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AUFBAU UND OPTIMIERUNG IT-GESTÜTZTER PRODUK TIONSPROZESSE Industrie 4.0 | Internet der Dinge

Perfekt koordinierte Prozessabläufe dank RFID-Technologie

Z o l l n e r E l e k t r o n i k s e t z t a u f S i e m e n s S i m a t i c R F 2 0 0

RFID_Michelangelo_A4_g.indd 1 30.10.15 12:57

Sicherer produzieren

Liebe Leser,im industriellen Umfeld ist Sicherheit nicht gleich Sicherheit. Vielmehr gibt es die „Arbeitssicherheit“ (Safety) und die „IT- oder Datensicherheit“ (Security). Künftig wird es aber immer wichtiger, dass es ein besseres Miteinander von Ar-beits- und IT-Sicherheit gibt – nicht nur unter dem Gesichtspunkt Industrie 4.0.

Das Thema ist sensibel und wichtig. Stel-len Sie sich einmal folgendes Szenario vor: Maschinen oder Fertigungsanlagen werden aufgrund mangelnder Daten-sicherheit von außen manipuliert. Dies kann schnell Auswirkungen auf die Si-cherheitsfunktionen von Maschinen und Anlagen haben und Mitarbeiter unbe-merkt gefährden. Durch die zunehmen-de Vernetzung in der Industrie steigt nämlich auch die Anfälligkeit gegenüber unerlaubter Eingriffe von außen. Sie se-hen, die Arbeitssicherheit hängt stark mit der IT- und Datensicherheit zusammen.

Künftig muss man sich aber auch auf neue Bedrohungen in der Werkshal-le einstellen. In Industrie-4.0-Szenari-en spielt die Mensch-Maschine- oder die Mensch-Roboter-Kollaboration eine wichtige Rolle. Und genau diese Zusam-menarbeit birgt zusätzliche Risiken und kann zu neuartigen Gefährdungen füh-ren, die man heute vielleicht noch gar nicht vollständig überblickt. Deshalb ist es an der Zeit, sich mit diesen Aspekten auseinanderzusetzen.

Mehr zu den Themen Safety und Security finden Sie in dieser Ausgabe. Im Facharti-kel auf den Seiten 14 und 15 geht es um die IT-Sicherheit in Maschinen und Anla-gen. Auf Seite 16 bis 18 geben dann fünf Experten Anregungen für mehr Arbeits-sicherheit in der Produktion.

Rainer Trummer, Chefredakteur

AktuellNews aus der Branche 04

RFID einfach (kosten-)effizientTitelstory: Zollner Elektronik setzt auf RFID-Technologie von Siemens 06

Der direkte Draht in den WebshopRFID-Tags machen aus einem Steckver-binder ein cyberphysikalisches System 08

Mit RFID zur KennzahlErmittlung von OEE-Kennzahlen mit Hilfe eines RFID-Systems 10

Beherrschbare Sicherheits - architekturenHohe Verfügbarkeit und Prozesssicher - heit durch IT-Security in der Anlage 14

Expertentalk: Arbeitssicherheit – ein heikles Thema Anregungen, wie sich die Unfallzahlen weiter senken lassen 16

Höhere Effizienz und QualitätBig-Data-Analysen in der Fertigungsindustrie 19

Aus Daten Wissen machenDatenanalysen mittels MES- und IoT-Werkzeuge von SAP 20

Der Mensch und die Feinplanung Anreicherung der Fertigungsfeinplanung mit Daten der Personaleinsatzplanung 22

Klare Sicht auf die KennzahlenMES-Lösung als Grundlage für eine „intelligente Fabrik“ 24

Stetige Optimierung zum ZielVerlässliche Kapazitätsaussagen in der Fertigung und im Projektmanagement 26

Hohe Anforderungen erfüllenERP-Systeme für die zuverlässige Planung und Steuerung komplexer Projekte 28

Vorschau, Impressum 31

Titelbild: Siemens AG Industrielle Identifikation: Track and Trace mit RFID

Die Zollner Elektronik AG setzt bei der Herstellung ihrer mechatronischen Produkte auf RFID-Tech-nologie von Siemens, die via IO-Link in die Prozesse integrierbar ist. Diese wird

erstmals in der modular konzipierten Modul- und Endmontage der Leistungselektronik-Aggregate für Elektrofahrzeuge genutzt.

Zu den perfekt koordinierten Prozessabläufen über diverse Hand- und teilautomatisierte Ar-beitsplätze hinweg trägt die RFID-Technologie von Siemens bei. Die einfache Anbindung an die Modulsteuerungen, die geringen System-kosten und die hohe Temperaturbeständigkeit der Tags waren entscheidend für die Wahl

des Siemens-Systems Simatic RF200 in der Schnittstellenvariante IO-Link mit zusätzlicher Verbindung zu mobilen Datenspeichern MDS D160. Beim Vergießen der fertigen Elektro-nikbaugruppen müssen die Tags erhöhten Temperaturen standhalten.

Kontakt:Siemens AGProcess Industries and DrivesProcess AutomationPostfach 484890026 NürnbergTelefon: +49 (0)9 11 / 8 95-0E-Mail: simatic-ident.i-ia@siemens.com Internet: www.siemens.de/ident

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Alfing [S. 26], Balluff [S. 10], Berufsgenossenschaft Holz und Metall [S. 18], Coscom [S. 4], DE Software & Control [S. 5], Dekra [S. 16], Dell [S. 19], Fraunhofer IFF [S. 17], Gfos [S. 22], Harting [S. 8], IFS [S. 28], Industrie Informatik [S. 4], Itac Software [S. 5], Orbis [S. 24], Phoenix Contact [S. 14], Pilz [S. 16], Psipenta [S. 26], Robert Bosch [S. 5], Schunk [S. 4], Sick [S. 18], Siemens [S. 6], Smart Electronic Factory e.V. [S. 5], Trebing + Himstedt [S. 20], TU Wien [S. 5], WSM Automation [S. 4], Zollner Elektronik [S. 6]

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N E W S

I N D U S T R I E I N F O R M A T I K

Auf der ÜberholspurMit einer 15-prozentigen Um-satzsteigerung auf knapp sie-ben Millionen Euro hat der MES-Anbieter Industrie In-formatik das vergangene Ge-schäftsjahr abgeschlossen und damit das vorjährige Er-gebnis als Bestes in der fast 25-jährigen Firmengeschich-te nochmals übertroffen. Mit über 400 Installationen im europäischen, asiatischen und amerikanischen Raum ist Industrie Informatik ei-ner der führenden Anbieter von fertigungsoptimieren-den MES-Software-Lösungen. Das Unternehmen konnte zu der beeindruckenden Kun-denbasis auch eine Vielzahl namhafter Neukunden da-zugewinnen. Deutschland ist größter Wachstumsmarkt des Linzer Unternehmens.

Und die Programme der Bun-desregierung zur Förderung von Industrie-4.0-Projekten greifen und haben dazu ge-führt, dass deutsche Indus-triebetriebe für Themen wie die vernetzte Produktion und Losgröße 1 bereits stark sensi-bilisiert sind. Industrie 4.0 öff-net MES-Anbietern wie Indus-trie Informatik generell die Türen. Anstatt der Control-ling-Sicht, die in der Vergan-genheit ausschlaggebend für MES-Investitionen war, steht heute der Vernetzungsaspekt des Maschinenparks mit dem ERP-System und der daraus resultierende rasche Informa-tionsfluss zu allen am Ferti-gungsprozess beteiligten Per-sonen im Vordergrund.

W S M - A U T O M A T I O N

Hightech-Schrauber aus CFK und Titan130 Verschrau-bungen pro Mi-nute? Von 0 auf 1.500 Umdre-hungen pro Mi-nute innerhalb von 10 Grad? An-zugsdrehmomente von nahe null bis 50 Newtonmeter oder auf frei programmierbare Ein-schraubtiefen mit einer Mes-sauflösung von 0,1 Millime-tern? Das sind Anforderungen, die das Unternehmen WSM-Automation mit CFK-Verbund-werkstoffen und Bauteilen aus Titan in seinen Schraublösun-gen erfüllen möchte. Diese Werkstoffe sind sehr leicht, mechanisch äußerst belast-bar und verschleißfest. Die Konstruktion der Schraubein-heiten – die Entkopplung zwischen dem mechanischen Hub des Schraubwerkzeugs

und dem Schrauberantrieb – sorgt zusätzlich für Schnel-ligkeit bei gleichzeitig hoher Abschaltgenauigkeit. Die Mi-nimierung der Eigenreibung bei Schraub einheiten mit in-tegrierten Mundstück- und Werkzeughüben erlaubt ex-trem dynamisch ablaufende Schraubprozesse. Das Unter-nehmen bietet maßgeschnei-derte Lösungen für den Ma-schinen- und Anlagenbau, Automotive, Medizintechnik und viele Branchen, in denen vollautomatisch und in gro-ßen Stückzahlen geschraubt wird.

S C H U N K

Greifer für die smarte ProduktionBesucher des Motek-Stan-des Spann- und Greifersys-tem-Lieferanten Schunk konnten unter anderem eine mit Partnern entwickelte, autonom agierende Mon-tagezelle begutachten. Je-der einzelne Prozessschritt wird detailliert von Sensoren überwacht und an das über-geordnete Handhabungs-system beziehungsweise an die Anlagensteuerung und ins ERP gemeldet. Mit der Zelle möchte Schunk zeigen, dass intelligente Lösungen

sowohl mit pneumatischen als auch mit elektrischen Komponenten realisierbar sind. Für solche Lösungen hat Schunk über 4.000 Kom-ponenten im Greiftechnik-Programm Aus Sicht von Ralf Steinmann, Geschäfts-bereichsleiter Greifsysteme bei Schunk, bestätigt das große Interesse der Motek-Besucher an den Lösungen die Strategie des Unterneh-mens: „Im Fokus moderner Montagekonzepte stehen kürzeste Zykluszeiten, eine maximale Anlagenverfüg-barkeit und die Möglichkeit, sehr flexibel reagieren zu können. Vor allem das effi-ziente Zusammenspiel von pneumatischen und mecha-tronischen Komponenten wird künftig für den Erfolg von Handhabungssystemen entscheidend sein..“

C O S C O M

HPC – schneller gefrästWerkzeuge mit höheren Schnittwerten und optima-ler Frässtrategie (trochoi-dale Fräsbahnen) ermögli-chen eine bis zu 60 Prozent kürzere Bearbeitungszeit. Zudem werden die Werk-zeuge schonend eingesetzt, indem sie optimal im Span stehen. Bis zu 300 Prozent höhere Werkzeug-Standzei-ten werden auf diese Wei-se erreicht. Coscom hat für diesen Zweck die Full-HPC-Technologie entwickelt. Die HPC-Werkzeugbahnen gleichen den trochoida-len Bahnen, was ein wirt-

schaftliches Zerspanen ge-währleistet. Das bedeutet, wo früher gleich mehrere Werkzeuge benötigt wur-den, um beispielsweise unterschiedlich große Nu-ten zu fräsen, reicht nun ein Werkzeug. Damit las-sen sich recht einfach auch komplexe Werkstücke er-zeugen. Trotz wesentlich höheren Schnittleistungen unterliegen die Maschi-nen einer geringeren Ab-nutzung. Zwei- bis dreifach höhere Vorschübe bei Stahl oder bei Aluminium vier- bis fünffach sowie maxima-ler Materialabtrag sparen Zeit und somit Kosten. Das spätere Fräsergebnis kann sich mit höchster Oberflä-chengüte bei einem um ein Vielfaches beschleunigten Fräsprozess sehen lassen.

Industrie 4.0 treibt Vernetzung und MES-Absatz voran.

Die Montagezelle für das auto-nome Montieren, Prüfen, Ver-packen und Transportieren. Bild: Schunk

HPC hilft, Be-arbeitungs-zeiten und Werkzeug-standzeiten zu optimieren.Bild: Coscom

Neue Werkstof-fe erhöhen die Dynamik der Schraubsysteme mit integrierter Steuerung.Bild: WSM Automation

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N E W S

T U W I E N U N D S P S I P C D R I V E S

Forscher patentieren RFID-Navi

Auf der Fachmesse SPS IPC Drives 2015 zeigt die TU Wien eine Technologie, die RFID-Tags nicht nur lesen, sondern auch deren Position bestim-men kann. Die Methode funk-tioniert mit handelsüblichen RFID-Tags, Spezialanfertigun-gen sind nicht nötig. Beste-

hende Systeme lassen sich mit einem neuartigen RFID-Lesegerät ganz einfach nach-rüsten. „RFID-Tags sind ext-rem praktisch. Bisher war es allerdings kaum möglich, die genaue Position des Tags zu bestimmen. Die Lösung: Dem gewöhnlichen Funksignal des Lesegerätes wird zusätzlich ein Lokalisierungssignal über-lagert, das sich periodisch wiederholt. Teile des Lokali-sierungssignals werden vom RFID-Tag reflektiert., gemes-sen und ausgewertet. Die Technologie wurde patentiert und vom österreichischen Pa-tentamt als eine der besten Erfindungen des Jahres aus-gezeichnet.

D E S O F T W A R E & C O N T R O L – A N W E N D E R T A G E

Industrie 4.0 in der Praxis

Am 21. und 22. Oktober lud DE Software & Control Vertre-ter verschiedener mittelstän-discher und großer Unterneh-men zum 5. DE-Anwendertag ein. In der Dingolfinger Her-zogsburg trafen sich Experten aus der Industrie, IT und von Universitäten, um das Thema „Industrie 4.0 – Erfahrungen aus der Praxis“ zu diskutieren. Die Rekord-Teilnehmerzahl von über 30 Personen aus drei Ländern unterstrich das Inte-resse. Während der zweitägi-gen Veranstaltung erarbeite-

ten die Referenten zusammen mit den Teilnehmern konkre-te Anwendungsfälle und wei-terführende neue Visionen. Sie sprachen über Hindernis-se bei der konkreten Umset-zung und hinterfragten, ob aktuelle Systeme die Kriterien für Industrie 4.0 erfüllen wür-den. Vorträge zu den Themen Feinplanung, Werkerführung, Wearables und Big Data run-deten das Programm ab. Mit einer Werksführung im BMW-Werk 2.4 endete der diesjähri-ge Anwendertag.

I T A C U N D S M A R T E L E C T R O N I C F A C T O R Y E . V .

Smart-Factory-Verein gegründetDie Mitglieder unterzeich-neten am 15. Oktober auf der Eröffnungsfeier zum neuen Standort des MES-Herstellers Itac Software im ICE-Park Montabaur die Ver-einsgründung des Smart Electronic Factory e.V. Bei der Smart Electronic Fac-tory handelt es sich um eine Industrie-4.0-Evaluierungs-umgebung, die in der realen Produktion des EMS-Dienst-leisters Limtronik integriert ist. Verschiedene Software- und Hardware-Hersteller sowie universitäre Einrich-tungen wirken aktiv mit: die Technische Hochschu-le Mittelhessen (vertreten

durch Prof. Dr. Gerrit Sames, Dozent), in-integrierte in-formationssysteme GmbH (vertreten durch Siegfried Wagner, Geschäftsführer), Limtronik GmbH (vertreten durch Gerd Ohl und Anjou Appelt, Geschäftsführer), Dualis GmbH IT Solution (vertreten durch Heike Wil-son, Geschäftsführerin), Pro-alpha Business Solutions GmbH (vertreten durch Mi-chael Finkler, Business De-velopment), Itac Software AG (vertreten durch Dieter Meuser, CTO) und Fuji Ma-chine MFG Europe GmbH (vertreten durch Klaus Gross, Geschäftsführer).

R O B E R T B O S C H

Praxis-Lösungen für die Fabrik der ZukunftAuf der Motek 2015 hat Bosch ein umfassendes Portfolio an Software- und Automatisierungslösungen vorgestellt. Das Besonde-re: Roboter und Software wurden für den internen Gebrauch in den weltweit verteilten Bosch-Werken entwickelt und stehen nun praxiserprobt käuflich zu Verfügung. Premiere feier-te die Software Opcon Sui-te für das Shopfloor-Ma-nagement. Sie bietet mittels Dashboards und Reportings den Zugriff auf Maschinen- und Qualitätskennzahlen

sowie Key-Performance-In-dikatoren (KPI). Besondere Sichten für Geschäftsführer und Produktionsleiter ge-währen weltweiten Zugriff auf Echtzeitinformationen aus den Produktionsanla-gen. Eine digitale Schicht-planung – einschließlich der Erfassung von Maschinen-stillständen und Störungen – ist ebenfalls verfügbar. Zu sehen waren auch die mobi-len Produktionsassistenten der Apas-Familie, die von Bosch speziell für die Kolla-boration mit dem Menschen entwickelt wurden.

Ein zusätzliches Lokalisierungssi-gnal ermöglicht die Ortung ein-facher RFID-Tags. Bild: TU Wien

Bosch bietet nun auch feinfühlige Roboter-Assis-tenten und eine komplette Suite fürs Shopfloor-Management an.Bild: Robert Bosch

Anregen-de Diskus-sionen und Indus trie-4.0-Technologien live im BMW-Werk – Anwen-dertage bei DE Software & Control.Bild: DE Software & Control

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D I E ZO L L N E R Elektronik AG fertigt und montiert an ihrem Hauptsitz im oberpfälzischen Zandt mit dem Leis-tungselektronik-Aggregat das elek-tronische Herzstück einer bekannten Elektroauto-Reihe. Der Mechatronik-Dienstleister hat dazu in einem rund 2.200  Quadratmeter großen Reinraum eine modular strukturierte Modul- und Endmontage geschaffen.

