{"id":59919,"date":"2019-07-30T08:00:10","date_gmt":"2019-07-30T06:00:10","guid":{"rendered":"http:\/\/e3mag.com\/?p=59919"},"modified":"2020-02-08T16:55:49","modified_gmt":"2020-02-08T15:55:49","slug":"das-industrie-4-0-betriebssystem","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/e3mag.com\/de\/das-industrie-4-0-betriebssystem\/","title":{"rendered":"Das Industrie-4.0-Betriebssystem"},"content":{"rendered":"

Einblicke in den IT-Stack zeigen, wie das offene Betriebssystem BaSys 4.0, die Dateninfrastruktur und SAP harmonieren. Das Vernetzen von Fertigungslinien f\u00e4llt so in der Praxis wesentlich leichter als bisher und f\u00fchrt zu einer hundertprozentigen Digitalisierung \u2013 vom Warenkorb bis zur Fertigung und zum Versand.<\/p>\n

Die vernetzte Produktion, in der alle Arbeitsschritte digitalisiert sind, spielt sich auf weniger als einem Quadratmeter ab. Aufgebaut in Fischertechnik bildet das Modell detailliert eine reale Fertigung ab, die sich vom Hochregal \u00fcber Brenn\u00f6fen und Roboter hin zur Fertigung \u00fcber Qualit\u00e4tskontrolle und Verpackung verfolgen l\u00e4sst.<\/p>

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Ein Dashboard zeigt zun\u00e4chst den Auftrag, der mobil einging und im SAP-Backend erfasst wurde. Anschlie\u00dfend hat im Hintergrund das SAP-SD-Modul den Kundenauftrag erzeugt. Das SAP-System meldet an die Middleware BaSys 4.0 das bestellte Material \u2013 und wo es im Warenlager hinterlegt ist.<\/p>\n

Auf einem handels\u00fcblichen Tablet wird nun jeder weitere Schritt von der Bestellung bis zum Produktversand visualisiert. Die abzuarbeitende Prozesskette basiert auf echten Datenstr\u00f6men und schlie\u00dft Schnittstellen zur Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder Bussysteme ein, wodurch man jederzeit in die Fertigung eingreifen kann. Die verarbeiteten Sensordaten der vernetzten Ger\u00e4te werden im Data Lake (ObjectStore, Hadoop usw.) gespeichert.<\/p>\n

Diese Live-Demo wurde Anfang April auf der Hannover Messe pr\u00e4sentiert und zeigte Shopfloor 4.0. So nennt sich die L\u00f6sung, die das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Experimentelles Software Engineering (IESE) gemeinsam mit NetApp und Objective Partner entwickelt hat.<\/p>\n

Shopfloor 4.0 \u00fcberwindet die bisher gr\u00f6\u00dfte H\u00fcrde, die sich in Industrie-4.0-Anwendungen aufbaute: Der Datenaustausch kann nun in einer vernetzten Produktionsumgebung automatisch ablaufen. Dieser Effekt beruht auf dem abgestimmten Zusammenspiel von BaSys 4.0 mit seinen digitalen Zwillingen, einer effizienten Dateninfrastruktur und dem SAP, das an den IT-Stack angekoppelt wurde. Doch was leisten diese einzelnen Bausteine?<\/p>\n

Kommunikation mittels digitalen Zwillings<\/h3>\n

Die Softwaregrundlage f\u00fcr Shopfloor 4.0 schafft das Fraunhofer IESE, das mit 14 Partnern aus Forschung und Industrie \u00adBaSys 4.0 entwickelt hat. Entstanden ist ein Betriebssystem f\u00fcr Produktionsanlagen, das einen Sprachstandard f\u00fcr Industrie 4.0 schafft. Das Projekt wird seit 2016 vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung gef\u00f6rdert.<\/p>\n

BaSys 4.0 ist eine Middleware, die Maschinen vernetzt \u2013 Shop- und Office-Floor, also Fertigung und IT-Landschaft, sprechen nun miteinander. F\u00fcr die Kommunikation sorgt die Open-Source-L\u00f6sung, indem sie die Aufgaben von Verwaltungsschalen \u00fcbernimmt, an die Maschinen ihre Daten senden.<\/p>\n

