Sebastian Junglas
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Ziel des Forschungsprojekts ‚SmartDroneWatch‘ war die Steigerung von Effizienz und Sicherheit im Produktionsbetrieb durch Integration eines vollautonomen drohnenbasierten Überwachungssystems in industrielle Produktionsumgebungen. Hierbei lag der Fokus auf der Analyse des Anwendungspotenzials von Lokalisierungs- und Kollisionsvermeidungstechnologien sowie Datenübertragungsstandards.
In der Industrie wird die Digitalisierung der Wertschöpfungskette als einer der Schlüssel für hohe Wettbewerbsfähigkeit gesehen. Dabei sollen die Effizienz der Geschäftsprozesse gesteigert, neue Geschäftsmodelle erschlossen sowie regulatorische Vorgaben wie das Lieferkettengesetz umgesetzt werden. Es werden also IT-Systeme benötigt, die ein großes Funktionsspektrum abdecken, sich flexibel an sich verändernde Anforderungen anpassen lassen und dabei untereinander eine hohe Datendurchgängigkeit aufweisen. In der Realität erfüllen heutige Systemlandschaften diese Anforderungen selten.
Im Zentrum der IT-Systemlandschaften stehen häufig monolithische Systeme wie ERP und MES, deren sehr großer Funktionsumfang in Unternehmen nicht annähernd voll ausgenutzt wird, gleichzeitig jedoch relevante Unternehmensprozesse nicht abgebildet werden. Anpassungen und Erweiterungen der Systeme sind aufgrund heterogener Datenmodelle kompliziert und führen zu stark individualisierter Software mit Nachteilen in Betrieb und Wartbarkeit.
Ein entscheidender Erfolgsfaktor ist es, die Systemlandschaft zu modularisieren: Funktionalitäten werden in prozessual und aufgabenbezogen sinnvolle Funktionsmodule geclustert und Unternehmen nutzen jeweils die für ihre individuelle Auftragsabwicklung benötigte systemische Unterstützung.
Statt großer monolithischer Systeme werden also nur die tatsächlich benötigten Module eingesetzt. Die Funktionen innerhalb der Module weisen eine hohe Kohärenz auf, während Module untereinander eher lose gekoppelt sind. Durch eine geschickte Gestaltung und Orchestrierung der Module entsteht eine Systemlandschaft, in der keine Funktionsüberschneidungen vorliegen und die Datenhoheit in den Modulen klar definiert ist.
Unternehmen der produzierenden Industrie sind mit einem dynamischen und immer komplexeren Umfeld konfrontiert. Daraus resultiert, dass Prozesse sich verändern und damit auch eine Anpassung der bestehenden IT-Systemlandschaft notwendig wird.
Zusätzlich bedarf es einer passgenauen und durchgängig integrierten Umsetzung der IT-Systemlandschaft, um weiterhin die steigende Komplexität zu beherrschen. Beides ist heute nur schwer umsetzbar, da die Implementierung von monolithischen Systemen genau in den genannten Bereichen Lücken aufweist. IT-Systemlandschaften müssen zukunftsfähig gestaltet werden – Modularisierung ist dabei der Schlüssel zum Erfolg!