Zu den perfekt koordinierten Pro-zessabläufen über diverse Hand- und teilautomatisierte Arbeitsplätze hinweg trägt die RFID-Technologie von Siemens ihren Teil bei. Entscheidend für die Aus-wahl des Systems Simatic  RF200 in der Schnittstellenvariante IO-Link in Ver-bindung mit mobilen Datenspeichern (Transpondern/Tags) MDS  D160 waren

die einfache Anbindung an die Modul-steuerungen, die geringen Systemkosten und die hohe Temperaturbeständigkeit der Tags. Letztere ist beim Vergießen der fertigen Elektronikbaugruppen unab-dingbar.

Im Reinraum sind die Flachbaugrup-penfertigung in Oberflächen- bezie-hungsweise Durchstecktechnik (SMT/THT), gefolgt von der Modul- und End-montage einschließlich diverser Prüf- und Teststationen, untergebracht. Zollner hat sich für einen konsequent modularen Aufbau der Linien mit au-tark gesteuerten Stationen entschieden, die sich flexibel einsetzen, später einfach modifizieren und weiterverwenden las-sen. Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in Verbindung mit der Verfügbarkeit von

Ersatzteilen waren wichtige Aspekte bei der Auswahl aller Komponenten.

Track and TraceAlles in allem gibt es in der Modul- und in der Endmontage rund 100 Lesestel-len zur Steuerung des Fertigungsflus-ses und zur unmittelbaren Dokumenta-tion jedes absolvierten Arbeitsschrittes in überlagerten Datenbanken. „Qualität ist bei unseren Endkunden wie bei uns oberstes Gebot und muss über sämtli-che Prozesse hinweg lückenlos nachge-wiesen werden und rückverfolgbar sein“, meint Bernhard Kirst, Director Marke-ting bei Zollner. Weil dabei Kosten und Aufwand in wettbewerbsfähigen Gren-zen bleiben müssen, hat man sich für die Reader Simatic  RF210R mit integ-rierter IO-Link-Funktionalität aus dem HF-RF200-Spektrum von Siemens ent-schieden. Diese ermöglichen eine Anbin-dung an jede dem IO-Link-Standard ent-sprechende Steuerung. Das bei Zollner verwendete Steuerungssystem bietet dafür ein geeignetes IO-Link-Mastermo-dul. Eine RFID-spezifische Programmie-rung ist nicht erforderlich, was auch ei-nen eventuellen Austausch erleichtert. Die schraubbaren Reader (M18 x 71 Mil-limeter) mit integrierter Antenne liefern automatisch die (im Stillstand in einem Abstand von rund 10  Millimetern) vom Transponder gelesenen Daten, hier die eindeutige Identifikationsnummer (UID) des jeweiligen Werkstückträgers. Diese wird am Linienanfang mit dem Basismo-dul der Leistungselektronik „verheiratet“. Anhand der UID wird die Baugruppe an jeder Station identifiziert, der erforder-liche Arbeitsschritt über die Steuerung initiiert und an den Handarbeitsplätzen dem Werker eine Arbeitsanweisung an-gezeigt. Relevante Produktions daten

T I T E L S T O R Y : I N D U S T R I E L L E I D E N T I F I K AT I O N

RFID einfach (kosten-)effizientAuf RFID-Technologie, die via IO-Link in die Prozesse integrierbar ist, setzt ein renommierter Hersteller

anspruchsvoller mechatronischer Produkte. Er nutzt diese in der erstmals modular konzipierten Modul- und

Endmontage der Leistungselektronik-Aggregate für Premium-Elektrofahrzeuge. Die mobilen Datenspeicher

sind für die erhöhten Temperaturen beim Vergießen geeignet.

V O N J O S E F H E F E L E

Seit Ende 2012 fertigt die Zollner Elektronik AG Leistungselektronik-Aggregate. Die RFID-Kombination aus Reader und Transponder hat sich in der täglichen Praxis bewährt. Bild: Zollner Elektronik AG

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T I T E L S T O R Y : I N D U S T R I E L L E I D E N T I F I K AT I O N

(IO/NIO, Schrauberparameter usw.) werden sofort zurück in Datenban-ken geschrieben. Die Track-and-Trace- Daten werden so konsequent gesam-melt, dokumentiert und archiviert. Al-ternativ könnte man auch beliebige Anwenderdaten eines vordefinierten Speicherbereichs lesen und verarbeiten. Die Daten erscheinen im Prozessabbild

der Steuerung, sobald sich ein Trans-ponder im Feld eines Readers befindet.

Transponder für erhöhte Temperaturen Die kompakten und besonders robus-ten HF-Reader in Schutzart IP67 ha-ben das Luftschnittstellenprotokoll der ISO  15693 implementiert und können grundsätzlich alle normenkonformen, mobilen Datenträger lesen und beschrei-ben. Die Transponder sind bei jedem Durchlaufen der Vergießanlage für min-destens zwanzig Minuten einer Tempera-tur von 100 Grad Celsius ausgesetzt. „Das können nicht alle Transponder auf Dau-er, noch dazu zu einem günstigen Preis“, sagt der verantwortliche Elektro- und Softwareplaner Andreas Meidinger. Ei-ner, der das ohne Einschränkungen kann, ist der mobile Datenspeicher MDS D160 von Siemens. Der ISO-konforme, gehär-tete Transponder ist für den Einsatz bei Temperaturen von bis zu 175 Grad Celsi-us ausgelegt und hat sich unter anderem in Industriewäschereianlagen und ande-ren thermisch anspruchsvollen Prozes-sen bewährt. Zur einfachen Anbringung der Transponder montiert Zollner die chip-förmigen Transponder (Durchmes-ser 16 x 3 Millimeter) in Abstandshaltern aus Kunststoff. Diese werden entweder unten in oder seitlich an den umlaufen-den Werkstückträgern montiert. Davon sind jeweils zwei Varianten für die Bau-gruppen-Lader und DC/DC-Wandler im

Einsatz, eine einfache für die thermisch unkritischen Stationen und eine erhöht temperaturfeste nur für das Vergießen. Ein Roboter setzt die Baugruppen auto-matisch um.

In der Praxis bewährtSeit Ende 2012 fertigt die Zollner Elek-tronik AG Leistungselektronik-Aggre-gate ohne Störungen oder Ausfälle. Die gewählte RFID-Kombination aus Reader und Transponder hat sich in der täglichen Praxis bewährt und wurde zwischenzeit-lich auch an vielen weiteren Montagean-lagen eingesetzt beziehungsweise dafür spezifiziert. „Unterstützung durch den Ausrüster war in diesem Fall nicht nötig, da sämtliche Komponenten einfach zu handhaben sind und durch den IO-Link-Standard sich in die unterschiedlichs-ten Steuerungen integrieren lassen“, so Andreas Meidinger. r t

Josef Hefele ist Promotor SIMATIC RFID in der Siemens-Division Process Industries and Drives.

Mechatronische LösungenDie Zollner Elektronik AG zählt sich zu den Top 15 der Mechatronik-Dienstleister für Electronic Manu-facturing Services (EMS) weltweit. Mit über 9.000 Mitarbeitern an 18 Standorten realisiert Zollner kundenspezifische, mechatroni-sche Lösungen jeder Ausprägung – von Einzelteilen über Module und Geräte bis hin zu komplexen Systemen. Die Firmengruppe un-terstützt auf Wunsch die gesamte Wertschöpfungskette: von der kun-denspezifischen Entwicklung und Konstruktion über die Muster- und Serienproduktion inklusive Supply Chain Management und Material-Management bis zum After Sales Service. Zu den Kunden gehören führende Unternehmen aus den Branchen Automotive, Büroelek-tronik und Datentechnik, Industrie-elektronik, Luftfahrt und Verteidi-gung, Bahntechnik, Medizintechnik, Messtechnik, Telekommunikation und Konsumgüter.

Das elektronische Herz des ElektroautosDie für ein optimales Zusammenwirken von Batterie und Elektromotor elementare Leistungselektronik und die Montageprozes-se dafür wurden vom Endkunden gemein-sam mit Zollner entwickelt. Das Aggregat integriert den Inverter zur Versorgung des Elektromotors mit Strom aus der Batterie, den DC/DC-Spannungswandler zwischen 400-Volt-Speicher und 12-Volt-Bordnetz und das Ladegerät. Die Software regelt zudem den möglichst effizienten Stromfluss bei der Rekuperation von Energie im Schubbetrieb.

Den Weg der Aggregate durch diverse Hand- und teilautomatisierte Arbeitsplätze steuern RFID-Reader Simatic RF210R von Siemens (links) in der IO-Link-Ausführung. Der mobile Daten-speicher MDS D160 (im Abstandshalter) ist temperaturfest bis zu 175 Grad Celsius und damit geeignet für Anwendungen wie das Vergießen der Elektronikbaugruppen. Bild: Zollner Elektronik AG

Der mobile Datenspeicher MDS D160 von Siemens ist ein ISO-konformer und gehärte-ter Transponder für den Einsatz bei Tempera-turen von bis zu 175 Grad Celsius. Bild: Siemens

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D I E M A S C H I N E S T E H T, nichts geht mehr: Ein Gabelstapler hat beim Verla-den einer Gitterbox einen Steckverbin-der beschädigt – kleiner Unfall, große Wirkung. Nun laufen in der Regel Mitar-beitende panisch los und durchsuchen Aktenordner in der Hoffnung, dort in der Dokumentation herauszufinden, um wel-chen Steckverbinder mit welchen Einsät-

zen es sich genau handelt. Und dies in einem Zeitalter, in dem mehr und mehr Produktionsunternehmen – ob Kleinun-ternehmen, Mittelständler oder Großkon-zern – aktiv Industrie 4.0 vorantreiben.

Das Szenario nun in der Industrie-4.0-Version: Der Gabelstapler beschädigt den Steckverbinder, die Maschine steht. Der Servicetechniker kommt mit seinem

mobilen Handheld und liest den RFID-Transponder am Steckverbinder aus. Sei-ne App fragt beim SAP-System an, um welche Komponente es sich genau han-delt und erfährt die Artikelnummer in-klusive der verbauten Einsätze.

Mit dieser Information erfolgt der Ab-sprung ins E-Business-Portal, in dem di-rekt Zeichnungen und Datenblätter zur Verfügung stehen. Nach kurzer Über-prüfung können aus der App heraus im E-Business die passenden Ersatzteile be-stellt werden.

Was wie Fiktion klingt, lässt sich dank Industrie 4.0 und der engen Vernetzung von realer Welt und den verschiedenen IT-Systemen heute umsetzen.

Die Brücken zur ITSteckverbinder und Kabelkonfektionen können mit UHF-RFID-Transpondern aus-gerüstet werden, um Informationen und Daten der realen Komponenten mit der virtuellen Welt zu verknüpfen. Damit er-hält der Steckverbinder eine eindeutige Identität und ein Gedächtnis. Mit einer eindeutigen Nummer kann der Kunde im ERP-System erfragen, um welche Kom-ponente es sich genau handelt.

Mobile Geräte setzen sich zunehmend im Feld durch, egal ob industrietaugli-ches Smartphone, klassischer Handheld oder Tablet. Moderne Softwareentwick-

I N D U S T R I E 4 . 0

Der direkte Draht in den WebshopWelche Artikelnummer hat der Stecker? Welche haben die Einsätze? Wo kann man Ersatzteile bestellen?

Bei einem Defekt im laufenden Betrieb sind das heute noch häufig gestellte Fragen – dabei gäbe es bereits

direktere Lösungen. Integrierte RFID-Tags beispielsweise, die jede Komponente eindeutig identifizieren.

V O N O L A F W I L M S M E I E R U N D D R . J A N R E G T M E I E R

EPC – der EAN für RFIDAnalog zum EAN für Barcodes gibt es für RFID den EPC (Electronic Product Code), um Eindeutigkeit auch für RFID sicherzustellen. Im Rahmen des EPC sind Produkte auch kategorisier-bar, zum Beispiel als verkaufbares Gut (SGTIN: Serialized Global Trade Item) oder als Palette (GRAI: Global Returnable Asset Identifier).

RFID-Tag macht aus dem Steckverbinder ein cyberphysikalisches System, das seine Identität (samt innerem Aufbau) und bei Bedarf auch Umgebungsdaten speichern und kommunizieren kann. Bild: Harting

I N D U S T R I E 4 . 0

lungstools ermöglichen zudem die Erstellung von Apps, die dank aktueller Technologien wie HTML5 und CSS3 unabhängig vom Betriebssys-tem des jeweiligen Gerätes arbeiten. Das mobile Endgerät sendet die Information des per RFID-identifizierten Steckverbinders über WLAN an das SAP-System. SAP liefert die hinterlegten In-formationen zurück und es erfolgt der Absprung ins E-Business.

Solche Systeme und Technologien sind heu-te in vielen Firmen zu finden: WLAN, ERP und E-Business. Das Potenzial der Systeme wird aber nur unzureichend genutzt.

Vernetzung hat PotenzialDurch ein wenig mehr Vernetzung und Integra-tion lassen sich große Mehrwerte und Kosten-senkungspotenziale heben. Dies führt zu einer signifikanten Senkung des Zeitaufwands und verhindert kostspielige Irrtümer, beispielswei-se, dass falsche Ersatzteile bei Revisionsarbei-ten bestellt werden.

Damit ein solches Konzept im Feld zuver-lässig funktioniert, bedarf es im Hintergrund allerdings einer detaillierten Datenbasis. Sie beinhaltet neben der Konfiguration des Ste-ckerverbinders auch die Möglichkeit des ortsunabhängigen Zugriffs. Detaildaten von identifizierbaren Objekten werden Anwendern deshalb via Internet zur Verfügung gestellt.

Die Herausforderung liegt häufig in der Kom-munikation zwischen der sogenannten Feldebe-ne und den IT-System. Hier bietet sich oft das M2M-Protokoll OPC-UA an. Es ist plattformunab-hängig, herstellerunabhängig, schnell und bie-tet Sicherheit. Bereits zur Hannover Messe 2015 wurde hierzu ein neuer Kommunikationsstan-dard für Auto-ID-Geräte auf Basis von OPC-UA vorgestellt. Viele Industrieunternehmen – inklu-sive Siemens und Harting – haben im Rahmen einer vom AIM-Verband geleiteten Arbeitsgrup-pe intensiv an der sogenannten „companion specification“ gearbeitet und entwickeln diese auch kontinuierlich weiter. Dieser neue Standard definiert unter anderem, wie die bereits durch die GS1 standardisierten EPCs (Electronic Pro-duct Code) per RFID und OPC-UA abgefragt wer-den können. Damit wird ein Hauptkritikpunkt an Industrie 4.0 entkräftet: ein Mangel an Standar-disierung.

Angebunden per OPC-UAPer OPC-UA kann ein Handheld beispielswei-se direkt mit dem SAP-Modul „Plant Connecti-vity“ (PCo) kommunizieren. Eine andere Option ist die Nutzung der „SAP AutoID Infrastructure“ (AII). Damit der Teil des Prozesses, der außer-halb von SAP stattfindet, leicht erstellbar, be-quem anpassbar und auch in Zukunft verständ-

OPC Unified Architecture (UA)Derzeit dominieren proprietäre Protokolle und spezifische Treiber die Automatisie-rungswelt. Dies erschwert die Integration von Komponenten und erhöht dadurch die Kosten. OPC-UA soll dieses Manko beheben und ohne Treiberprobleme die Kommuni-kation zwischen Geräten, Controllern und Anwendungen ermöglichen. OPC-UA integ-riert Sicherheitsaspekte wie Verschlüsselung, IT-Sicherheit und Zertifikate und ist plattfor-munabhängig nutzbar (Linux, Windows XP Embedded, VxWorks, Mac OS, Windows 7). Eine binäre Schnittstelle unterstützt auch Echtzeitanwendungen.

lich ist, empfiehlt sich dessen Beschreibung in BPMN (Business Process Model and Notation). Dabei handelt es sich um ein Werkzeug zur vi-suellen Modellierung von Prozessen. Das Mo-del kann anschließend „übersetzt“ werden und dient als schneller Einstieg in die Erstellung der mobilen App.

Harting hat mit den eigenen E-Business- Lösungen bereits Erfahrungen gesammelt und stellt das Wissen Nutzern und Anwendern seiner Komponenten (zum Beispiel Steckver-binder) zur Verfügung. Das entwickelte Kon-zept ermöglicht den zuverlässigen und schnel-len Zugriff auf Detaildaten von Produkten oder Maschinen und lässt sich für weiterreichende Geschäfts- und Produktionsprozesse nutzen.