Aufbauend auf BaSys 4.0 haben das Fraunhofer IESE, Objective Partner und NetApp die L\u00f6sung Shopfloor 4.0 entwickelt, die mit Support-Funktionen aufwartet. Die Softwareplattform l\u00e4dt dazu f\u00fcr jede Maschinenkomponente einen digitalen Zwilling.<\/p>\n

Ein Datenmodell strukturiert und gibt vor, wie die gesendeten Daten zu organisieren sind. BaSys 4.0 ordnet die Produktionsdaten einem Werkst\u00fcck zu, f\u00fchrt die Werte zusammen und speichert sie in einer Verwaltungsschale ab.<\/p>\n

\"Frauenhofer\"
Mit Fischer-Technik und dem Betriebssystem\/Middleware BaSys von Fraunhofer baute NetApp eine Industrie-4.0-Landschaft auf.<\/figcaption><\/figure>\n

Ab diesem Zeitpunkt erhalten Daten eine Bedeutung, eine Semantik. Es spielt keine Rolle mehr, von welcher Maschine die Daten \u00fcber welches Kommunikationsprotokoll kommen. Die Werte lassen sich weiterverarbeiten. So laufen das Werkst\u00fcck und seine Daten gemeinsam durch die Fertigungslinie.<\/p>\n

Dies bef\u00e4higt dazu, die Qualit\u00e4t der einzelnen Fertigungsschritte und den Fertigungsprozess insgesamt nachvollziehen zu k\u00f6nnen. Noch bevor ein Produktionsauftrag startet, k\u00f6nnen sich digitale Zwillinge als \u00e4u\u00dferst praxisrelevant erweisen.<\/p>\n

Denn was passiert beispielsweise, wenn der n\u00e4chste Auftrag im Maschinenplanungskalender statt 500 nun 800 Werkst\u00fccke umfasst? Ein digitaler Zwilling gestattet den Blick voraus. Die softwaredefinierte Simulation veranschaulicht, ob die Maschine durchlaufen kann oder vorher gewartet werden muss.<\/p>\n

Im Vorfeld lassen sich nicht nur Gro\u00dfauftr\u00e4ge, sondern auch der eventuell n\u00f6tige Austausch von Sensoren durchspielen \u2013 wovon eine Maschine hunderte haben kann. Jeder Messf\u00fchler hat seine eigene Software. Eine Simulation kl\u00e4rt, ob die Software nach dem Update auch in der neuen Version mit dem System kommunizieren kann.<\/p>\n

Dienstbasierte Programmierung<\/h3>\n

Neben der protokoll\u00fcbergreifenden End-\u00adto-End-Kommunikation im Maschinenpark verbindet sich mit BaSys 4.0 noch ein weiterer entscheidender Fortschritt: Speicherprogrammierbare Steuerungen stellen die Dienste bereit, die von Dienstnutzern aufgerufen werden.<\/p>\n

Die Dienstnutzer legen also die Fertigungsabl\u00e4ufe fest und ver\u00e4ndern diese. Dazu m\u00fcssen die Maschinen um- beziehungsweise neu programmiert werden. Dies gelingt nun viel effizienter, als wenn man das wie bisher mit der SPS tun m\u00fcsste.<\/p>\n

Das f\u00fchrt zur dienstbasierten Fertigung, mit der sich Kleinserien bis zur Losgr\u00f6\u00dfe 1 fahren lassen. In der Praxis kann ein Produktionsleiter zudem den Auftrag einschieben, der am wichtigsten ist. Die Anlage ruft sich lediglich den n\u00f6tigen Dienst auf \u2013 und die neue Fertigungsserie startet.<\/p>\n