Companies in the manufacturing sector are confronted with an increasingly dynamic environment. Thus, corporate processes and, consequently, the supporting IT landscape must change. This need is not yet fully met in the development of information systems. While best-of-breed approaches are available, monolithic systems that no longer meet the manufacturing industry's requirements are still prevalent in practical use. A modular structure of IT landscapes could combine the advantages of individual and standard information systems and meet the need for adaptability. At present, however, there is no established standard for the modular design of IT landscapes in the field of manufacturing companies' information systems. This paper presents different ways of the modular design of IT landscapes and information systems and analyzes their objects of modularization. For this purpose, a systematic literature research is carried out in the subject area of software and modularization. Starting from the V-model as a reference model, a framework for different levels of modularization was developed by identifying that most scientific approaches carry out modularization at the data structure-based and source code-based levels. Only a few sources address the consideration of modularization at the level of the software environment-based and software function-based level. In particular, no domain-specific application of these levels of modularization, e.g., for manufacturing, was identified. (Literature base: https://epub.fir.de/frontdoor/index/index/docId/2704)
Industrie 4.0 umfasst nicht nur hochautomatisierte Maschinen und High-End-Technologien, sondern auch eine große Menge Daten und die dazugehörigen IT-Systeme. Die DFA Demonstrationsfabrik Aachen GmbH bietet einen Raum, in dem die abstrakten Industrie-4.0-Konzepte im realen Betrieb umgesetzt und präsentiert werden. Somit steht in der DFA Industrie 4.0 „zum Anfassen“ bereit. Nun wurde ein weiterer Usecase umgesetzt: Zusammen mit dem Kölner Unternehmen ONIQ wurde in der bereits bestehenden Infrastruktur die Industrial-Process-Mining-Software IQ|A implementiert, um Prozesse transparent zu machen und automatisiert zu analysieren.
Based on a systematic literature review, different approaches to modularization of IT system landscapes were analyzed. This publication contains the metadata of the literature analysis, the initial set of relevant publications, the documentation of the filtering and screening process of the literature search, and the final set of publications. For the analysis of the final set of publications, please refer to the related publication Junglas et al., "Towards A Modular IT Landscape For Manufacturing Companies" (2023) (which can be found here in this repository or under DOI 10.15488/1530210.15488/15302).
iP4MoVE
(2023)
In dem Projekt ‚iP4MoVE‘ (Intelligente Plattform für E-Mobilität und Vernetzung von Energieinformationen) wurde eine Intelligente, datenbasierte Plattform entwickelt, die es ermöglicht, den E-Mobilitätssektor mit innovativen Energiequartieren zu koppeln.
Die Plattform bildet gemeinsam mit einer kontextbasierten Applikation die Grundlage für die Vermittlung zwischen den Energieinformationen, also dem Energieangebot und der Energienachfrage, sowie dem echtzeitfähigen Austausch zwischen Elektrofahrzeugen und -quartieren bzw. der Verfügbarkeit von Ladestationen innerhalb und außerhalb eines Quartiers. Das Forschungsprojekt stellt einen wichtigen Beitrag zur ökologischen und ökonomischen Gestaltung der Elektromobilität, mit dem Fokus auf den Straßengüterverkehr, und der nachhaltigen Quartiersbildung dar. Es wird dazu beigetragen, dass durch die Integration regenerativer Energiequellen und Speichertechnologien Treibhausgasemissionen reduziert werden. Wichtige Bestandteile dessen sind die Ermittlung des optimalen Elektrifizierungsgrads im Lastverkehr und die Bestimmung des ressourcenoptimalen Einsatzes von Transporten und Logistikketten. Die prototypische Umsetzung des Vorhabens zeigt exemplarisch synergetische Potenziale, insbesondere am Standort NRW, auf und bildet einen Baustein für eine Smarte Mobilität (Mobilität 4.0).
Künstliche Intelligenz (KI) hat als Technologie in den vergangenen Jahren Marktreife erlangt. Es existiert eine Vielzahl benutzerfreundlicher Produkte und Services, welche die Anwendung von KI im Alltag und im Unternehmen vereinfachen. Die Herausforderung, vor denen Anwendende, gerade im betriebswirtschaftlichen Kontext, stehen, ist nicht die technische Machbarkeit einer KI-Applikation, sondern deren organisatorisch und rechtlich zulässige Gestaltung. Zu einer zunehmenden Dynamik in der Gesetzgebung kommt ein gesellschaftliches Interesse an der Kontrolle und Transparenz über die für KI-Modelle erhobenen Daten. Die Diskussion über Datensouveränität im geschäftlichen und privaten Alltag rückt mehr und mehr in das Zentrum der öffentlichen Aufmerksamkeit.