RFID erlaubt auch weitere Innovationen in Sachen objektspezifische Datenerfassung und -speicherung: RFID-Tags können Objekte nicht nur eindeutig kennzeichnen, der Anwen-der kann den Transponder auch mit zusätzli-chen Informationen beschreiben, die sich bei Bedarf auslesen oder aktualisieren lassen. Beispielsweise könnten Sensortranspon-der Temperaturwerte direkt am Objekt erfas-sen und im Transponder hinterlegen und da-mit könnte beispielsweise ein fehlerhafter Gebrauch von Maschinen aufgedeckt werden. Das bedeutet ein weiteres Plus an Sicherheit und Verfügbarkeit.

RFID ist die einzige industrietaugliche Techno-logie, die Informationen direkt am Produkt mit-führen und im Laufe des Produktionsprozesses ändern kann. Interpretiert man die Einheit physi-kalisches Produkt + RFID-Transponder als „Cyber Physical System“ ist man bereits im Herzen der Integrated Industry angekommen. jbi

Olaf Wilmsmeier ist Produktmanager bei Harting IT Software Development in Espelkamp.

Dr. Jan Regtmeier ist Teamleiter Produktmanagement bei Harting IT Software Development in Espelkamp.

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D A S E R M I T T E L N der Overall Equip-ment Efficiency (OEE) gestaltet sich im-mer dann extrem schwierig, wenn in Pro-zessabläufen ein steuerungstechnisches Erfassen von Parametern nicht möglich ist. Dies gilt häufig für Montagelinien mit überwiegend manuellen oder teilauto-matisierten Prozessen. Hier lassen sich oft keine zusätzlichen Messsysteme wie etwa Druckluft-Durchflusssensoren oder Stromzähler integrieren, deren Messwer-te über eine Steuerung zusammen mit anderen Parametern den einzelnen Pro-dukten zugeordnet werden könnten.

Im Rahmen eines Revista-Projekts (Re-vista steht für „ressourcen- und verfüg-barkeitsorientierte Instandhaltungsstra-tegien“) hat sich Michael Kreide mit einer Montagelinie für Heizkessel gezielt den am schwierigsten zu erfassenden Bereich ausgesucht, um das bestehende Monito-ring des Energiemanagementsystems mit-tels Bauteilidentifizierung durchgängig bis auf die Produktebene zu realisieren. Revis-ta soll eine material- und energieeffizien-te Produktion ermöglichen und eine be-darfsgerechte Verfügbarkeit im Betrieb sicherstellen. Letztlich geht es auch um die Steigerung der Prozesseffizienz, die bei Weso auf dem Grundgedanken des Unternehmensziels des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses (KVP) basiert.

Weso mit Sitz im mittelhessischen Gla-denbach ist eine der großen deutschen Gießereien mit mehr als 400 Mitarbeitern. Das Unternehmen fertigt seit über 120 Jahren Grauguss-Produkte für den Welt-markt. Heute versteht sich die Viessmann-Tochter als Komplettdienstleister rund um den Guss. Das Unternehmen liefert Präzisi-onsgussteile für Maschinen und Getriebe, für Pumpen und Armaturen, für Kältema-schinen und Traktoren, für Schienenfahr-zeuge und Heizkessel. Letztere werden in besagter Montagelinie in derzeit 135 un-terschiedlichen Varianten für 15 bis 270 Kilowatt montiert. Die Durchlaufzeiten lie-gen zwischen 7,4 und 122 Minuten.

Heikle Anforderungen„Zu den besonderen Anforderungen aus stark variierenden Bauteildimensionen und wechselnden Montagelagen kommt, dass wir teilweise mit flüssigen Arbeits-stoffen hantieren, die in der ohnehin schon vergleichsweise rauen Umgebung jegliche Teileerkennung mit optischen Systemen zusätzlich erschweren“, ergänzt Kreide. Aus diesem Grund hat er nach ei-ner RFID-Lösung gesucht, um die Heizkes-sel in den jeweiligen Stationen der Monta-gelinie einzeln zu identifizieren und so die tatsächlichen Betriebsstoffverbräuche wie Strom, Druckluft und Arbeitsstoffe exakt

jedem Heizkessel zuordnen und daraus OEE-Kennzahlen ermitteln zu können.

RFID – ideal angepasstRFID, sprich Radio Frequency Identifi-cation, ist für Michael Kreide angesichts der Bedingungen die richtige Technolo-gie, weil damit eine Identifizierung von Objekten sogar ohne direkten Sichtkon-takt zwischen Datenträger und Lesege-rät gewährleistet ist. Das bedeutet auch, dass im Vergleich zur optischen Erken-nung selbst die Informationen von mög-licherweise verschmutzten Datenträgern dank der Funk-Datenübertragung lesbar sind. Von den fünf verschiedenen, mit un-terschiedlichen Übertragungsfrequenzen arbeitenden, RFID-Systemen von Balluff ist für die Montagelinie bei Weso die ultra-hochfrequente (UHF) Version die optima-le Lösung. Mit 865 (EU) beziehungsweise 915 (US) Megahertz deckt sie einen Lese-bereich von bis zu sechs Metern ab.

Herausforderung ist allerdings, die Pro-zessparameter des Lesesystems (Arbeits-punkt) so einzustellen, dass immer nur der Datenträger erfasst wird, der erfasst werden soll, selbst bei weiteren Daten-trägern im unmittelbaren Umfeld – das lässt sich in der Montaglinie bei Weso nicht vermeiden. Die Lösung ist hier eine Variation der Antennenleistung, die den Einstellwert bestimmt, bei dem die Trans-ponderfunktion gerade noch gewährleis-tet ist. Andere Transponder werden so nicht mehr angesprochen. Durch ein ap-plikationsabhängiges Erhöhen der Anten-nen-Sendeleistung über die minimal not-wendige Ansprechfeldstärke hinaus wird der Arbeitspunkt so eingestellt, dass das Identifikationssystem – also Transponder und Auswerteeinheit – immun ist gegen Veränderungen der Umgebung und Bau-teil- oder Montageschwankungen. Dieser Wert bestimmt dann auch den tatsächli-chen Lesebereich einer Antenne. Die rich-tige Einstellung ist also Voraussetzung für einen selektiven Erfassungsprozess.

I N D U S T R I E L L E I D E N T I F I K AT I O N

Mit RFID zur KennzahlMit Hilfe eines RFID-Systems an einer Montagelinie für Heizkessel hat die zur Viessmann-Gruppe gehörende

Gießerei Weso eine der schwierigsten Aufgaben zur Ermittlung von OEE-Kennzahlen gelöst.

V O N J O H N G R O S S P I E T S C H

Während der Dichtig-keitsprüfung fordern die Bedingungen eine besonders gute Ein-stellung der Lesepara-meter. Bis zu vier Heiz-kessel befinden sich in der Prüfzone. Bilder: Balluff

I N D U S T R I E L L E I D E N T I F I K AT I O N

Bei der Einstellung der Prozessparameter gilt es allerdings, den realen Verlauf der Felddämpfung unbedingt zu berücksichti-gen. In einer realen Umgebung treffen die von einer Antenne ausgesandten elektromagnetischen Wellen auf Objekte in un-terschiedlicher Form, Größe und Materialbeschaffenheit. Dies führt zu Streuungen und Reflektionen, wodurch sich sogenann-te „vagabundierende“ Wellen mit den Primär- oder mit bereits an anderen Objekten reflektierten Wellen überlagern können. Da sich die Umgebungssituationen der einzelnen RFID-Lese-stellen voneinander unterscheiden, müssen die Ansprechfeld-stärke und/oder die korrespondierende Antennen-Sendeleis-tung für jeden Erfassungspunkt einzeln bestimmt werden. Die RFID-Experten vom System-Lieferanten Balluff machen dies vor Ort nach einem speziellen Scan-Verfahren, das von einer für die Inbetriebnahme solcher Applikationen entwickelten Software unterstützt wird.

Dabei wird die Sensitivität der Datenträger an einem Montage-punkt im Raum vor der Antenne gemessen und so die minimal notwendige Antennen-Sendeleistung ermittelt. Bei Kenntnis des sogenannten „charakteristischen Anregungskennfeldes“ lässt sich der Lesebereich nun so festgelegen, dass ein ungewolltes Auslesen von Datenträgern im näheren Umfeld unterbleibt.

Vier Antennen, eine EinheitBei Weso wurden einhergehend mit der Einstellung der Pro-zessparameter über das Scan-Verfahren auch die idealen Posi-tionen der Antennen und die am besten geeignete Anbringung der austauschbaren Datenträger an den Heizkesselgehäusen er-mittelt. Insgesamt sind zur Überwachung der Arbeitsstationen in der Montagelinie vier Antennen installiert, die alle an eine ein-zige, gemeinsame Auswerteeinheit angeschlossen sind.

Die erste Antenne deckt den Bereich der Einschleusung ab. Hier werden die Einzelsegmente der Heizkessel manuell aufge-legt und ein Datenträger mit einer festen Identifikationsnum-mer am Grundkörper befestigt. Dazu entnimmt der Werker ei-nen Transponder aus einer Vorratsbox und hält diesen in den Lesebereich der Antenne. Deren Sendeleistung ist so gedros-selt, dass der Leseabstand des Transponders nur etwa 30 Zenti-meter beträgt. Mit dieser Einstellung ist sichergestellt, dass nur der unmittelbar vor die Antenne gehaltene Transponder gele-sen und im System angemeldet wird. Die nebenan in der Vor-ratsbox liegenden Transponder werden dagegen nicht erfasst.

Beim Einfahren des Kessels in die folgende Fügestation regis-triert eine zweite Antenne den Transponder. Nach dem Verpres-sen erfolgt die Montage von Anbauteilen, bevor der Heizkessel in eine Prüfstation zur Dichtigkeitsprüfung kommt. Eine dritte Lesestation ermöglicht wieder die selektive Zuordnung der Be-triebs- und Hilfsstoffverbräuche. „Die Einstellung der Lesestation in diesem Bereich erwies sich als besonders anspruchsvoll, weil sich je nach Kesselvariante bis zu vier Kessel auf engem Raum innerhalb der Prüfstation befinden und sich wegen der kontinu-ierlich laufenden Vormontage unmittelbar vor dem Einlauf der Prüfstation weitere Kessel ansammeln“, erklärt Kreide.

Ist die Dichtigkeitsprüfung abgeschlossen, gelangen die Heizkessel in die Verpackung, wo auch der Transponder wieder entfernt wird und gleichzeitig die Fertigmeldung über die vier-te an dieser Stelle installierte Antenne erfolgt. jbi

John Großpietsch ist freier Autor aus Zell am Harmersbach.

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W I E V E R W U N D B A R Anlagen der industriellen Automation und der in-dustriellen Leittechnik sind, hat spätes-tens die Attacke von Stuxnet bewiesen. Somit stellt sich die Frage nach Vorga-ben für Security immer dringender. Hier gibt es bereits eine Reihe von anerkann-ten Standards. Dazu zählen internatio-nal gültige Standards wie IEC 62443 und ISO/IEC 27001. Mit dem neuen Standard IEC 62443 wurde ein Rahmenwerk für die Zertifizierung im Blick auf die IT Security1 in industriellen Automatisierungs- und Kontrollsystemen entwickelt.

Die Normenreihe IEC 62443Bei dem Standard IEC 62443 handelt es sich um eine in vier Säulen geglieder-te Normenreihe, die rollenbasiert die IT-Security-Aspekte von Betreibern von An-lagen/Systemen, Systemintegratoren/Wartungsdienstleistern sowie Produkt-herstellern (Komponenten, Teilsysteme und Systeme) abdeckt. Die Grafik zeigt die Normenreihe IEC 62443 (veröffent-lichte Teile sind gelb markiert).

In der ersten Säule (IEC 62443-1-x) werden neben der zugrundeliegenden Gesamtphilosophie auch die verwende-

ten Grundkonzepte und Begriffe definiert und erläutert. Dazu zählt der übergrei-fend geforderte Ansatz der „Defense-In-Depth“-Strategie. Das bedeutet, dass ein potenzieller Angreifer erst mehrere Secu-rity-Barrieren überwinden muss, um an das zu schützende Objekt zu gelangen. Entsprechende Maßnahmen umfassen beispielsweise Netzwerksegmentierung oder Need-To-Know-Prinzipien. Weiter-hin hat man vier sogenannte „Security Levels“ definiert, denen eine Kategorisie-rung der Qualität/Stärke eines Angreifers auf Basis seiner Mittel, Fähigkeiten, Mo-tivation und Ressourcen zugrunde liegt. Security Level 3 entspricht etwa einem qualifizierten Angreifer, der über gute systemspezifische Kenntnisse, ein gutes IT-Equipment (auch mit spezieller Soft-ware und Geräten) und über hinreichend Zeit für die Vorbereitung verfügt.

In Säule zwei (IEC 62443-2-x) sind vor-wiegend notwendige IT-Security-Maß-nahmen für Betreiber und Systeminteg-ratoren/Wartungsdienstleister definiert. Der aktuell in Überarbeitung befindliche Standard IEC 62443-2-1 adressiert Betrei-ber von Industrial-Automation- & Control-System-Security-Management-Systemen. Er ist als Detaillierung zum Information-Security-Management-System (ISMS) des ISO/IEC-27001-Standards zu sehen. Grundsätzlich verfolgt man hier einen risikobasierten Security-Ansatz, aus dem relevante Maßnahmen hinsichtlich Orga-nisation, Prozessen und technischer Reali-

A N Z E I G E

Zertifizierungen nach IEC 62443 für Hersteller und SystemintegratorenAnlagen der industriellen Automation und Leittechnik bestehen mehr und mehr aus standardisierten

Hardware- und Softwarekomponenten. Diese offenen Systeme erleichtern die Integration der einzelnen

Komponenten und vermindern die Abhängigkeit von bestimmten Zulieferern. Die durchgängige

Kommunikation beschleunigt die Produktion, ermöglicht eine bessere Übersicht und senkt die Entwicklungs-

und Produktions kosten. Allerdings sind offene Systeme auch „offen“ für Attacken und Manipulationen.

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sierung vom Betreiber abgeleitet werden, die einem kontinuierlichen Verbesse-rungsprozess unterliegen müssen. IEC 62443-2-4 zielt auf Systemintegratoren/Wartungsdienstleister und stellt IT-Secu-rity-Anforderungen an die jeweiligen In-tegrations-/Wartungsprozesse.

Anforderungen an die IT-Security für IACSBasierend auf der Grundphilosophie der „Defense In Depth“ werden in Säule drei (IEC 62443-3-x) Anforderungen an die IT Security für sogenannte Industrial Au-tomation and Control Systems (IACS) definiert. Ein IACS ist ein industrielles IT-System, das aus mehreren vernetzten Komponenten wie SCADA- Applikationen, PLC, Aktoren und Sensoren besteht und zum Beispiel zur Steuerung von Prozess- und Produktionsanlagen dient. Im Doku-ment IEC 63443-3-2 sind unter anderem Ansätze zur Netzwerksegmentierung auf Basis von Zonen und Conduits darge-stellt. Die Zonen fassen Komponenten des IACS zusammen, die sich physika-lisch, räumlich oder logisch von ande-ren Komponenten getrennt betrachten lassen, da sie hinsichtlich ihres Schutz-bedarfs gleiche Anforderungen besitzen und man sie entsprechend dem gleichen Security-Level zuordnen kann. Der Stan-dard IEC 62443-3-3 definiert abhängig vom Anwendungsszenario und vom zu erreichenden Security Level technische Security-Anforderungen, die vom jewei-ligen System beziehungsweise der Zone zu realisieren sind.

In Säule vier (IEC 62443-4-x) werden Anforderungen an den Hersteller von Produkten (Komponenten, Teilsysteme, Systeme) definiert. IEC 62443-4-1 fordert auf Grundlage eines vorhandenen quali-tätsgesicherten Entwicklungsprozesses entsprechende zusätzliche prozessmäßi-ge Security-Maßnahmen wie die erwei-terte Verifikation & Validierung der tech-nischen Sicherheitsanforderungen oder die Bereitstellung von Security Patches. Der Fokus auf den Entwicklungspro-zess macht deutlich, dass erst der Nach-weis der Güte beziehungsweise Quali-tät innerhalb der Produktentwicklung die Grundlage für ein „sicheres Produkt“ bietet.

Die IT-Security von Produkten und Dienstleistungen im Bereich der Steue-rungs- und Automatisierungstechnik hat sich bisher nicht in diesen speziellen Um-

gebungen und mit den entsprechenden Anforderungen zertifizieren lassen, weil es dafür noch keine international gül-tigen und anerkannten Standards gab. Durch die Einführung der Normenreihe IEC 62443 änderte sich diese Situation, so dass nun eine Zertifizierung von Steu-erungs- und Kontrollsystemen und ent-sprechenden Produkten auf Basis von IEC 62443 möglich ist.

TÜV SÜD prüft und zertifiziertDer TÜV SÜD führt als einer der ersten Anbieter die entsprechenden Prüfun-gen und Zertifizierungen durch. Die Zertifizierung von Produktherstellern erfolgt auf Basis von IEC 62443-4-1, wo-bei die realisierten Security-Funktionen der Produkte gemäß IEC 62443-3-3 be-wertet werden. Mit der IEC 62443-4-1 überprüft man den Entwicklungspro-zess eines Produktes hinsichtlich der Se-curity. Security ist als Qualität in jeder Phase des Prozesses von der Definition der Security Requirements über das De-sign und das Security Testing bis hin zur Auslieferung und Wartung des Produk-tes zu integrieren.