Aufbau der effizienten Dateninfrastruktur<\/h3>\n

Die Middleware BaSys 4.0 erzeugt die beschriebenen Effekte jedoch nur, wenn sie in einer Dateninfrastruktur l\u00e4uft, in der die Daten hochverf\u00fcgbar sind. Diesen Anspruch setzt NetApp mit Software- und Datenmanagementsystem f\u00fcr Shopfloor 4.0 um.<\/p>\n

Verschiedene Technologien wirken in der konzipierten Referenzarchitektur zusammen, damit sich End-to-End-Prozesse on-premises und in der Cloud nahtlos abbilden lassen. Zun\u00e4chst machen der Storage-Provisioner NetApp Trident und Snapshots BaSys 4.0 im Con\u00adtainer hochverf\u00fcgbar.<\/p>\n

Diese Herausforderung l\u00f6st NetApp derzeit als einziger Anbieter, indem Trident Container mit einem Persistency-Layer (Persistenzschicht) verbindet. Denn ansonsten w\u00fcrde ein Con\u00adtainer nach einem Neustart oder im Zuge eines Systemausfalls Daten verlieren.<\/p>\n

Die Container lassen sich \u00fcber den NetApp Kubernetes Service (NKS) zur Verf\u00fcgung stellen. Durch NKS werden das Einrichten, Betreiben und auch Skalieren von Con\u00adtainern vereinfacht und automatisiert.<\/p>\n

Die beste Wahl f\u00fcr diese Containerumgebung ist eine hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) von NetApp, da diese horizontale Skalierbarkeit und garantierte Leistung (Quality of Service) bietet. Fehlt als wichtiger Baustein noch die NetApp Data Fabric, die das Datenmanagement \u00fcber verteilte Ressourcen hinweg vereinheitlicht.<\/p>\n

Sie verbindet nahtlos private, \u00f6ffentliche und hybride Cloud-Umgebungen, ohne dass ein Cloud-Vendor-Lock-in droht. Dadurch gewinnt Shopfloor 4.0 an Flexibilit\u00e4t und Skalierbarkeit.<\/p>\n

Integration in SAP<\/h3>\n

Die Shopfloor-4.0-Referenzarchitektur bindet Objective Partner an SAP an, wodurch die Fertigung mit den kaufm\u00e4nnischen und betriebswirtschaftlichen Abl\u00e4ufen im Unternehmen gekoppelt wird. Erst dadurch ergibt sich eine End-to-End-Betrachtung, die im Sinne einer erfolgreichen Customer Journey den Auftraggeber einschlie\u00dft.<\/p>\n

Konkret kommuniziert BaSys 4.0 mit dem SAP Data Hub, der die Daten in einem Standard von der Middleware geliefert bekommt, SAP-konform aufbereitet und an das ERP-System oder die SAP-Standard-Prozesse \u00fcbergibt.<\/p>\n

Die Daten aus der Fertigung, die BaSys 4.0 verwaltet, lassen sich f\u00fcr andere Anwendungen nutzen \u2013 beispielsweise f\u00fcr Machine Learning. Der SAP Data Hub, der wie BaSys 4.0 in einem Kubernetes Cluster l\u00e4uft, bietet die Chance, eine solche KI-Anwendung mit SAP-Standardprozessen zu kombinieren.<\/p>\n

Daneben stellt die SAP Cloud Platform (SCP) Algorithmen bereit, die auf Open-Source-Produkten von Hyperscalern wie Google, Microsoft Azure und Amazon Web Services basieren. Das Training der Algorithmen mit Daten findet in der Cloud statt, wof\u00fcr ein plattform\u00fcbergreifendes Datenmanagement, wie es die NetApp Data Fabric realisiert, den Weg ebnet.<\/p>\n

Unternehmen ben\u00f6tigten bisher eine Datenmanagementl\u00f6sung, welche die Daten dorthin bringt, wo sie verarbeitet werden sollen \u2013 und diese Daten hinterher auch zur\u00fcckholt. Die Daten heute End-to-End zu kopieren, reicht allerdings nicht mehr. Eine Applikation muss End-to-End durchgreifen k\u00f6nnen.<\/p>\n