Datenbasierte KI-Anwendungen stehen damit in einem Spannungsfeld zwischen den Potenzialen, die das Erheben und Teilen von Daten über Unternehmensgrenzen hinweg bietet, und der Herausforderung, die Datensouveränität der involvierten Personen zu wahren. Die vorliegende Studie soll erstens über die Auswirkungen der Datensouveränität und die damit verbundenen aktuellen und kommenden Regularien auf KI-Anwendungsfälle aufklären. Dafür wurden Expertinnen und Experten aus den Bereichen Recht, KI- und Organisationsforschung befragt. Zweitens zeigt die Studie Potenziale und Best Practices von KI-Anwendungsfällen mit überbetrieblichem Datenaustausch auf. Dafür wurden Fallstudien in Unternehmen durchgeführt, die bereits erfolgreich Datenaustausch in ihre Geschäftsmodelle integriert haben, um ihre KI-Applikationen zu betreiben und zu verbessern.
Um die Energiewende in Deutschland voranzutreiben, werden alternative Speichermedien und Antriebsstoffe benötigt. Grüner Wasserstoff, der mit Energie aus regenerativen Quellen erzeugt wird, spielt dabei eine tragende Rolle. Der nationale Wasserstoffbedarf bis 2030 beträgt dabei 5 Gigawatt Elektrolyse-Kapazität, sodass eine schnelle Steigerung
der Kapazitäten benötigt wird. Um das zu erreichen, sollen Elektrolyseurproduzenten wie Siemens Energy bei einem schnellen Ausbau ihrer Kapazitäten unterstützt werden. Im Projekt „SEGIWA – Serienproduktion von Elektrolyseuren im Gigawatt-Bereich” sollen Grundlagen erarbeitet werden, die SILYZER 300®-Serie von der manuellen Fertigung in die Serienfertigung im Gigawattbereich zu überführen. Im Sinne der nationalen Wasserstoffstrategie soll somit ein reibungsarmer Markthochlauf erreicht werden. Ein Fokus liegt hierbei auf der Konzeption und Implementierung weitgehend automatisierter Produktionsprozesse sowie deren Verknüpfung in einem übergeordneten Produktionskonzept. Zur Sicherstellung eines schnellen Produktionshochlaufs bei hoher Effizienz wird ein stufenweise skalierbares Fabriksystem konzipiert. Innerhalb des Produktionskonzepts werden die einzelnen Fertigungs- und Montageprozesse durchgängig digital abgebildet und ein synchronisierter Informationsfluss aufgebaut. Über das Manufacturing-Execution-System (MES) und die digitale Infrastruktur werden die Planung, die Steuerung, der Betrieb und die Optimierung
der Produktion im Zusammenspiel mit dem digitalen Zwilling der Elektrolyseure realisiert. Das FIR entwickelt dabei Konzepte zur Prozesskontrolle und Qualitätssicherung durch die digitale Vernetzung in der Fertigung. Die Kernaspekte zur durchgängigen, digitalen Synchronisation der Produktionsprozesse bilden das MES, Automatisierung und digitale Zwillinge der Produkte. So soll das Ziel der Sicherstellung einer wirtschaftlichen und effizienten Serienfertigung der Wasserelektrolyseure am Hochlohnstandort Deutschland erreicht werden.
Die Siemens Energy AG verfügt über 80 Produktionsstandorte auf der ganzen Welt. Die IT-Systemlandschaft in der Produktion ist – wie in gewachsenen Strukturen üblich – sehr heterogen. Folgerichtig stellt sich das übergeordnete Ziel, diese IT-Systemlandschaften zu harmonisieren. Dabei ist es unumgänglich, die unterschiedlichen Anforderungen aus den verschiedenen Unternehmensbereichen zu berücksichtigen. Nur so können die übergeordneten Effizienzgewinne mit einer Harmonisierung erreicht werden. Die Verbindung der Expertise von FIR und Siemens Energy war hier das Erfolgsrezept.