Für Systemintegratoren erfolgt die Zer-tifizierung auf Basis von IEC 62443-2-4, die implementierten Security-Funktionen werden ebenfalls nach IEC 62443-3-3 beurteilt. Die Bewertung dieser Funktio-nen erfolgt gemäß den bereits erläuter-ten Security Levels. Auch hier betrachtet man den Prozess für die Systementwick-lung und -integration, um die Qualität „Security“ nachzuweisen.

Bei beiden Prüfverfahren für Hersteller und Systemintegrator steht also jeweils der Prozess für Entwicklung beziehungs-weise für Integration im Vordergrund. Denn nur durch einen ausgereiften und real gelebten Prozess lässt sich das Qua-litätsmerkmal „Security“ gewährleisten. Der Fokus auf die technische Realisier-barkeit ist nicht ausreichend.

1 In diesem Artikel werden die Begriffe Secu rity und Safety verwendet. Security bedeutet, dass Bedrohungen auf ein System einwirken, Safety behandelt Bedrohungen, die von einem System ausgehen. Der deutsche Begriff „Sicherheit“ bein-haltet die Bedeutungen Security und Safety und eignet sich daher nicht zur Differenzierung.

Anbieter: TÜV SÜD Rail GmbH Industrial IT Security

Anschrift: Barthstraße 16 D-80339 München

Dr. Kai Wollenweber Tel.: +49 (0) 89 / 5791-3856E-Mail: kai.wollenweber@tuev-sued.de

Dr. Thomas Störtkuhl Tel.: +49 (0) 89 / 5791-1930E-Mail: thomas.störtkuhl@tuev-sued.de

Internet: www.tuev-sued.de

Die Normenreihe IEC 62443. Bild: TÜV SÜD

IEC 62443: Overview

TÜV SÜD Rail GmbH Slide 1 30.10.15

1-1 Terminology, concepts and models

1-2 Master glossary of terms and abbreviations

1-3 System security compliance metrics

2-1 Requirements for an IACS security management system

2-2 Implementation guidan- ce for an IACS security management system

2-3 Patch management in the IACS environment

2-4 Security program requirements for IACS service providers

3-1 Security technologies for IACS

3-2 Security Risk Assessment and System Design

3-3 System security requirements and security levels

4-1 Secure Product Development Lifecycle Requirements

4-2 Technical security requirements for IACS components

General Policies & Procedures System Component / Product

IEC 62443 Industrial communication networks – Network and system security

1-4 IACS security lifecycle and use-case

Published Versions

IEC 62443: Overview

TÜV SÜD Rail GmbH Slide 1 30.10.15

1-1 Terminology, concepts and models

1-2 Master glossary of terms and abbreviations

1-3 System security compliance metrics

2-1 Requirements for an IACS security management system

2-2 Implementation guidan- ce for an IACS security management system

2-3 Patch management in the IACS environment

2-4 Security program requirements for IACS service providers

3-1 Security technologies for IACS

3-2 Security Risk Assessment and System Design

3-3 System security requirements and security levels

4-1 Secure Product Development Lifecycle Requirements

4-2 Technical security requirements for IACS components

General Policies & Procedures System Component / Product

IEC 62443 Industrial communication networks – Network and system security

1-4 IACS security lifecycle and use-case

Published Versions

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D U R C H D E N flächendeckenden Ein-satz von Informationstechnologien (IT) sollen alle Bestandteile der Fertigung – also Maschinen, Anlagen, Komponenten und Systeme – sowie das soeben herge-stellte Produkt besser, schneller, umwelt-freundlicher und effizienter werden. Eine solch umfassende IT-Nutzung bedingt je-doch einen hohen Grad an Vernetzung. Vor diesem Hintergrund müssen sämtli-che Abläufe und Prozesse an dem so neu entstehenden Bedrohungspotenzial ge-messen werden.

Die Verwendung von Tablet-Compu-tern oder Smartphones zur Steuerung und Überwachung der Produktion mit ihren neuen Interaktionsmöglichkeiten führt allerdings auch zu bislang unbe-kannten Bedrohungsszenarien. Erschwe-rend kommt hinzu, dass Anwender unter Umständen private Geräte einsetzen, die nicht statisch an der Maschine oder Anla-ge stationiert sind. Der mobile Nutzer be-nötigt vielmehr parallele Zugriffsrechte auf vielen verschiedenen Systemen.

Nicht nur im privaten Umfeld bedeutet Big Data, dass alle Daten über sämtliche Tätigkeiten und Interaktionen erfasst und ausgewertet werden (können). Diese Aus-sage trifft auch auf die gesamten industri-ellen Abläufe und Prozesse zu. Ergänzend zu den Datenschutzproblemen ergibt sich in der Industrie die Herausforderung, auf der Grundlage dieser gesammelten Infor-mationen Entscheidungen zeitnah und teilweise sogar in Echtzeit zu treffen. Un-

ter dem Schlagwort „Predictive Mainte-nance“ analysiert man die Datenmengen, beispielsweise mit Hilfe von mathemati-schen Modellen und Algorithmen, um die Produktivität der Anlagen durch eine vor-ausschauende Wartung zu erhöhen.

Damit sich die vielfältigen aktuellen Daten zur optimalen Entscheidungs-findung verwenden lassen, müssen sie ebenso wie die für ihre Auswertung er-forderlichen Dienste ständig zur Verfü-gung stehen. Wünschenswert ist darüber hinaus eine Strukturierung und Verdich-tung der Informationen, sodass die Leis-tungsfähigkeit der Automatisierungsge-räte nicht überlastet wird.

Systemübergreifende Betrachtung der SicherheitsaspekteWird im Umfeld von Industrie 4.0 über Se-curity gesprochen, darf die funktionale Si-cherheit nicht fehlen. Der Begriff „Safety“ sagt aus, dass Systeme gegen mögliche, zufällig auftretende systemische Fehler geschützt werden. Insbesondere bei Zer-tifizierungen betrachtet der Anwender die Applikationen allerdings häufig als isoliertes System. Im Gegensatz dazu si-chern Security-Maßnahmen die Anwen-dungen gegen gezielte Angriffe ab. Bei der Security-Härtung schaut man nicht nur bis zur Systemgrenze, sondern man untersucht auch den Zusammenschluss einzelner Applikationen zu einer Anlage. Die Einzelbetrachtung der Safety-Kompo-nenten kann durch die fehlende Berück-

sichtigung der Security-Bedrohungen unvollständig sein. In der Praxis hat dies zur Folge, dass die analysierte Menge po-tenzieller Fehlerereignisse nicht die Mög-lichkeit der Sabotage, zum Beispiel durch einen Angriff oder Datenmanipulation, umfasst. Deshalb stellt sich die Frage, ob sich Safety-Systeme wie spezifiziert ver-halten. Durch die Einbettung der Systeme in einen Produktionsverbund sind Wech-selwirkungen mit den funktional nicht si-cheren Anwendungen in die Überlegun-gen einzubeziehen.

Reaktion auf unerwünschte EreignisseDamit Safety-Lösungen von Security-Maßnahmen profitieren, bietet sich eine Defense-in-Depth-Strategie an. Mit ihr wird der bewährten, aber starren Gefah-renanalyse ein flexibles Schutzgerüst zur Seite gestellt. Die Gesamt-Applikation kann dynamisch auf Ereignisse reagie-ren und unerwünschte Auswirkungen in ihrer Ausbreitung begrenzen. Dabei wird die eigentliche Safety-Funktion nicht beeinträchtigt. Zur Defense-in-Depth-Strategie gehören Technologien wie Benutzer-Firewalls, Integrity Checks, Antivirus-Connectoren oder Conditional

I T - S E C U R I T Y I N M A S C H I N E N U N D A N L A G E N

Beherrschbare Sicherheitsarchitekturen Trends wie Cloud Computing, Big Data, Mobile Computing oder Industrie 4.0 führen zu weitergehenden

Anforderungen in der industriellen Produktion. Wichtige Ziele sind die Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit

und die Prozesssicherheit. Nur so lässt sich die globale Wettbewerbsfähigkeit erhalten und ausbauen.

V O N I N G O H I L G E N K A M P

Die neuen Security-Router von Phoenix Contact. Bilder: Phoenix Contact

I T - S E C U R I T Y I N M A S C H I N E N U N D A N L A G E N

Firewalls, durch deren Einsatz sich das Safety-Konzept verbes-sern lässt. Im normalen Produktionsbetrieb, der in bekannter und kontrollierter Weise abläuft, lässt sich mit der Defense-in-Depth-Strategie ein hoher Security-Level erzielen. Mit ei-ner Benutzer-Firewall erhält eine berechtigte Person einen temporären Zugang, beispielsweise zum Internet, ohne dass man das grundsätzliche Schutzkonzept in dieser Zeit adaptie-ren oder die Fertigung permanent mit dem Internet verbun-den sein muss. Die berechtigte Person authentisiert sich bei Bedarf an der Firewall.

Erkennen von ManipulationenDas wie ein Antiviren-Scanner arbeitende CIM (CIFS Integrity Monitoring) erkennt ohne Nachladen von Viren-Pattern oder anderen Updates, ob ein aus Steuerung, Bedieneinheit und PC bestehendes Windows-System von einer Schadsoftware befal-len wurde. Der Verzicht auf das Scannen des Datenverkehrs und der folgende Abgleich mit Schadsoftware-Signaturen verhindert Fehlalarme, die die Kommunikation unterbrechen und die Anla-ge damit stillsetzen. Mit dem CIFS Integrity Monitoring werden durch Viren, Würmer oder Trojaner hervorgerufene Manipulatio-nen sofort detektiert (so genannte Zero Days Exploits), und zwar, lange bevor es entsprechende Malware-Signaturen gibt.

Bereitstellung von SpiegeldatenFast jedes Unternehmen verfügt über eine IT-Abteilung, die das Office-Netzwerk betreibt sowie gegen eine Beeinflussung von außen schützt. Entdeckt die IT eine Bedrohung, führt dies zu verschiedenen Aktivitäten, zum Beispiel dem Löschen von Dateien, Blockieren des Netzwerkverkehrs oder Verschieben von Diensten in eine Sandbox. In einigen Fällen handelt es sich jedoch um einen Fehlalarm. Aus genau diesem Grund möch-ten die Verantwortlichen des Produktionsbereichs die Office-IT von der Fertigungsebene fernhalten. Denn niemand wünscht sich einen Anlagenstillstand wegen eines Fehlalarms. Abhil-fe schafft ein Antivirus-Scan-Connector, der der IT-Abteilung Dateien und Daten aus dem Fertigungsumfeld als Spiegelbild zur Verfügung stellt.

Umschaltung des Firewall-RegelwerksDie Conditional Firewall erlaubt eine situationsgerechte vor-definierte Umschaltung des Firewall-Regelwerks für unter-schiedliche Betriebszustände. Dies kommt zum Tragen, wenn im Produktivbetrieb sowie während der Instandhaltung oder Fernwartung einer Anlage verschiedene Verbindungen geneh-migt oder unterbunden werden sollen. Außerdem lassen sich Updates von Maschinen und Anlagen lediglich dann durchfüh-ren, wenn ein geeigneter Zeitpunkt vorliegt, zum Beispiel eine turnusmäßige Wartung. In dem Fall schaltet eine autorisierte Person die Firewall mit Hilfe eines Schlüssels um und erreicht so den Update-Server. Eine Änderung der Konfiguration ist also nicht notwendig, was Zeit und Geld spart. Gleichzeitig erhöht sich das Security-Niveau, weil eine spontane Anpassung der Konfiguration häufig zu Fehlern führt. r t

Ingo Hilgenkamp arbeitet im Marketing Network Technology bei Phoenix Contact Electronics in Bad Pyrmont.

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F I N G E R A B, Platzwunde am Kopf oder gar Schlimmeres. Der Supergau für den betroffenen Mitarbeiter, aber auch un-angenehm für die verantwortliche Füh-rungskraft. Die gute Nachricht: laut der Statistik „Arbeitsunfallgeschehen 2014“ der Deutschen Gesetzlichen Unfallversi-cherung (DGUV) wurden nach der Wie-dervereinigung 1991 für Deutschland noch insgesamt 1,8 Millionen Arbeitsun-fälle gezählt; seither hat sich die Zahl der meldepflichtigen Arbeitsunfälle auf rund 880.000 halbiert und auf diesem Niveau stabilisiert.

Wie lässt sich diese Zahl noch weiter senken? Wir haben Experten nach der aktuellen Entwicklung befragt und dazu, was man über das nötige hinaus machen sollte. Zur Sprache kommt neben der No-velle der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV), die in Deutschland am 1. Juni 2015 in Kraft getreten ist, auch, wie sich die zunehmende Vernetzung und Indus-trie 4.0 auswirken könnte.

Michael Schröter,Produktmanager Arbeits- und Gesund-heitsschutz, Dekra

1. Der Arbeitgeber darf sich nicht auf er-reichten Erfolgen ausruhen. Er muss ein Klima im Unternehmen schaffen, das den

Arbeits- und Gesundheitsschutz als kon-tinuierlichen Verbesserungsprozess ver-steht. Stillstand bedeutet in diesem Be-reich Rückschritt, da der Arbeitsschutz auf jede Veränderung im Betrieb reagieren muss. Wer mehr Kontinuität möchte, kann zudem beispielsweise ein betriebliches Gesundheitsmanagement (BGM) oder ein Arbeitsschutzmanagement-System (AMS) einführen, das alle Maßnahmen des Ar-beitsschutzes und der Gesundheitsförde-rung quer über alle betrieblichen Bereiche bündelt, koordiniert und verbessert.

2. Die neue Betriebssicherheitsverord-nung (BetrSichV), die in Deutschland am 1. Juni 2015 in Kraft trat, schreibt ei-nige Neuerungen bei der Gefährdungs-beurteilung vor, die noch nicht allge-mein bekannt sind. Hervorzuheben sind psychische Belastungen und besondere Betriebszustände – wie bei Wartungsar-beiten oder Reparaturen –, die jetzt ver-stärkt bei der Gefährdungsbeurteilung berücksichtigt werden müssen.

3. Ein häufiges Versäumnis in den Unter-nehmen ist der nicht erfolgte Aufbau ei-

ner Arbeitsschutzorganisation, die der Gesetzgeber eigentlich vorschreibt. Oft werden von verschiedener Seite im Be-trieb Einzelmaßnahmen zum Arbeits- und Gesundheitsschutz ergriffen, es gibt aber keine übergeordnete Organisati-onsstruktur, die sicherstellt, dass alle ver-folgten Maßnahmen umgesetzt werden.

4. Der weltweite Trend zu Konnektivität, Robotik und autonomen Systemen wird in der betrieblichen Praxis eine neue Art von Gefährdungen und psychischen Stress für den Mitarbeiter hervorbrin-gen. Diese müssen von den Verantwort-lichen im Rahmen der Gefährdungsbe-urteilung gesondert betrachtet werden. Wenn es um Maschinensicherheit geht, sind natürlich Standards erforderlich, die Sicherheit und Cyber Security be-rücksichtigen.

Christian Bittner,Senior Manager Consulting & Services, Pilz

1. Betriebe müssen eine befähigte Per-son benennen, die die notwendigen technischen Dokumentationen erstellt und die sicherheitstechnischen Prüfun-gen nach Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) durchführt. Alternativ kann dies auch an eine externe Stelle verge-ben werden – wobei dann die Kompe-tenz des Dienstleisters zu prüfen ist. Die-se erkennt man an einer entsprechenden Akkreditierung, die gleichzeitig eine rechtlich verbindliche Kompetenzaus-sage trifft. Die Pilz GmbH & Co. KG, Ost-fildern, unterhält eine durch die DAkkS

E X P E R T E N TA L K : A R B E I T S S I C H E R H E I T

Ein heikles ThemaArbeitssicherheit ist und bleibt ein heikles Thema. Trotzdem haben

wir einige Experten gefunden, die sich unseren Fragen gestellt haben.

Herausgekommen sind Anregungen, die helfen können, die Unfallzahlen

noch weiter zu senken.

V O N J A N B I H N

Wenn es gefährlich wird, sollten alle Möglichkeiten, die der Stand der Technik hergibt, ausgeschöpft wer-den. Bild: Firma V@fotolia.com

Die Fragen an die Experten1. Was würden Sie einem Produk-

tionsverantwortlichen raten, der die Sicherheit in seinem Bereich verbessern möchte? Auch, wenn die grundlegenden gesetzlichen Rege-lungen ausgeschöpft sind.

2. Gibt es aktuelle Änderungen (Nor-men/Gesetze), die besonders zu beachten sind?

3. Welche Probleme und Mängel sind besonders häufig in den Betrieben anzutreffen?

4. Welche Rolle spielt das Thema Si-cherheit im Kontext von Industrie 4.0?

Erfolgreich eingesetzt wurden die Geräte der TLSP-Familie bereits • als BDE-Terminal in Produktions-

betrieben• zur Datenerfassung im Bereich

Sterilisation• zur Rezeptausgabe in Großküchen und

Bäckereien• zur Menüauswahl in Kantinen und

Großküchen• zum Bedienen und Beobachten an

chemischen Anlagen• als Bedienterminal im Maschinenbau• zur Ausgabe technischer Zeichnungen

an der Maschine

Die Picos „Touch Line System PC“- Familie (TLSP) sind bewährte industriel-le Touch-PCs für fast alle Anwendungen.

