Eine Fabrik ohne Daten ist kaum vorstellbar – zu komplex ist die Systemarchitektur. Wie muss die Produktions-IT aufgebaut sein, damit Datenverarbeitung in der Lebensmittelherstellung effizient funktioniert? Das Modell Smart Factory Hive nutzt eine mehrschichtige Wabenkonstruktion und reduziert so die Anzahl der Schnittstellen bei der zunehmenden Komplexität der IT-Architekturen.
Es ist 5 Uhr morgens in einer Molkerei irgendwo in Süddeutschland. Die ersten Laster mit frischer Milch rollen auf den Hof, während in der Produktionshalle die Maschinen surren. Im Kontrollraum blickt eine Mitarbeiterin konzentriert auf mehrere Monitore: Auf einem erscheinen die Echtzeitdaten der Rohstoffannahme, auf einem anderen wird die Temperatur des Pasteurisierungsvorgangs überwacht. Im Hintergrund laufen die Abfüllmaschinen, der Schichtleiter prüft am Tablet, ob alle Anlagen bereit für den Produktionsstart sind. Mit einem Klick setzt er den Produktionsauftrag für 20 000 l Frischmilch in Gang. Das System verteilt automatisch die Arbeitsanweisungen an die Anlagen, steuert die Zuordnung der Chargen und koordiniert die Reinigung der Tanks zwischen den Produktionsschritten. Währenddessen werden Qualitätsdaten und Prozessparameter lückenlos erfasst und zentral dokumentiert. Der gesamte Prozess läuft wie ein eingespieltes Orchester: Vom Wareneingang über Verarbeitung bis hin zur Verpackung und Auslieferung. Abweichungen werden sofort gemeldet, Anpassungen können direkt vorgenommen werden. In vielen Produktionsbetrieben der Lebensmittelindustrie läuft es ähnlich: Die IT-Architektur koordiniert die Abläufe im Hintergrund: Doch wie muss sie aufgebaut sein, damit alles reibungslos funktioniert?
Vernetzung hat zugenommen
Die Automatisierungspyramide ist im Produktionsumfeld seit langem Standard – auch in der Lebensmittelindustrie. Neue IT-Architekturen darin abzubilden, wird allerdings immer schwieriger. Vieles lässt sich nicht mehr hierarchisch darstellen wie in der Automatisierungspyramide. Ein wesentlicher Nachteil der Pyramidendarstellung ist, dass immer nur direkt benachbarte Schichten miteinander kommunizieren – und das meist in proprietären Protokollen. Heutzutage hat die Vernetzung deutlich zugenommen, etwa, um in der Lebensmittelindustrie Qualitätsdaten in Echtzeit zu erfassen und auszuwerten, sodass dieses Kommunikationsprinzip nicht mehr zielführend ist.
Experten schlagen daher vor, den Nachfolger der Pyramide als Netz aufzubauen, in dem jeder mit jedem reden kann. Damit wird das Ziel einer hierarchiefreien Kommunikation erreicht. Die neue Herausforderung dabei: Die Zahl der Schnittstellen steigt exponentiell. Wenn sich jedes System und jedes Gerät mit anderen verbinden kann, sind sehr viele Verknüpfungen nötig, die mit jedem neuen Gerät signifikant steigen. Erschwerend kommt hinzu: Ein omnipräsentes Standardprotokoll gibt es nicht. Das bedeutet: Besonders in der Lebensmittelherstellung, wo Produktionslinien oft umgestellt werden müssen und Anlagen verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren sollen, ist eine steigende Schnittstellenanzahl eine große Herausforderung. Dafür ist eine zentrale Plattform, eine Drehscheibe nötig.
