Was versteht man unter Smart Operations?

In den nächsten fünf Jahren sind weltweit beispiellose Veränderungen in Betriebsanlagen zu erwarten. Angesichts des Wettbewerbsdrucks und des Arbeitskräftemangels werden die Hersteller noch mehr ihrer Abläufe automatisieren und radikal neue Produktlinien und Markteinführungskonzepte entwickeln. Der Schlüssel zu diesem Fortschritt liegt in der Fähigkeit der Hersteller, ...

• Betriebsdaten in Echtzeit mit Geschäftsdaten zu verknüpfen.
• KI-basierte Datenanalysen anzuwenden, um Erkenntnisse zu gewinnen, und Empfehlungen zugeben.
• eine stärkere Automatisierung der Lieferketten und der Fertigung voranzutreiben.
• ihren Mitarbeitern Echtzeitinformationen bereitzustellen, damit diese intelligente und zeitnahe Entscheidungen zur Umsetzung treffen können.

Die Fabrik von morgen wird Daten von vernetzten Geräten, der Belegschaft und der Lieferkette kombinieren, um Empfehlungen in Echtzeit bereitzustellen, die Produktion ohne menschliches Eingreifen anzupassen und Talente für höherwertige Arbeiten freizusetzen.

Willkommen bei Smart Operations.

Was versteht man unter Smart Operations?

Smart Operations kombinieren die Informationstechnologie (IT) und Operational Technology (OT) eines Herstellers mit künstlicher Intelligenz (KI) und schaffen so einen kontinuierlichen Feedbackloop, der zur Verbesserung der Abläufe beitragen kann.

OT-Daten von Fertigungslinien, Spezialausrüstungen und Internet of Things-(IoT-)Sensoren vermischen sich mit IT-Daten aus Manufacturing Execution Systems (MES), Enterprise Asset Management-(EAM-)Systemen und Anwendungen für Finanzen, Personalwesen, Vertrieb, Marketing und die Lieferkette. Die kombinierten Daten werden mithilfe von KI analysiert, und die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden in Systeme eingespeist, die den Betrieb automatisch anpassen. Dieser kontinuierliche Feedbackloop sorgt für eine Automatisierung des Produktionsprozesses und trägt zur Steigerung der Effizienz sowie zur kontinuierlichen Verbesserung bei.

Wichtigste Erkenntnisse

• Smart Operations überbrücken die Kluft zwischen den OT-Systemen, die die Fabriken und Fertigungslinien eines Herstellers betreiben, und den IT-Systemen, die das übrige Unternehmen steuern.
• Daten aus dem gesamten Unternehmen werden kombiniert und mithilfe von KI-basierten Analysen analysiert.
• Smart Operations können auch einfache Aufgaben automatisieren, wie z. B. die Zusammenfassung von Reparaturarbeiten, sodass Mitarbeiter mehr Zeit für hochwertigere Aufgaben haben.
• Ein derartiger Automatisierungsgrad ist nur durch die Anwendung von KI-basierten Analysen auf einheitliche Daten möglich.

Smart Operations erläutert

In den meisten Fertigungsunternehmen sind IT und OT voneinander getrennt. Die IT umfasst in der Regel die Software und Hardware, die für den Betrieb des Unternehmens und die Sicherung der Daten in den Bereichen Finanzen, Beschaffung, Vertrieb, Marketing, Personalwesen, MES und Lieferkette verwendet werden. OT umfasst in der Regel die Systeme und Maschinen, die Fabriken und Fertigungslinien betreiben: Supervisory Control and Data Acquisition-(SCADA-)Systeme, speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Roboter, digitale Zwillinge, Sensoren und IoT-Systeme.

Smart Operations überbrücken die Kluft zwischen IT und OT. Wenn Daten über Maschinen, Teile, Fertigungslinien, Rohstoffe und Endprodukte mit Daten aus dem Finanzwesen, der Beschaffung, der Lieferkette und anderen Geschäftssystemen kombiniert werden, können Fertigungsunternehmen Produktionsengpässe erkennen und mindern, Manager vor möglichen Maschinenausfällen warnen und Sensordaten verwenden, um die Performance von Teilen und Endprodukten zu verbessern. Beispielsweise können Unternehmen, die Autohersteller mit Bauteilen beliefern, Sensordaten ihrer Produkte erfassen, um deren Performance unter realen Bedingungen zu ermitteln.

Funktionsweise von Smart Operations

Smart Operations beginnen mit der Erstellung eines digitalen Zwillings, einer virtuellen Darstellung der Fertigungslinie, die auf den Monitoren der Arbeitsstationen oder mobilen Geräten angezeigt wird. Um den digitalen Zwilling zu erstellen, werden an den Fabrikanlagen Sensoren angebracht, die für die Montage von Produkten verwendet werden, z. B. an Fräsmaschinen, Schweißstationen, Drehbänken und Roboterarmen. Sensoren können auch am fertigen Produkt sowie an den Komponenten angebracht werden, die zur Herstellung der Produkte verwendet werden. Der digitale Zwilling erfasst Informationen von diesen Sensoren – Daten wie Umdrehungen pro Minute, Temperaturen, Durchsatz und Stabilität von Maschinen – und zeigt sie auf einem „visuellen Explorer“ an, der Mitarbeitern und Vorgesetzten einen Überblick über die Fabrikhalle aus der Vogelperspektive gibt. Der visuelle Explorer macht die Mitarbeiter auf mechanische Probleme aufmerksam, z. B. auf eine wackelnde Drehmaschine oder einen Roboterarm, der sich außerhalb der festgelegten Parameter bewegt.