Die für den freistehenden Betrieb kon-struierten Geräte verfügen über sehr ro-buste und kompakte Gehäuse aus Alumi-nium (A), Stahlblech (B) oder Edelstahl (S).

Die multitouch-fähigen Geräte zeich-nen sich neben der Schutzart IP65 be-sonders durch die glatte, absatzlose und

daher leicht zu reinigende Glasober-fläche im Bedienbereich aus.

Die PCs eignen sich nicht nur für den Einsatz unter besonders rauen bezie-hungsweise feuchten Umgebungsbe-dingungen, sondern lassen sich auch aufgrund des kompakten und anspre-chenden Designs für repräsentative Auf-gaben nutzen.

Die Geräte sind mit multitouch-fähi-gen Projected Capacitive Touch Screens ausgerüstet.

Die Display-Größen reichen von 10,4 bis 24 Zoll im 4:3- oder Widescreen-Format. Ein Gerät mit einem 32-Zoll- Display wurde als kundenspezifisches Gerät realisiert. Die Übernahme in die Se-rie ist in 2015 geplant.

Als Prozessoren kommen Intel Atom oder mobile Varianten der Intel Core i3/i5/i7-Prozessoren zum Einsatz. Die Wärmeableitung erfolgt mit einem Heat-pipe-System über die Rückwand.

A N Z E I G E

Anbieter: Picos GmbHAnschrift: Büschelchen 16 D-51588 NümbrechtTelefon: +49 (0) 22 93 / 90 82 91Fax: +49 (0) 22 93 / 90 82 93E-Mail: info@picos-gmbh.deInternet: www.picos-gmbh.de

IP65 Industrie Touch PC

Universelle Touch-PCs: „Touch Line System PC“-Familie von Picos. Bild: Picos

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E X P E R T E N TA L K : A R B E I T S S I C H E R H E I T

akkreditierte Inspektionsstelle für Ma-schinen und Anlagen.

2. Seit Juni 2015 ist die Novelle der Betr-SichV in Kraft. Sie soll den Arbeitsschutz bei der Verwendung von Arbeitsmitteln verbessern. Dazu müssen die Verant-wortlichen Art und Umfang der erforder-lichen Prüfungen der Schutzeinrichtun-gen festlegen. Dabei sind ergonomische und psychische Belastungen am Arbeits-platz nun stärker zu berücksichtigen. Auch die Anforderungen und Prüfpflich-ten für besonders gefährliche Arbeits-mittel, beispielsweise Krane, sind darin genauer spezifiziert.

3. Besonders unfallträchtig sind In-standhaltungsarbeiten an Arbeitsmit-teln und Manipulationen an Schutzein-richtungen. Auch hier setzt die Novelle an: Sie regelt die Bereitstellung und die Benutzung von Arbeitsmitteln sowie den Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen im Sinne des Arbeitsschutzes. An dieser Stelle sind Gerätesicherheit, Ergonomie und die Hygiene am Arbeits-platz einbezogen.

4. Mit Industrie 4.0 muss sich das Ver-ständnis für Sicherheit wandeln. Das gilt vor allem auch für die Datensicher-heit. Wenn alles mit allem dezentral kommuniziert, steigt der Bedarf an ab-gesicherter Kommunikation – denn IT-Sicherheit und Betriebssicherheit wer-den nicht mehr so einfach voneinander zu trennen sein, wie es heute der Fall ist. Automatisierung und IT werden näher zusammenrücken und müssen neue, praktikable Lösungen bilden. Das be-trifft gleichermaßen die Aspekte Ma-schinensicherheit und die Anforderun-gen an die Betriebssicherheit.

Dr. techn. Nor-bert Elkmann,Leiter Geschäftsfeld Robotersysteme, Fraunhofer IFF

1. Von Produktionsanlagen darf grund-sätzlich keine Gefahr für die Beschäf-tigten ausgehen. Die Vorgaben aus Maschinenrichtlinie und Betriebssicher-

heitsverordnung müssen entsprechend umgesetzt werden. Es ist eine Gefähr-dungsanalyse zu erstellen und es gilt, die sich daraus ergebenden Sicherheitsmaß-nahmen zu realisieren. Dies beinhaltet auch ergonomische Aspekte.

2. Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration wurden relevante Normen wie die EN ISO 10218 Teil 1 und 2 bereits 2012 überar-beitet. Ende 2015 wird die ISO/TS 15066 veröffentlicht, die zusätzliche Sicherheits-vorgaben zur Mensch- Roboter- Kollabo-ration aufführt. Aufgrund der Aktualität des Themas besteht seitens der Industrie hoher Bedarf an klaren Sicherheitsvorga-ben. Es gibt aber auch noch offene Fragen: Mensch und Roboter dürfen sich nach den normativen Vorgaben grundsätzlich berühren, aber welche Grenzwerte müs-sen eingehalten werden? Das Fraunhofer IFF führt daher aktuell umfangreiche Un-tersuchungen durch, um die Grenzen für den Schmerz- und Verletzungseintritt bei Kollisionen zwischen Mensch und Robo-ter mit Probandenversuchen zu ermitteln. Diese Werte werden nach Abschluss der Studien in die Normen übernommen.

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3. Im Bereich der Mensch-Roboter-Kolla-boration hat sich vieles geklärt, was die Sicherheit betrifft. Dennoch besteht in zahlreichen Firmen Unsicherheit über die zu ergreifenden Sicherheitsmaßnah-men bei Mensch-Roboter-Kollaboratio-nen. Nicht zuletzt spielt die Haftung der handelnden Personen hier auch eine Rol-le. Realisierungsbeispiele sind in der Pra-xis noch selten. Wichtig ist, dass nicht nur Roboter bei der Risikoanalyse betrachtet werden, sondern auch Applikation, Greif-technik, Werkstück und der Prozess.

4. Im Blick auf Industrie 4.0 ist vor dem Hintergrund der Vernetzung von Produk-tionsanlagen die Datensicherheit von besonderer Bedeutung.

Markus Kienzle,Produkt Manager Safety Services, Sick

1. Nichts ist schlimmer, als zu glauben, al-les wäre sicher. Deshalb raten wir zu re-gelmäßigen Gefährdungsbeurteilungen und das nicht nur nach Änderungen an den Anlagen. Hierdurch werden auch ge-wollte oder ungewollte Manipulationen der Schutzeinrichtungen aufgedeckt. Das betriebliche Vorschlagswesen auf Arbeits-sicherheit auszudehnen, kann in einer kontinuierlichen Verbesserung münden. Zudem empfiehlt es sich, externe, unab-hängige Partner hinzuzuziehen – das ver-hindert, dass mögliche Maßnahmen inter-nen Interessenkonflikten zum Opfer fallen.

2. Mitte 2015 trat eine neue BetrSiV in Kraft, die einige wichtige Änderungen be-

inhaltet. Sie weist noch konkreter darauf hin, dass die CE-Kennzeichnung einer Ma-schine den Betreiber nicht von der Pflicht einer Gefährdungsbeurteilung am Ein-satzort entbindet. Konkretisiert wurde zu-dem die Notwendigkeit, die Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen und die Gefähr-dungsbeurteilung regelmäßig zu prüfen. Selbst für beauftragte Dienstleister hat der Auftraggeber nun die Verantwortung, dass der Dienstleister die entsprechende Fachkunde mitbringt. Vereinfachungen gibt es dadurch, dass künftig einige Dop-pelregelungen mit anderen Vorschriften vermieden werden und die Anforderun-gen an die Dokumentation präzisiert wur-den. Ebenso wird der Stand der Technik nun einheitlicher definiert.

3. Die Mängel im Feld sind vielfältig. Das größte Problem sind Schutzeinrichtungen, die nicht richtig angewandt werden und somit ihr Schutzziel nicht erreichen. Auch eine Maschine, die (angeblich) sicher ge-kauft wurde, kann Mängel aufweisen. Das CE-Kennzeichen ist lediglich eine Selbst-erklärung des Herstellers. Vielmehr ist der Betreiber für die Sicherheit am Arbeitsplatz verantwortlich. Und der Betreiber muss auch nach Jahren im Betrieb die Sicherheit gewährleisten. Heikel sind Umbau oder Neukonfiguration der Maschine – hier soll-te immer auch ein Experte für Maschinen-sicherheit hinzugezogen werden.

4. Das ist noch nicht vollends absehbar, aber besondere Aufmerksamkeit bei al-len Industrie-4.0-Szenarien sollte der Mensch-Maschine-Kollaboration gelten. Sicher ist, dass wir uns mit neuartigen Gefährdungen auseinandersetzen müs-sen, die wir heute noch nicht vollständig überblicken. Chance und Herausforde-rung gleichermaßen wird die zunehmen-de Erfassung und Auswertung von Daten auch in der Arbeitssicherheit sein.

Christoph Preuße,Präventionsleiter der Berufsgenossenschaft Holz und Metall

1. Sind die grundlegenden gesetzlichen Regelungen im Unternehmen umgesetzt und eingeführt, deckt dies alle Bereiche des modernen Arbeits- und Gesundheits-

schutzes eines Betriebs ab. Zentraler Be-standteil ist hier die gelebte Gefährdungs-beurteilung. Sie umfasst die genannten Bereiche, die Verhältnisse im Betrieb so-wie das Verhalten der einzelnen Mitar-beiterinnen und Mitarbeiter. Im Zuge der abzusehenden Entwicklungen entstehen Arbeitsverhältnisse, die aus dem derzeiti-gen „Betriebsraster“ herausfallen. Werden größere Fertigungsanlagen durch einen Generalauftragsnehmer installiert, sind Einzelpersonen fachlich in das Projekt eingebunden, die außerhalb des Betriebs und eventuell selbstständig arbeiten. Da-durch ergeben sich neue Schnittpunkte. Die staatlichen Regelungen hierfür sind schon heute vorhanden, zum Beispiel mit der Betriebssicherheitsverordnung. Was neu sein wird, ist die Erhöhung der Anzahl und die Art solcher Schnittstellen.

2. Das Arbeitsschutzgesetz von 1996 ist die grundlegende Rechtsnorm, die heute und auch künftig einen verlässlichen und stabilen Rahmen vorgibt. Die in diesem Jahr in Kraft getretene Novellierung der Betriebssicherheitsverordnung unter-stützt den modernen Rahmen. Im Zuge des Präventionsgesetzes, das die Verbin-dung der Krankenkassen, Rentenkassen und Unfallversicherungsträger stärker fokussiert, wird auch das betriebliche Ge-sundheitsmanagement gestärkt.

3. Hier ist vor allem eine unzureichende Kommunikation zu nennen. Sie ist in un-terschiedlichen Ausprägungen sowohl in KMU als auch in größeren Unternehmen anzutreffen. Das Thema der bestimmungs-gemäßen Benutzung von Arbeitsmitteln muss kontinuierlich und nachhaltig kom-muniziert werden. So lassen sich unsiche-re Improvisationen oder gar Manipulatio-nen wirksam unterbinden.

4. Sicherheit im Kontext der Industrie 4.0 beinhaltet ein Miteinander von „Arbeits-sicherheit“ (Safety) und „Datensicher-heit“ (Security). Können aufgrund man-gelnder Datensicherheit Maschinen oder Fertigungsanlagen von außen manipu-liert werden, kann dies Auswirkungen auf deren Sicherheitsfunktionen haben und Mitarbeiter unbemerkt gefährden. Durch zunehmende Vernetzung steigt gleichzeitig auch die „Anfälligkeit“ ge-genüber Manipulationen von außen. Ar-beitssicherheit hängt somit unmittelbar mit Datensicherheit zusammen.

E X P E R T E N TA L K : A R B E I T S S I C H E R H E I T

Die Fragen an die Experten1. Was würden Sie einem Produkti-

onsverantwortlichen raten, der die Sicherheit in seinem Bereich verbes-sern möchte? Auch, wenn die grund-legenden gesetzlichen Regelungen ausgeschöpft sind.

2. Gibt es aktuelle Änderungen (Nor-men/Gesetze), die besonders zu beachten sind?

3. Welche Probleme und Mängel sind besonders häufig in den Betrieben anzutreffen?

4. Welche Rolle spielt das Thema Sicher-heit im Kontext von Industrie 4.0?

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B I G - D ATA - A N A LY S E N I N D E R F E R T I G U N G S I N D U S T R I E

noch genauere Qualitätskontrolle mög-lich ist. Sensoren erfassen während der Produktion fortlaufend Daten. Durch eine entsprechende Aufbereitung und Darstellung in einem Dashboard sind Schwankungen im Produktionsergebnis unmittelbar sichtbar. Die Verantwortli-chen können sofort eingreifen und so eine höhere Fehlerfreiheit der gefertig-ten Produkte sicherstellen.

Das Ziel von Big-Data-Analysen ist es, den Verantwortlichen in den Fertigungs-abteilungen ein besseres Verständnis über die zentralen Prozesse in ihrem Zu-ständigkeitsbereich zu verschaffen. Big Data stellt die notwendige IT-Infrastruk-tur bereit, damit Anlagen und Maschinen miteinander kommunizieren können. Sind bislang isolierte Anlagen, intelligen-te Werkstücke und Produkte in einem ganzheitlichen Ansatz integriert, können Unternehmen auf Basis kontinuierlicher Big-Data-Analysen ihre Prozesse optimie-ren und schneller auf Marktveränderun-gen reagieren. Letztendlich sind sie so in der Lage, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. r t

Ales Zeman ist Manager Presales bei Dell Software.

B I G D ATA ist bekanntermaßen ein schillernder Begriff, der für viele Berei-che Verwendung findet. Im Kern bewegt sich Big Data in den Dimensionen Men-ge, Vielfalt und Geschwindigkeit, mit der die anfallenden Daten entstehen. Um Big-Data-Analysen durchführen zu kön-nen, muss man allerdings die benötigte IT-Infrastruktur bereitstellen.

Bei den Analysen stehen inhaltliche Aspekte im Vordergrund, und zwar die Aufbereitung, Weiterverarbeitung und Präsentation der Ergebnisse, um die ge-wonnenen Erkenntnisse möglichst ef-fizient für geschäftsrelevante Entschei-dungen nutzen zu können. Analysen befassen sich mit der Auswahl der ge-eigneten Datenmodelle, Algorithmen und Tools sowie den Auswirkungen der Daten auf das Unternehmen. Analysen ermöglichen besser fundierte Entschei-dungen und die Messung von deren Er-gebnissen.

Integriert in GeschäftsprozesseBei Big-Data-Analysen handelt es sich – gerade in der Fertigungsindustrie – nicht um eine einmalige Aktion, vielmehr sind die Analyseabläufe in die Geschäfts-prozesse integriert, damit man konti-nuierlich Entscheidungen treffen kann. Unternehmen sollten daher Lösungen einsetzen, die eine Kombination aus Ge-schäftsregeln und prognostischen Mo-dellen bieten, damit sich Anwender nicht weiterhin mit manuellen und komplexen Prozessen auseinandersetzen müssen. Ein Beispiel für eine solche Lösung ist Dell Statistica. Die Software stellt Funk-tionen für Advanced Analytics, Daten-aufbereitung und -visualisierung bereit und kommt beispielsweise in der indus-triellen Fertigung oder als Basis für Six- Sigma-Initiativen zum Einsatz.

Überwachung und Steuerung von ProduktionsmaschinenMögliche Anwendungsszenarien in der Fertigung sind die Betriebsdatenerfas-sung, die Qualitätskontrolle sowie die vorbeugende Instandhaltung und War-tung. Die technischen Grundlagen da-für sind vielfach bereits in Form von Sensoren vorhanden. Sie ermöglichen es, den Status von Anlagen, Maschinen und Werkstücken zu ermitteln und die so gewonnenen Daten, zum Beispiel zur Verbesserung von Betriebsabläufen, einzusetzen. Hier kommt es vor allem auf Geschwindigkeit an. Produktionslei-ter und andere Prozessverantwortliche müssen potenzielle Probleme so früh wie möglich erkennen, um bei Bedarf unver-züglich Korrekturmaßnahmen einleiten zu können. Sie benötigen daher eine Lö-sung mit Funktionen für die statistische Prozesslenkung (SPC, Statistical Process Control), das Monitoring und Alarmmel-dungen in Echtzeit.

Genauere QualitätskontrollenBig-Data-Analysen eignen sich auch zur Umsetzung von Qualitätsoffensi-ven, bei denen Unternehmen ihre An-lagen und Maschinen so mit Sensoren ausstatten, dass in einem rund um die Uhr laufenden Fertigungsprozess eine

Höhere Effizienz und QualitätIn nahezu allen Branchen und Geschäftsbereichen finden sich Anwendungsszenarien für Big Data und

die zugehörigen Analyseverfahren. In der Fertigungsindustrie geht es unter anderem darum, wie sich mit

Big Data die Effizienz steigern und Produktionsprozesse optimieren lassen.