Ein nativer Dateninfrastrukturservice, der in die gr\u00f6\u00dften Hyperscaler integriert ist und in Sekundenschnelle bereitsteht, l\u00f6st diese Herausforderung. Bei NetApp hei\u00dft dieser cloudnative Datenspeicher Cloud Volumes Service.<\/p>\n

Er verschafft den Anwendungen, ob nun Analysen, Datenbanken oder DevOps, schnellen Datenzugriff. Das Speicherbetriebssystem ONTAP beschleunigt die Abl\u00e4ufe auf eine 20-fach h\u00f6here Geschwindigkeit als sonst \u00fcblich.<\/p>\n

Kundenindividualit\u00e4t und Massenfertigung gehen zusammen<\/h3>\n

Technisch zeichnen sich vorerst keine Grenzen ab, alles mit allem zu verbinden. Wie weit Unternehmen gehen wollen, liegt bei ihnen. Mit Shopfloor 4.0 steht nun eine L\u00f6sung bereit, die Fertigungsfirmen den Weg zu Indus\u00adtrie 4.0 freimacht und das End-to-End-Digitalisieren der Prozesse vereinfacht.<\/p>\n

Das kontinuierliche Eingreifen in die Anlagensteuerung, das parallele Abarbeiten von Auftr\u00e4gen und das schnelle Aufsetzen einer neuen Produktionslinie z\u00e4hlen zu den wichtigsten Merkmalen von vernetzten Produktionsumgebungen, die auf dem Technologie- und Know-how-Mix der Kooperationspartner aufbauen.<\/p>\n

Bei der Umsetzung teilen sich die Partner die Aufgaben: NetApp stellt den IT-Stack, Fraunhofer IESE integriert seine Open- Source-Software BaSys 4.0 und Objective Partner \u00fcbernimmt den First-Level-Support der L\u00f6sung, bei der BaSys 4.0, Dateninfrastruktur und SAP-Prozesse perfekt zusammenspielen \u2013 f\u00fcr eine dienstbasierte Fertigung, die Kundenindividualit\u00e4t und Massenfertigung zusammenbringt.<\/p>\n

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In einer Industrie-4.0-Umgebung muss der Datenaustausch automatisch ablaufen. Auch soll sich ein Produktionsprozess effizient wandeln lassen. Genau das gelingt nun mit Shopfloor 4.0, der gemeinsamen L\u00f6sung von Fraunhofer IESE, NetApp und Objective Partner.<\/p>\n","protected":false},"author":1745,"featured_media":59920,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"pmpro_default_level":"","footnotes":""},"categories":[5,30555],"tags":[798,367,5457],"coauthors":[30772,30773,30774],"class_list":["post-59919","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-it-management","category-mag-1906","tag-hadoop","tag-industrie-4-0","tag-netapp","pmpro-has-access"],"acf":[],"featured_image_urls_v2":{"full":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"thumbnail":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-150x150.jpg",150,150,true],"medium":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",400,180,false],"medium_large":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-768x346.jpg",768,346,true],"large":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"image-100":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-100x45.jpg",100,45,true],"image-480":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-480x216.jpg",480,216,true],"image-640":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-640x288.jpg",640,288,true],"image-720":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-720x324.jpg",720,324,true],"image-960":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-960x432.jpg",960,432,true],"image-1168":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"image-1440":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"image-1920":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"1536x1536":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"2048x2048":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"trp-custom-language-flag":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",18,8,false],"bricks_large_16x9":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"bricks_large":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"bricks_large_square":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",1000,450,false],"bricks_medium":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",600,270,false],"bricks_medium_square":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786.jpg",600,270,false],"profile_24":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-24x24.jpg",24,24,true],"profile_48":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-48x48.jpg",48,48,true],"profile_96":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-96x96.jpg",96,96,true],"profile_150":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-150x150.jpg",150,150,true],"profile_300":["https:\/\/e3mag.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/shutterstock_235135786-300x300.jpg",300,300,true]},"post_excerpt_stackable_v2":"

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