, Deep-Learning-Algorithmen und Big Data-Analysepraktiken gelang es, alle heterogenen Daten in einem »integrierten Informationsmanagementsystem« (IIMS) zu aggregieren. Dieses vereinfacht viele verschiedene inter- sowie intrabetriebliche Aufgaben und bietet neue Möglichkeiten

a) Im interbetrieblichen Bereich:

  • Eine Art digitaler Marktplatz, der den Austausch und die Kommunikation zwischen Unternehmen ermöglicht.
    • Er wickelt automatisch den Verhandlungsprozess ab und präsentiert dem Kunden eine Rangliste der Lieferanten, die in der Lage sind, die Anfrage zu erfüllen.

b) Im intrabetrieblichen Bereich:

  • Vorausschauende Wartungen, indem Produktionsprozesse sensorisch überwacht werden
    • Der gesamte Maschinenbetrieb sowie die dazugehörige Planung werden optimiert.

Nächste Schritte

COMPOSITION legte den Grundstein für das im Januar 2019 gestartete Projekt eFactory. eFactory plant, die Konzepte der interfactoryinterbetrieblichen-Ziele von COMPOSITION zu erweitern, um das System für die Datenkommunikation zwischen produzierenden Unternehmen zu verbessern. Projektkoordinator Dr. Marc Jentsch betont die Vorteile des Projektes: »Der digitale Marktplatz eröffnet den Unternehmen neue Möglichkeiten der Kontaktaufnahme, die ohne diese Technologie nicht möglich wären. Dies ist besonders für kleinere Unternehmen interessant, die sonst Schwierigkeiten hätten, neue Kunden zu finden.«

Aktualisierung: Juni 2020