V O N A L E S Z E M A N

Mit Big-Data-Analysen lassen sich Produktionsprozesse optimieren. Bild: Dell

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W E LC H E S C H R AU B E M6 aus Charge XY wurden bei welchen Umgebungspara-metern (X Grad Celsius) und unter welchen Produktionsbedingen (Drehmoment Z Newtonmeter) in welchem Endprodukt verbaut? Alle Sensoren, Scanner und ma-nuellen Eingabemasken liefern sekünd-lich – oder schneller – eine riesengroße Anzahl an Daten. Daten denen es gilt, Herr zu werden. Haben in der Vergangenheit Produktionsanlagen einfach munter vor sich „hinproduziert“, sind sie heute Teil ei-ner vernetzten Wertschöpfungskette mit ERP-System, Vorproduktion, Lager, Logis-tik, Lieferanten und vielem mehr. War die Maschine sonst in einem festen Wartungs-zyklus mit definierten Wartungsfenstern, wird heute der Gesundheitszustand mit-tels Sensoren permanent überwacht und auch eine Vielzahl von Produktionspara-metern fließen kontinuierlich in das Pro-duktionsnetzwerk. Daten, die ein Mensch mit Excel-Tabelle nicht mehr sinnvoll aus-werten kann.

Speicherplatz ist zwar mittlerweile für wenige Cent pro Megabyte zu haben, aber bei kontinuierlichen Produktionspro-zessen sind einige Terrabyte pro Werk in der High-Tech-Fertigung keine Seltenheit. Daher ist es sinnvoll, sich vorab Gedanken zur Nutzung der zu sammelnden Daten zu machen. In der Fertigung kann Big Data zu Visualisierungen und Kennzahlen füh-ren, die weiterhelfen können. Beispiels-weise zur visuellen Werker-Führung, zur Analyse und Visualisierung von Produk-tionskennzahlen oder, um Wartungsein-sätze und Qualität vorherzusagen.

Im Bereich der Werkerführung kann Big Data dabei unterstützen, kontextsensi-tive elektronische Arbeitsanweisungen anzuzeigen und abzuarbeiten. In Echt-zeit lassen sich Produktionsänderungen umsetzen und am Arbeitsplatz anzeigen. Auf Basis von geprüften Arbeitsschritten können Materialien für die Weiterverar-beitung gesperrt oder freigeben werden. Aktivitäten, Materialien und sämtliche Produktionsparameter werden vollauto-matisch für spätere Rückverfolgbarkeit im Hintergrund verbucht.

Die Analyse und Visualisierung von Produktionskennzahlen aus dem Fer-tigungsprozess helfen, den aktuellen Stand schneller zu erkennen und konti-nuierliche Verbesserungsprozesse ein-zuleiten. Das viel zitierte, sprichwörtliche schwarze Loch wird mit Hilfe von Ana-lytics ausgeleuchtet. Die Produktion wird transparenter.

Die Glaskugel für die WartungPredictive Maintenance und Predictive Quality dienen dazu, ungeplante Ausfall-zeiten und Fehlproduktionen zu vermei-den, Durchlaufzeiten zu beschleunigen und Ausschuss zu minimieren. Die Pro-duktion wird vorhersagbarer.

Um aus Daten Informationen und dar-aus wiederum Wissen zu gewinnen, be-darf es von der Grundstruktur her dreier Schritte: 1. Mittels Sensoren messen (Sen-se); 2. Beobachten, analysieren und vor-hersagen (Monitor, Analyze, Predict); 3. Maßnahmen ableiten und umsetzen (Act).Sowohl Predictive Maintencance als auch

Predictive Quality leisten einen Wertbei-trag zur klassischen OEE (Overall-Equip-ment-Effectiveness)-Kennzahl.

Zur Datenerfassung gibt es heute zahl-reiche Möglichkeiten, um sie manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch digital in das System zu bringen. Die klas-sische Maschinendatenerfassung (MDE) oder Betriebsdatenerfassung (BDE) sind aus Manufacturing-Execution-Systemen (MES) bereits weit verbreitet. Zahlreiche Sensoren bringen heute darüber hinaus weitere Verarbeitungs- und Umgebungs-parameter in die Datenbank. SAP hat hier eigens eine „Plant-Connectivity-Kompo-nente“ (SAP PCo) im Programm, die über standardisierte Schnittstellen wie OPC oder Webservices kommunizieren kann. Eine weitere SAP-Komponente, die spezi-ell für das IoT (Internet of Things) entwi-ckelt wurde, ist der IoT-Connector.

Zusammenspiel MES/ERPIst im Produktionsumfeld ein MES wie beispielsweise SAP ME (SAP Manufac-turing Execution) oder die Integrations-plattform SAP Manufacturing Integrati-on and Intelligence (SAP MII) im Einsatz, werden die erfassten Daten über das MES oftmals in einer zentralen Datenbank wie SAP Hana gespeichert. Für spezielle An-wendungen –wie wir später sehen wer-den – ist sogar eine Hana-Cloud-Instanz sinnvollerweise im Einsatz.Daten sammeln und in eine Datenbank schreiben hilft allerdings noch nicht dar-in weiter, sich von Wettbewerbern unter-scheiden zu können. Wichtig ist es nun, schnell und vor allem die richtigen Schlüs-se aus den Datenmengen zu ziehen. Ein guter Einstieg, um Produktionskennzah-len schnell im Blick zu haben, ist die OEE-Analyse. Basierend auf SAP MII bietet das OEE-Management die Möglichkeit an,

B I G D ATA

Aus Daten Wissen machenDie Vernetzung der Maschinen im Sinne einer smarten Fabrik führt zwangsläufig zu mehr Daten. Die Kunst

ist, aus diesen Massendaten (Big Data) zur richtigen Zeit die richtigen Informationen herauszufiltern und

diese in Wissen und proaktives Handeln umzuwandeln. SAP hat hier schon einiges an Bord. Mehrere Beispiele

verdeutlichen dies.

V O N U L F K O T T I G

So entsteht Wissen und Nutzen: Daten erfassen, analysie-ren und Maßnah-men ableiten.Bilder Trebing + Himstedt

B I G D ATA

anhand eines einfachen Dashboards die wichtigsten Kennzahlen mit Ampelfar-ben schnell im Blick zu haben. Stillstän-de und Störungen werden ebenfalls an-gezeigt. Über Eingabemasken dient das Dashboard als BDE und somit hat der Wer-ker ein nützliches Arbeitswerkzeug für die Überwachung an der Hand.

Genauere AnalysenFür eine genauere Analyse, beispielswei-se im Rahmen eins Meetings im Rahmen des „kontinuierlichen Verbesserungspro-zesses“ (KVP), bietet SAP OEE mit Hana eine geeignete Analyseplattform. Diese unterstützt nicht nur das Team auf dem Shop Floor bei der täglichen Arbeit, son-dern ermöglicht auch werksübergreifen-des Reporting. Dies ist wichtig, um auf Grundlage einer gleichen Datenbasis auch wirkliche Vergleichbarkeit der Leis-tungen sicherzustellen.

Sollen spezielle Kennzahlen beispiels-weise für die Zielerfüllung auf einem An-don-Board (eine Visualisierungsmethode aus der japanischen Managementpraxis) in der Werkhalle verständlich angezeigt werden, bieten sich hierfür mit der Um-gebung SAP Self Service Composition Environment (SAP SSCE) zahlreiche Dar-stellungsformen wie Tabellen, Balken- und Kreisdiagramme an. Diese lassen sich per Drag & Drop einfach zusammen-stellen und anpassen.

Auf der nächsten Ebene geht es dann darum, aus der Analyse auch Vorhersa-gen für die Zukunft treffen zu können. Kann der Eilauftrag noch produziert werden, obwohl das Wartungsintervall überschritten ist? Wann fällt die Maschi-ne vermutlich aus oder welche Qualität wird das Produkt unter den gegebenen Umständen haben? Damit lassen sich Fehler erkennen und beheben, bevor diese überhaupt entstehen. Das spart Zeit und Kosten und steigert die Kun-denzufriedenheit. Hier spielen Big Data und Cloud-Dienste eine ganz entschei-

dende Rolle. Um Muster zu erkennen und Vorhersagen zu treffen, bedarf es einer großen Datenbasis und hoher Re-chenleistung.

Um Stillstände zu vermeiden und Aus-fallzeiten zu reduzieren, könnten Predic-tive-Maintenance-Ansätze künftig äu-ßerst hilfreich sein, denn der kürzeste Stillstand ist der, der gar nicht entsteht. Insbesondere ungeplante Stillstände tun weh, aber auch die geplanten Stillstände ließen sich noch optimieren. Aus gelern-ten Mustern, Rahmenbedingungen und Konditionen können Ausfallwahrschein-lichkeiten vorhergesagt und somit War-tung gezielt nach Bedarf und nicht nach festem Plan vorgenommen werden.

FazitDie Beispiele zeigen, wie die gesammel-ten Daten (Big Data) durch Analyse mit-tels MES- und IoT-Werkzeugen von SAP im Produktionsumfeld Nutzen bringen kön-nen. Und hat man erst einmal angefan-gen, die Daten auszuwerten, werden von den Anwendern und Geschäftsbereichen sehr schnell neue, eigene Anwendungs-felder entwickelt und gewünscht werden. Daher ist es wichtig, von vornherein auf ein flexibles Standard-System zu setzen und schon bei der Datensammlung auf weitreichende Einsatzmöglichkeiten zu achten. Um aus den gesammelten Da-ten dann auch nützliche Informationen und aktive Handlungen ableiten zu kön-nen, bedarf es dann noch einer einfachen Bedienung, integrierter Visualisierungs-möglichkeiten und einer durchgehenden Vernetzung, um beispielsweise aus dem vorherberechneten Wartungsbedarf ei-nen Wartungsauftrag für die Instandhal-tung generieren zu können. SAP ist hier mit seinen übergreifenden Lösungen si-cherlich in einer guten Position. jbi

Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Ulf Kottig ist Senior Marketing Manager beim SAP-MES-Integrator Trebing + Himstedt.

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D E R V E R B R E I T E T E E I N S AT Z von „Software as a Service“ (SaaS) und Cloud-Diensten erweckt schnell den Eindruck, dass Performance- oder Speichergren-zen der Vergangenheit angehören. Den Luxus von unbegrenzten Kapazitäten je-doch kennen Verantwortliche in der Pro-duktion leider selten.

In Beiträgen zum Thema Industrie 4.0 oder auch Internet der Dinge wird erläu-tert, wie das Produkt in Zukunft selbst seinen Weg durch die Produktion findet und damit Kapazitätsengpässe vermie-den werden. Wenn die Vernetzung aller Anlagen und Komponenten nicht hilft, dann soll eine Big-Data-Lösung aus frü-heren ähnlich gelagerten Problemen neue Ideen ableiten.

In einer kundenindividuellen Produk-tion mit häufigen priorisierten „Chef-aufträgen“ und stark schwankenden Ar-beitsinhalten können aber nicht streng getaktete Arbeitsinhalte in immer der-selben Reihenfolge durchlaufen werden.

Big-Data-Ansätze dürften ebenfalls an ihre Grenzen geraten, wenn es ein Produkt zuvor nie gab – in einer variantenreichen, stark kundenorientierten Produktion ist das eher der Standard als die Ausnahme.

Der Druck steigtDurch den Trend zur kundenindividuel-len Produktion und immer kürzeren Lie-ferzeiten ist es kaum noch möglich, den Kapazitätsbedarf der Aufträge über alle Produktionsschritte zu glätten, ohne die Durchlaufzeit signifikant zu erhöhen. Ge-rade kurzfristige Aufträge von priorisier-ten Kunden stellen auch eine durchdach-te Planung schnell auf den Kopf. Wenn es dann noch darum geht, neben den Auf-trägen auch noch weitere Ressourcen zu planen, geraten auch weitentwickelte Op-timierungslösungen schnell unter Druck.

In einer variantenreichen Produktion ist es eine Herausforderung, die Reihen-folge der Arbeitsgänge pro Arbeitsplatz so zu optimieren, dass möglichst wenig Stillstand entsteht, dass natürlich die Lie-fertermine eingehalten werden und dass dabei auch noch möglichst rüstoptimal gearbeitet wird. Besonders, da jede Pro-duktion ihre „kleinen“ Spezialfälle kennt (Durchlauf-Glühöfen, Teile-Wäschen und Galvanik-Bäder etwa), die mit speziel-len Regeln zu planen sind. Versucht man jetzt die Qualifikation der Mitarbeiter, ihrer Arbeitszeitkonten, ihrer Fehlzeiten und vielem mehr zu planen, bedarf es einer umfangreichen und vor allem ak-tuellen Datenbasis an Stamm- und Be-wegungsdaten, wie sie aktuell nur ein Manufacturing Execution System (MES) bieten kann.

Denzentral, aber MESAuch dezentral organisierte Indus trie-4.0-Lösungsansätze werden künftig wei-terhin Manufacturing-Execution-Syste-

me benötigen, denn der Mensch bleibt auch bei Industrie 4.0 die wichtigste und entscheidende Instanz. Denn Industrie 4.0 bedeutet nicht, dass Maschinen Men-schen ersetzen. Ganz im Gegenteil – die Arbeit in der Produktion wird sogar auf-gewertet und flexibler.

Das Unternehmen Gfos spricht in die-sem Zusammenhang gerne von der „In-dustrie 4.0 Human“. Das Unternehmen geht davon aus, dass eine klare Vision und aktive Gestaltung der „humanen“ Seite der Industrie 4.0 notwendig ist, bei der die Interessen von Unternehmen und Mitarbeitern so abgestimmt werden, dass Mitarbeiter zum Erfolgsgaranten für Industrie 4.0 werden.

Human-TechnologienGanz ohne „Human- und Produkti-onstechnologien“ geht „Industrie 4.0 Human“ nicht. Workforce-Manage-ment-Systeme können Manufacturing-Execution-Systeme unterstützen und bieten die Intelligenz, um den neuen vernetzten Anforderungen gerecht zu werden. Ideal ist eine Kombination aus beidem, so dass die Flexibilität von Pro-duktion und Workforce harmonisch ge-steuert wird.

Eine integrierte Personaleinsatzpla-nung ist also auch künftig ein Muss. Denn bei aller Flexibilität muss sicher-gestellt werden, dass immer der richti-ge Mitarbeiter mit den richtigen Quali-fikationen am richtigen Arbeitsplatz im Einsatz ist. Eine starre Planung kann dies nicht ermöglichen. Die Datenbasis für eine angekoppelte Workforce-Lösung sind Personaldaten und diese erfordern einen besonderen Schutz. Daher sollten diese Stammdaten auch im Manufactu-ring Execution System verbleiben und nicht mit allen dezentralen Partnern im Industrie-4.0-Netzwerk geteilt werden.

I N D U S T R I E 4 . 0

Der Mensch und die FeinplanungDie Mitarbeiter in der Fertigung sind und bleiben eine essentielle und komplexe Ressource: Urlaub,

Krankheit, Qualifikationen, Schichtkalender, das sind nicht nur Schlagworte, die – berücksichtigt

in der Feinplanung – neue Perspektiven eröffnen.

V O N S T E P H A N B I R K M A N N

Die Fertigungsfeinplanung mit den Daten der Perso-naleinsatzplanung anzureichern, bringt bessere Lö-sungen bei Terminkonflikten. Bild: Gfos

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I N D U S T R I E 4 . 0

Feinplanung bleibt zentralDie übergreifende Feinplanung bleibt also zentral. Ein Feinplanungslauf inner-halb eines MES berücksichtigt schon heu-te die sekundenaktuellen Zustandsdaten aller Arbeitsplätze, Materialien, Personen und Werkzeuge. Da alle Ereignisse über das Betriebsdatenerfassungsmodul di-rekt in die Feinplanung einfließen, lassen sich auch Störungen, Werkzeugdefekte, Krankheit und Ausschuss beim nächsten zyklischen Planungslauf berücksichtigen.

Denn leider ist uns vor allem eines be-wusst, jede Planung ist in dem Moment veraltet, in dem das nächste ungeplante Ereignis eintritt. Die Erfahrung zeigt, dass diese ungeplanten Ereignisse auch in ei-ner durchorganisierten Produktion nie lange auf sich warten lassen. So gilt es, durch zyklische oder ereignisorientierte Neuplanung die Planung ständig an den aktuellen Zustand anzupassen. Auf diese Weise können dann auch direkt mögliche Konflikte, verursacht beispielsweise von Terminverletzern oder mangelnde Werk-zeugverfügbarkeit vom System erkannt und dem Bediener visualisiert werden.

Natürlich berechnet man nicht zyk-lisch die gesamte Personaleinsatzpla-nung neu, denn jeder Mitarbeiter er-wartet bei seiner Einsatzplanung eine gewisse Stabilität und Verlässlichkeit. Es ist aber wichtig, die Personaleinsatzpla-nung mit einzubeziehen, um dem Pla-ner Möglichkeiten der Konfliktbehebung aufzuzeigen. Die Komplexität der Per-sonaleinsatzplanung in der Produktion ergibt sich aus der Flexibilität der Mit-arbeiter, die durchaus für verschiedens-te Tätigkeiten einsetzbar sind, und den gleichzeitig strengen Regeln bei den Ar-beitszeiten. Daher muss eine Software für Feinplanung und Steuerung nicht nur alle Aufträge mit ihren individuellen Ka-pazitätsansprüchen, die abweichenden Bearbeitungsmöglichkeiten der Produk-tionsanlagen und typischen Abhängig-keiten in der Reihenfolgeplanung be-rücksichtigen, es müssen vielmehr auch Qualifikationsmatrizen, Arbeitszeitkon-ten, Urlaubsplanung und viele weitere Arbeitszeitregeln beachtet werden.

MES und Workforce ManagementFür diese Funktionen hat Gfos das Modul Workforce in seinem MES implementiert. Der Mitarbeiter bucht darin seine Anwe-senheitszeiten und plant hier ebenfalls seine Abwesenheiten. Somit kennt das

MES sämtliche Zeitkonten der Mitarbei-ter und kann schon bei der Urlaubsbe-antragung prüfen, ob durch diese Ab-wesenheit Kapazitätsprobleme erzeugt werden könnten. Über die hinterlegte Qualifikationsmatrix und das Zeitmodell der Mitarbeiter ist der Software dann auch bekannt, welche Mitarbeiter mit welcher Qualifikation wann im Unter-nehmen geplant anwesend sind. Das An-gebot an Personal mit spezifischer Qua-lifikation mit dem Ressourcenbedarf der Fertigungsaufträge abzugleichen, bleibt trotzdem ein hochkomplexer Prozess.

Durch die vielen Freiheitsgrade ent-stehen extrem viele unterschiedliche Zuordnungsmöglichkeiten, die nach verschiedensten Optimierungskriterien verglichen werden können. Während des Ablaufs des Optimierungsalgorithmus werden nur die Zuordnungen weiterver-folgt, die auf Basis gesetzlicher und be-trieblicher Regeln realisierbar sind.

Personal- und Feinplanung synchronisiertAm Ende des Optimierungslaufs steht ein mögliches gemeinsames Szenario von Fertigungsfein- und Personaleinsatz-planung. Sollten jetzt noch Konflikte auftre-ten oder an einem Ar-beitsplatz bestimmte Qualifikationen feh-len, lässt sich dieser ungedeckte Personal-bedarf durch Sonder-schichten der entspre-chend qualifizierten Mitarbeiter oder durch Einsatz von Leiharbei-tern beziehungsweise durch das Verschieben von Aufträgen durch den Mitarbeiter in der Planung beheben.

Egal für welche Maß-nahme er sich ent-scheidet, eine grafische Planungsoberfläche im MES unterstützt diesen Umplanungsprozess mit allen verfügba-ren Informationen. Bei der Einrichtung von Sonderschichten zeigt das System auf, wel-che Aufträge betroffen

sind und der Planer kann beispielsweise direkt gegen die geführten Zeitkonten der Mitarbeiter prüfen und so Verletzungen von Mehrarbeitskonten oder Ruhezeiten erkennen. Der Planer wird also dahinge-hend unterstützt, dass er nur das planen kann, was auch realisierbar ist. Am Ende interessiert dann aber zumeist primär die grafische Aufstellung. Sie visualisiert ter-minliche Auswirkungen der Verschiebung auf den verschobenen Auftrag und bei Bedarf auch auf alle anderen Aufträge.

Am Ende führt jede Neuplanung durch veränderte Eingangsdaten zu einem neuen Planungsergebnis. Aber jeder in der Planung gelöste Konflikt tritt in der Produktion nicht auf und auch wenn ein Konflikt vielleicht nicht behoben werden kann, ermöglicht die frühzeitige Entde-ckung, dieses Problem vielfältiger anzu-gehen. Denn jetzt können vielleicht noch gemeinsam mit dem Kunden neue Lie-fertermine gefunden oder gemeinsam mit der Belegschaft die Urlaubsplanung überarbeitet werden. jbi

Stephan Birkmann ist Kundenberater MES bei Gfos in Essen.

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G A S F E D E R N , Dämpfer und Verstell-systeme – die Produkte der Suspa GmbH verrichten ihre Dienste eher im Hinter-grund: Sie sorgen dafür, dass die Heck-klappe der Mercedes-E-Klasse sich auto-matisch schließt, der Heckspoiler beim Porsche 911 Turbo elegant ausfährt, Waschmaschinen leise schleudern und Kühlschranktüren nur leise schmatzend zugleiten.

Potenzial im Shop-FloorDoch auch die Anforderungen der Kun-den steigen stetig. Gefordert wird die zeitnahe und flexible Bearbeitung von Aufträgen und noch größere Liefertreue bei geringeren Kosten. „Ein Eckpfeiler un-serer Geschäftsstrategie ist deshalb, die Qualität der Betriebsabläufe in allen Be-reichen durch eine moderne und konso-lidierte IT-Landschaft kontinuierlich zu

verbessern“, erklärt Jürgen Nothof, Leiter Global IT bei Suspa.

Durch die unternehmensweite Stan-dardisierung und Harmonisierung der be-triebswirtschaftlichen Prozesse in einem zentralen ERP-System von SAP ist man auf diesem Weg ein großes Stück vorwärtsge-kommen. Doch insbesondere in der Ferti-gung wollen die Verantwortlichen durch eine optimierte Nutzung und Auslastung von Anlagen und schnellere Durchlaufzei-ten die Produktivität nachhaltig steigern und Kosten dauerhaft senken.

Aktuelle Sicht auf den Shop-Floor„Dazu brauchen wir eine aktuelle Sicht auf das Produktionsgeschehen und – möglichst in Echtzeit – exakte Kennzah-len zu Fertig-, Gut- und Ausschussmen-gen, Stillstand-, Stör- und Rüstzeiten oder zur Maschineneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE)“, erklärt Jürgen Nothof. Deshalb erfasst man die Daten aus produktionsnahen Systemen seit kurzem mit dem Manufacturing-Exe-cution-System (MES) von der Firma Orbis, die auch mit der Implementierung be-auftragt ist.

Ausschlaggebend für die Wahl der Lösung war, dass sie komplett auf SAP-Technologie basiert und sich nahtlos ins ERP integriert. Diese Anforderung erfüll-te Orbis und ebenso ist die Akzeptanz bei den Endanwendern hoch. Denn auch die zeitgemäßen Bedienoberflächen gefal-len, die auf dem Multi-Process-Viewer ba-sieren, einer Komponente der Multi-Pro-cess Suite (Orbis MPS). Zudem stellt das MES Kennzahlen (Key Performance Indi-cator, KPI) nach dem VDMA-Einheitsblatt 66412 standardisiert bereit.

Echtzeitsicht auf die FertigungDie Produktionskennzahlen werden nun elektronisch erfasst und sofort automa-tisch weiterverarbeitet. Somit erhalten Produktionsmitarbeiter, Maschinenbe-

M A N U FA C T U R I N G E X E C U T I O N S Y S T E M S

Klare Sicht auf die KennzahlenAls ERP läuft bei Suspa SAP. Nun sollte ein MES her, das – nahtlos integriert – die Shop-Floor-Prozesse sowie die

Produktivität und Auslastung der Anlagen optimiert und die Grundlage für eine „intelligente Fabrik“ schafft.

V O N D R . A N D R E A S S C H A F F R Y

Pro Jahr stellt Sus-pa 70 Millionen Teile für 50 Pro-dukte in 1.500 Va-rianten für Autos, Maschinen, Möbel sowie Medizin-technik und Elekt-rogeräte her – und die Variantenviel-falt wächst.

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M A N U FA C T U R I N G E X E C U T I O N S Y S T E M S

diener und Produktions- sowie Werkslei-ter eine Echtzeitsicht auf das Fertigungs-geschehen.

Da die Daten zu dem Zeitpunkt verfüg-bar sind, an dem sie entstehen, und nicht erst Stunden oder Tage später, können Einsatz und Auslastung von Maschinen und Personal besser geplant werden. An-hand der KPIs aus der Produktion lässt sich außerdem nachvollziehen, ob die in den SAP-Arbeitsplänen berechneten Zei-ten, etwa für das Auf- und Abrüsten oder für den Personaleinsatz, korrekt sind.

Jede Störung sofort erkennenDie IT-gestützten Prozesse sorgen da-rüber hinaus für einen durchgängigen Informationsfluss von der Fertigungshal-le bis hin zu Werksleitung und Geschäfts-führung. Die KPIs aus dem Shop-Floor lassen sich komfortabel per Knopfdruck abrufen und werden auf einer web-basierten Cockpit-Oberfläche grafisch übersichtlich visualisiert.

Durch Ampelfunktionen erkennt der Nutzer sofort, ob seine Maschine bei der Bearbeitung eines Auftrags über, im oder unter Plan liegt, ebenfalls angezeigt werden Störzeiten sowie Gut- und Aus-schussmengen. Ausnahmesituationen lassen sich auf diese Weise sofort erken-nen, und es kann ohne Verzögerung dar-auf reagiert werden.

Das MES erfasst auch die Ursachen für Störungen, Stillstände oder zu hohe Rüst-zeiten. Fertigungssteuerer oder -ingeni-eure können diese detailliert auswerten und mit historischen Daten vergleichen.

„So lässt sich zum Beispiel herausfinden, ob eine Anlage bestimmte Störungsmus-ter aufweist. Daraus können wir dann ge-zielt Maßnahmen zur Verbesserung der Laufzeit und der Qualitätsrate ableiten“, kommentiert Jürgen Nothof.

Die Produktions- und Werksleitung kann in der MES-Lösung die Analyseer-gebnisse, aggregiert auf Werksebene, abrufen, während die Geschäftsleitung die Auswertungen in aufbereiteter Form von den Mitarbeitern des Werk-Control-lings erhält.

Vorausschauende InstandhaltungAuch Instandhaltungsmaßnahmen kön-nen nun zeitnah und vorausschauend durchgeführt werden, was teure Still-standzeiten reduziert. Sobald eine Stör-meldung vorliegt, egal ob sie aus der Maschinensteuerung kommt oder per Handeingabe am Terminal erfolgt, wird in der MES-Lösung die SAP-Instandhal-tungsmeldung angelegt, die direkt in die SAP-Software fließt.

Dort wird ein Instandhaltungsauftrag erzeugt und dem Auftragsvorrat im MES hinzugefügt, wo er flexibel und nach Be-darf bearbeitet werden kann. Die für die Reparatur relevanten Informationen, etwa zur Arbeitsstation, Seriennummer oder zu Handbüchern, sind übersichtlich in einem Cockpit zusammengefasst. Hat ein Instandhaltungstechniker eine Auf-gabe erledigt, erfasst er seine Arbeitszeit und den Materialverbrauch in der MES-Anwendung, die die Daten sofort an SAP übergibt, wo sie umgehend verbucht werden.

Ungeplante Ausfälle vermeidenGeplante Wartungsintervalle lassen sich in der MES-Lösung ebenfalls lückenlos überwachen, sodass Techniker optimal eingeplant und Ersatzteile termingerecht beschafft werden können. Durch die pro-

aktive Instandhaltung sinkt das Risiko ei-nes ungeplanten Ausfalls oder Defekts, und kostspielige Reparaturen lassen sich vermeiden.

Da die MES-Lösung auch den Ab-schluss eines Fertigungsauftrags teil-weise automatisiert an das ERP zurück-meldet, erhält das Unternehmen eine klare Sicht auf den aktuellen Material-bestand in der Produktion. Materialeng-pässe können somit schnell identifiziert und Gegenmaßnahmen zeitnah einge-leitet werden.

Von Sulzbach bis ChinaAlle 25 Maschinen des Suspa-Werks in Sulzbach-Rosenberg sind an das MES an-geschlossen. Anlagen, die „Rennerteile“ herstellen, sind vollautomatisch angebun-den, die anderen manuell. Zurzeit wird die Lösung am Stammsitz in Altdorf einge-führt; sie arbeitet bereits mit der ersten Maschine produktiv. Ab 2016 sollen das neue tschechische Werk in Bor und spä-ter auch der Produktionsstandort in China an die MES-Lösung angebunden werden. Mittelfristig ist geplant, auch die SAP-Soft-ware für das Qualitätsmanagement einzu-führen und Daten aus den Messsystemen direkt in das MES zu übertragen.

„Mit dem MES bringen wir mehr Licht in die Werkshallen, gestalten Produk-tionsprozesse effizienter und flexibler und erhöhen die Liefertreue gegenüber unseren Kunden“, fasst Jürgen Nothof zusammen. „Zudem können wir Kenn-zahlen aus der Produktion jetzt auch nahtlos mit betriebswirtschaftlichen Daten und Vorgängen in SAP verknüp-fen.“ Mit dieser vertikalen Integration hat Suspa auch die Grundlage für eine intelligente Fabrik nach dem Indust-rie-4.0-Konzept geschaffen. jbi

Dr. Andreas Schaffry ist Fachjournalist aus Weyarn.

„Das MES von Orbis bringt Transparenz in unsere Shop-Floor-Prozesse. Zugleich schaffen wir durch die Verknüpfung der Produktionskennzahlen mit den kauf-männischen Abläufen im ERP-System die Grundlage für eine Smart Factory“, Jürgen Nothof, Leiter Global IT bei Suspa.

In Sulzbach-Rosenberg sind 25 Maschinen ans MES angeschlossen. Die Produktions-standorte in Altdorf, Tschechien und China sollen bald folgen. Bilder: Suspa

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D I E B E I D E N Maschinenbauer der Holding „Alfing Kessler Sondermaschi-nen“ (AKS) und „Alfing Montagetechnik“ (AMT) arbeiten eng zusammen: Sie ver-fügen über eine gemeinsame technische und kaufmännische Geschäftsleitung und teilen sich auch einige zentrale Funk-tionsbereiche, zum Beispiel Finanzen, Personal, Einkauf und die IT. Der gemein-same Firmensitz im baden-württember-gischen Wasseralfingen gehört seit 1975 zur Stadt Aalen und gemeinsam beschäf-tigen AKS und AMT rund 500 Mitarbeiter.

Der Sondermaschinenbauer AKS, 1938 gegründet und seit 1980 rechtlich selbständig, setzt bereits seit 1996 ERP-Software der Berliner Firma Psipenta Software Systems ein – zunächst das Produktionssteuerungssystem Piuss-O und seit 2004 dann den Nachfolger – Psipenta.

„Wir waren stark gewachsen und wollten uns zudem strategisch stärker auf neue Märkte, vor allem in China, konzentrie-ren. Deshalb suchten wir 2003 nach ei-ner stabilen, zukunftssicheren Basis für unsere weitere Entwicklung“, erinnert sich Dietmar Wieber, Leiter der zentralen IT von AKS und AMT. Weil die Alfing-Ge-sellschaften gemeinsam ein SAP-System für Finanzbuchhaltung, Controlling und die Lohn- und Gehaltsabrechnung nut-zen, kam SAP in die engere Wahl, dane-ben aufgrund der guten Erfahrungen mit Piuss-O auch Psipenta. Den Zuschlag er-hielt Psipenta, weil das Preis-Leistungs-verhältnis stimmte.

Große Projekte zuverlässig planenAKS baut Fertigungslinien und Bearbei-tungszentren für fast alle großen Auto-mobilhersteller und deren Zulieferer. Das

Unternehmen ist weltweit vorne mit da-bei bei Anlagen zur Pleuelfertigung und anderen Bauteilen. Und es ist Technolo-gieführer im Bruchtrennen von Pleueln.

„Wir wickeln unsere Fertigung über Stücklistendisposition ab, und das wird von Psipenta am besten unterstützt“, begründet Dietmar Wieber die Ent-scheidung. „Vor allem aber arbeitet AKS meist an großen Aufträgen mit langen Laufzeiten von neun bis zwölf Mona-ten. Um schon in der Angebots- und Pla-nungsphase Lieferzeiten und benötigte Kapazitäten zuverlässig abschätzen zu können, ist eine leistungsfähige Projekt-planung unabdingbar – denn der zuge-sagte Endtermin ist uns beim Projektge-schäft heilig.“

Auch hier konnte Psipenta punkten: Das Projektmanagementwerkzeug Psi-professional übernimmt alle notwendi-gen Auftragsdaten direkt aus dem ERP und sagt per Simulation Laufzeiten, Res-sourceneinsatz und notwendige Fremd-vergaben für ein Projekt voraus. „Wir ha-ben diese Funktionalitäten so in anderen Systemen nicht gefunden, insbesondere nicht die Integration des Projektmanage-ments bis in die Feinplanung der Arbeits-gänge“, erklärt Dietmar Wieber. „Das ist für mich ein Alleinstellungsmerkmal von Psipenta.“

Erneut gepunktetEinige Jahre später konnte Psipenta den Systemvergleich mit SAP ein zweites Mal für sich entscheiden: Die 1981 gegrün-dete Firma Alfing Montagetechnik, die für die internationale Automotive-In-dustrie technische Lösungen in den Be-reichen Schraubtechnik, Montagesyste-me und Automation liefert, hatte 2007 den Entschluss gefasst, ihr veraltetes ERP-System ebenfalls abzulösen. „Eine wichtige Anforderung von AMT ist zum

E N T E R P R I S E R E S S O U R C E P L A N N I N G

Stetige Optimierung zum ZielDie beiden Alfing-Gesellschaften „Kessler Sondermaschinen“ und „Montagetechnik“ haben sich nicht auf einen

Schlag für Psipenta entschieden. Synchron und über Jahre jedoch haben sich die Unternehmen schließlich mit

dem ERP-System weiterentwickelt – in kleinen und in großen Schritten.

V O N U L R I K E F U C H S

AKS und AMK beliefern mit ihren Fertigungs- und Montage-Lösungen insbesondere die Automobilindustrie. Bilder: Psipenta und Alfing

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E N T E R P R I S E R E S S O U R C E P L A N N I N G

Beispiel die Abwicklung von Reparatur-aufträgen“, erklärt Dietmar Wieber. „Da-für ist es wichtig, dass das ERP-System mit Seriennummern umgehen kann. Wenn etwa der Wareneingang unange-kündigt eine Kiste mit Teilen und mit der Bitte um Reparatur erhält, sehen wir über diese Nummer, um welche Art Teil es sich handelt und in welcher Anlage bei wel-chem Kunden es verbaut war. Und bei der Eingabe der Seriennummer wird gleich automatisch ein Reparaturauftrag angelegt. Die Reparaturabteilung liefert die nötigen Infos für einen Kostenvoran-schlag, den der Kunde annehmen kann oder nicht. Gleichzeitig erhalten wir über die Seriennummer eine Reparaturhisto-rie, die wir gezielt auswerten können, um unsere Produkte zu verbessern.“

Psipenta erfüllte bereits im Standard die meisten Anforderungen von AMT und hatte sich bei AKS bereits jahrelang be-währt. Darüber hinaus war Psipenta bereit, schnell und unbürokratisch noch fehlende Funktionalitäten zu programmieren und in den Standard zu integrieren. „Ohne PSI-penta könnten wir mit dem vorhandenen Personal das anfallende Auftragsvolumen gar nicht bewältigen. Wir haben jetzt standardisierte und optimierte Prozesse, zahlreiche manuelle Aktionen wurden durch automatisierte Abläufe ersetzt“, sagt IT-Leiter Wieber. „Unsere Leistungsfähig-keit ist damit deutlich gestiegen und die Fehlerquoten sind in allen Bereichen we-sentlich zurückgegangen.“

Die Anwender schätzen zudem die Möglichkeit, einfach und intuitiv Work-flows zu definieren und Informationen automatisiert zwischen Fachabteilungen auszutauschen. Dabei hilft das Werkzeug iCenter for Psipenta vom Systempartner Intex, das Belege auf Papier oder aus E-Mails automatisch digitalisiert bezie-hungsweise ins System einliest und wei-terverarbeitet.

Separate SystemeDas ERP ist bei beiden Unternehmen als separates System installiert. Wenn Leis-tungen von der jeweiligen Schwester-firma bezogen werden, wird das über Bestellungen abgebildet. Mit dem SAP-System, das die administrativen Ge-schäftsprozesse steuert, tauscht die Software automatisiert Daten etwa zu Materialbewegungen oder Rechnungen aus. „Die vollautomatische Schnittstelle zu SAP läuft seit 1996 absolut zuverläs-

sig“, sagt Dietmar Wieber zufrieden. Auch die Lagerverwaltung konnte mit Psipen-ta optimiert werden, weil damit jetzt kei-ne separate Lagerverwaltungssoftware mehr benötigt ist. Das ERP-System behält den Überblick über Aufträge und Stück-listen einerseits sowie Teile, Mengen und Lagerorte andererseits – der Mitarbeiter im Lager kann mit einem Mausklick in Psipenta die Umlaufregale oder Shuttles in Gang setzen.

Gemeinsam zum FortschrittProzessoptimierungen werden in en-ger Zusammenarbeit mit Psipenta um-gesetzt. Dietmar Wieber hebt die hohe Branchenkompetenz der Berater hervor: „Schon bei der Systemeinführung haben uns die Berater nicht nur geholfen, un-sere Prozesse abzubilden, sondern auch neue Wege für Verbesserungen aufge-zeigt. Die Berater haben großes Know-how im Maschinen- und Anlagenbau und kennen vor allem die Bedürfnisse und Möglichkeiten mittelständischer Un-ternehmen sehr genau. Wir investieren bei jedem Release-Wechsel in ein paar Beratertage, um unsere Prozesse weiter zu optimieren und neue Möglichkeiten der Software kennenzulernen.“

Community mit PotenzialZudem engagieren sich die Alfing-Gesellschaften in der unabhängigen Interessengemeinschaft der Psipen-ta-Anwender „IPA“, die 2016 ihr 30-jäh-riges Jubiläum feiert. „Die Kunden-Com munity bietet ein unerschöpfliches Po-tenzial an Kontakten und Wissen“, sagt Dietmar Wieber, der seit 2009 im drei-köpfigen IPA-Landesvorstand sitzt. In der IPA organisieren sich Psipenta-Anwen-der in Landes- und Regionalarbeitsgrup-pen sowie in themenübergreifenden Facharbeitskreisen, um Anforderungen an die funktionale Weiterentwicklung der Programme auszuformulieren und Lösungen zu erarbeiten.

Die ERP-Installationen in Wasseralfin-gen werden Schritt für Schritt weiter aus-gebaut. Seit Mai 2015 hat AKS auch den Psipenta-Leitstand im Einsatz. „Täglich werden etwa 6.000 Fertigungsarbeitsgän-ge neu eingeplant“, erklärt Dietmar Wie-ber. „Der Leitstand hilft, bei ihrer Abarbei-tung die optimale Reihenfolge zu finden, Engpässe frühzeitig zu erkennen und bei Bedarf Fertigungsaufträge flexibler um-zuplanen.“ Die Folge: eine bessere Kapazi-

tätsauslastung und optimierte Durchlauf-zeiten, die dadurch im Schnitt um 10 bis 15 Prozent gesenkt werden konnten.

„Mit Psipenta profitieren wir von einer zuvor unerreicht hohen Transparenz“, resümiert Dietmar Wieber. „Wir verfü-gen jetzt über verlässliche Kapazitäts-aussagen in der Fertigung ebenso wie beim Projektmanagement.“ Als eines der nächsten Ziele sollen nun bald auch Projektaufwände am Leitstand visuali-siert werden können. Außerdem sollen noch 2015 Lager, Versand und Außen-dienst mit Tablets ausgerüstet werden. Eine mobile Lagersoftware wird bereits erprobt, andere mobile Lösungen wer-den gerade entwickelt. Denn die Ent-wicklung bleibt nicht stehen – und es geht immer noch besser. jbi

Ulrike Fuchs ist Referentin für Presse bei Psipenta in Berlin.

Auch für die Mitarbeiter im Lager hat sich mit der Ver-wendung von Tablets die Arbeit verändert.

Der Psipenta-Leitstand bei AKS kann sich sehen lassen. Hier erhalten die Mitarbeiter die Inform- ationen, die sie zur optimalen Planung der Aufträge und Arbeitsgänge benötigen.

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D E R M A S C H I N E N - und Anlagenbau ist mehr und mehr vom Projektgeschäft geprägt. Während die Unternehmen ihre standardisierte Fertigung zunehmend ins Ausland verlagern, leisten sie an ihren deutschsprachigen Standorten vor al-lem Forschungs- und Entwicklungsarbeit und stellen dort hochspezifische Lösun-gen her, die präzise auf die Anforderun-gen der Kunden zugeschnitten sind. Für eine geeignete ERP-Software bedeutet das: Sie muss ein leistungsfähiges Pro-jektmanagement-Tool bieten, mit dem die Maschinen- und Anlagenbauer ihre individuellen und meist sehr komplexen Projekte zuverlässig planen und steuern können. Ein möglichst einfacher Einstieg in die einzelnen Projekte lässt sich dabei mit Hilfe von Templates erreichen. Dazu sollten sich verschiedene Strukturpläne

flexibel vordefinieren und als Stammda-ten hinterlegen lassen, die man dann für die konkreten Projekte wieder als Vorla-gen verwenden kann.

Für eine zuverlässige Planung und Steuerung sollte das Projektmanage-ment-Tool mit allen nötigen Unterneh-mensbereichen interagieren. Deshalb muss es im Rahmen einer ERP-Gesamt-lösung nahtlos mit den übrigen Modu-len und Werkzeugen in die Software in-tegriert sein. Der Projektmanager kann dann beispielsweise direkt bei der Res-sourcen- und Terminplanung prüfen, welche Mitarbeiter wann zur Verfügung stehen beziehungsweise geblockt sind oder welche Fertigungskapazitäten in den fraglichen Zeiträumen noch frei oder bereits belegt sind. Anhand von Rückmeldungen ist er während des ge-

samten Projektverlaufs darüber infor-miert, wenn es beispielsweise bei der Beschaffung oder in der Fertigung zu Terminabweichungen kommt und an welchen Stellen genau dies der Fall ist. So kann er rechtzeitig reagieren und ge-zielt eingreifen.

Ähnlich ist es auf der Kostenseite. Eine Integration von Rechnungswesen und Controlling stellt sicher, dass den budge-tierten Projektposten die tatsächlich an-fallenden Kosten genau in dem Moment gegenübergestellt werden, in dem sie entstehen – etwa, wenn man in der Fi-nanzbuchhaltung eine Lieferantenrech-nung erfasst. Projektmanager können so bei drohenden Kostenüberschreitungen rechtzeitig gegensteuern.

Integration über Grenzen hinweg Die Integration darf nicht an den Gren-zen des ERP-Systems halt machen. So kann auch eine enge Verzahnung von Konstruktionsdaten mit der Unterneh-menssoftware die Prozesse von Ma-schinen- und Anlagenbauern erheblich beschleunigen und vereinfachen. Ein ERP-System für diese Branche sollte des-halb Integrationsmöglichkeiten für PDM-Systeme (Produktdatenmanagement) mitbringen. Mit einer entsprechenden Kopplung lassen sich Konstruktions-stücklisten aus den PDM-Systemen au-tomatisch an das ERP weiterreichen und dort in Fertigungsstücklisten umwan-deln. Idealerweise ist die Integration so konzipiert, dass sich wachsende Stück-listen an das ERP-System übergeben lassen. Damit können Beschaffung und Fertigung bereits mit ersten Teilen star-ten, bevor die Konstruktion komplett ab-geschlossen ist. Dies ermöglicht ein pa-

E R P - S Y S T E M E F Ü R D E N M A S C H I N E N - U N D A N L A G E N B A U

Hohe Anforderungen erfüllenEine Unternehmensoftware im Maschinen- und Anlagenbau sieht sich besonderen Anforderungen ausgesetzt.

Allen voran muss sie ein geeignetes Projektmanagement-Tool zur zuverlässigen Planung und Steuerung

individueller und oft sehr komplexer Projekte bieten. Neben dem Projektgeschäft sollte sie aber auch die

weiteren Geschäftsfelder von Maschinen- und Anlagenbauern integriert abdecken.

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ifm datalink gmbhFriedrichstr. 145128 EssenTel: 0201/ 2422-0Fax: 0201/ 2422-1700www.ifm-datalink.cominfo@ifm-datalink.com

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ralleles Arbeiten von Konstruktion und Produktion, das es erlaubt, zeitkritische Komponenten frühzeitig anzugehen.

Durch die Integration sind die zahlrei-chen Dokumente aus der Konstruktion wie Zeichnungen oder Produktbeschrei-bungen auch in den ERP-Prozessen ver-fügbar. Beispielsweise lassen sie sich für die Beschaffung und Fertigung verwen-

den. Technisch gesehen gibt es hierfür zwei Möglichkeiten: entweder die Doku-mente werden in Neutralformaten wie TIFF oder PDF in der ERP-Datenbank ab-gelegt oder die ERP-Anwendungen ver-linken direkt auf die Dokumente. Aus den ERP-Masken heraus kann man damit das PDM-System öffnen und sich die Zeich-nungen oder Produktbeschreibungen anzeigen lassen.

Ebenfalls wichtig ist das Änderungs-management. Die PDM-Integration er-möglicht die Kommunikation von Än-derungen an den Konstruktionsdaten unmittelbar an alle relevanten Stellen des ERP-Systems. Dies gewährleistet, dass sämtliche Mitarbeiter ausschließlich die aktuellen Informationen jederzeit, überall und in der richtigen Form zur Ver-fügung haben.

Individueller Aufbau von Artikel- und Fertigungsstrukturen Daneben gibt es zahlreiche weitere spezi-fische Anforderungen, die eine ERP-Soft-ware für Maschinen- und Anlagenbauer erfüllen muss. Dazu zählt eine variable Fertigungstiefe. In dieser Branche gibt es nämlich Unternehmen, die ihre Maschi-nen und Anlagen komplett projektbe-zogen in Einzelfertigung herstellen. Da-neben finden sich aber auch Firmen, die bestimmte Komponenten auftragsunab-hängig vorproduzieren, und sie später im Rahmen ihrer Projekte verbauen. Die Unternehmenssoftware muss es deshalb erlauben, Artikel- und Fertigungsstruk-turen individuell und flexibel aufzubau-en. Ebenfalls ein Spezifikum der Branche ist der komplexe Versand. Da es sich um komplett kundenbezogene Lieferungen handelt, lassen sich keine Standard-Kar-tons, -Paletten oder -Container verwen-

den. Stattdessen muss die ERP-Software in der Lage sein, hochflexible Verpa-ckungsstrukturen abzubilden. Aber auch an die Performance des Systems stellt die Branche hohe Ansprüche. Durch die Viel-zahl an Unterlagen wie Projektaufträge, Zeichnungen, Stücklisten oder Prüfpläne muss das System Massendaten schnell und zuverlässig verarbeiten. Idealerwei-se bietet das ERP eine Schlagwort-Suche innerhalb dieser großen Datenmengen, aus deren Ergebnissen man direkt dort-hin verzweigen kann, wo die Unterlagen liegen.

Mit Service-Management sich abhebenEin geeignetes ERP-System für Maschi-nen- und Anlagenbauer muss neben dem Projektgeschäft auch weitere Ge-schäftsfelder integriert abdecken. So bieten immer mehr Unternehmen der Branche zusätzlich zu ihrem Kernge-schäft Standardteile an, die wie eigene Handelsware verkauft werden. Darüber hinaus wird in der Branche das After-Sales-Geschäft wichtiger. Das Service-Management ist der Bereich, in dem vie-le Maschinenbauer steigende Umsätze erzielen, und der ihnen die Möglichkeit gibt, sich von ihren Mitbewerbern abzu-heben. Nur wenn diese zusätzlichen Ge-schäftsfelder Teil einer integrierten Ge-samtlösung sind, lassen sie sich effizient und automatisiert unterstützen.

Last but not least muss eine ERP- Lösung auf die Internationalität der Ma-schinen- und Anlagenbauer ausgelegt sein, denn immer mehr Unternehmen der Branche operieren global. Die Soft-ware muss in der Lage sein, die stand-ortübergreifenden Prozesse zu steuern sowie Sprach- und Landesversionen bie-ten, die alle relevanten lokalen Gegeben-heiten berücksichtigen. Aber auch der Softwareanbieter ist gefordert. Um rei-bungslose Implementierungen und un-komplizierten Support zu gewährleisten, muss er direkt vor Ort präsent sein. r t

Martin Michel (links) und Jan Krpal (rechts) sind Senior Consultants bei IFS Deutschland.

E R P - S Y S T E M E F Ü R D E N M A S C H I N E N - U N D A N L A G E N B A U

Artikel- und Fertigungsstrukturen müssen sich im ERP flexibel aufbauen lassen. Bilder: IFS

Ein ERP-System für den Maschinen- und Anlagenbau muss zahlreiche Anforderungen erfüllen.

Mit einem geeigneten Projektmanagement-Tool las-sen sich auch komplexe Projekte zuverlässig planen und steuern.

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Im nächsten Heft

Manufacturing Execution SystemsManufacturing Execution Systems (MES) sind nun schon einige Jahre auf dem Markt. Zunächst wa-ren vor allem die Produktionsplaner und Ferti-gungssteuerer interessiert, dann das Controlling, weil hier neue Daten aus der unbekannten Welt des Shopfloors zum Auswerten zu finden waren. Doch so richtig Aufwind bekommt das MES noch einmal mit dem Thema Industrie 4.0: Die neuen Stichworte sind Echtzeitschnittstellen, die Steue-rung einer vernetzten Produktion und Big-Data-Analysen.

QualitätsmanagementVom Prüfmittel bis zum komplexen Management-System und die passende Software auch noch – das Thema Qualitätsmanagement gibt einiges her. Und für viele Unternehmen legt die DIN ISO 9001 die Anforderungen an das Qualitätsmanagement verbindlich fest. Damit bestimmt die Norm die An-forderungen an die Prozesse und deren Dokumen-tation. Aber auch neben der Norm ist Qualität ein sehr praktisches und teures Thema – wenn nicht genug Teile sauber aus der Fertigung kommen oder Fehler zu spät entdeckt werden.

AutomatisierungslösungenProduktivität erhöhen: Das ist eine der wichtigs-ten Aufgaben der Fertigung. Ein hoher Auto-matisierungsgrad unterstützt dabei auch kleine Unternehmen – vorausgesetzt, Installation und Bedienung sind einfach und intuitiv. Automati-sierte Zellen können in der Fertigung sowohl die Flexibilität als auch die Produktivität steigern. Wir haben uns zu diesem Thema umgeschaut und prä-sentieren das Ergebnis in der kommenden Aus-gabe.

Weitere Themen:• Produktionskennzahlen visualisieren• Sicherheit im Betrieb

Aus aktuellem Anlass sind Themenänderungen möglich.

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