Diese Konzepte sind Unternehmen vertraut, die Indusrtie 4.0-Praktiken eingeführt haben, einschließlich Smart Manufacturing und Smart Factories, wobei Smart Operations noch weitergehen.

Bei Smart Operations nimmt KI Informationen (die in OT-Systemen enthalten sind) aus der Smart Factory auf, analysiert sie und sendet Warnmeldungen an die IT-Systeme, die das Unternehmen am Laufen halten. Diese Warnungen können wiederum automatisch kompliziertere Aufgaben auslösen, die ohne KI ein menschliches Eingreifen erfordern würden. Beispiele hierfür sind autonome Produktionsanpassungen oder Aufgaben im Personalwesen, wie die Sicherstellung, dass Techniker und Bediener über die richtigen Zertifizierungen verfügen, um die ihnen zugewiesene Arbeit auszuführen.

Smart Operations schaffen einen autonomen Feedbackloop des „Erkennens, Reagierens, Entscheidens und Handelns“, der die Fertigung in Richtung „Lights-out“-Betrieb bewegt. Das Erfassen, Kombinieren und Interpretieren von Betriebsdaten zur Ausführung komplexer Aufgaben ist nur mit der Leistungsfähigkeit von KI-basierten Analysen auf einer einheitlichen Cloud-Plattform möglich.

Eigenschaften von Smart Operations

Zu den Smart Operations gehört eine einzige Benutzeroberfläche, die alles bietet, was die Bediener zur Ausführung ihrer Arbeit benötigen. Dieses Setup kann sogar herkömmliche Fertigungsausführungssysteme ersetzen, bei denen es sich oft um Punktlösungen handelt, die sich nicht gut in andere Unternehmenssysteme integrieren lassen.

Smart Operations haben vier Hauptmerkmale.

• Vernetzt: Vom Entwurf bis zur Fabrikhalle erfordern Smart Operations einen einzigen „digitalen Faden“, der Daten aus verschiedenen Umgebungen und Phasen im Lebenszyklus eines hergestellten Produkts zusammenführt. Diese Konnektivität gibt Mitarbeitern und Managern einen Einblick in die Produktionsabläufe, die in der physischen Welt stattfinden.
• Einheitlich: Bei Smart Operations werden die Daten für eine Fertigungsaufgabe (z. B. ein Arbeitsauftrag) mit dem Geschäftsvorgang (z. B. ein Kundenauftrag) verknüpft, der sie erzeugt hat. Smart Operations nutzen ein einziges Datenmodell, um Geschäfts- und Produktionsdaten zu vereinheitlichen und so sicherzustellen, dass Aufträge nach den richtigen Spezifikationen gefertigt werden, um die Nachfrage der Kunden zu befriedigen.
• Intelligent: Smart Operations nutzen KI-basierte Datenanalysen, um beispiellose Erkenntnisse in Bereichen wie Qualitätssicherung und -kontrolle, Leistungsfähigkeit der Fertigungslinie, Performance der Endprodukte und Verfügbarkeit von Anlagen vor Ort (wie etwa einem geleasten Flugzeug oder einem Kommunikationsturm) zu liefern.
• Automatisiert: Durch Smart Operations können von vorgelagerten Prozessen veranlasste Änderungen (wie etwa geänderte Auftragsprioritäten oder Produktionspläne) rasch in der Fabrikhalle umgesetzt werden. Umgekehrt können Probleme wie fehlerhafte oder ausgefallene Geräte schnell identifiziert und zur Beeinflussung vorgelagerter Geschäftsprozesse (wie Planung und Wartung) genutzt werden. Dies steigert die Produktivität und hilft den Mitarbeitern, intelligentere Entscheidungen zu treffen.

Geschäftliche Vorteile von Smart Operations

Hersteller können sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, indem sie ihren Mitarbeitern die richtigen Daten und Erkenntnisse zur richtigen Zeit zur Verfügung stellen. Smart Operations können das Engagement der Mitarbeiter steigern, sodass sie sich auf Verbesserungen konzentrieren können, die einen größeren Wert für das Unternehmen schaffen. Zu den Vorteilen von Smart Operations gehören:

• Verbesserung der betrieblichen Gesamtleistung. Die kontinuierliche Überwachung und der Feedbackloop von Smart Operations helfen den Herstellern, die Produktivität zu steigern, die Qualität zu verbessern, die Transparenz der Produktion zu erhöhen und die Produktionsleistung zu fördern.
• Bessere Personalbeschaffung und -bindung. Die meisten Menschen wollen in einem Unternehmen arbeiten, in dem sie etwas bewirken und auch dort bleiben können. Durch die Automatisierung von einfachen Aufgaben können sich die Mitarbeiter auf die Lösung größerer Probleme konzentrieren und sind dadurch stärker eingebunden.
• Resilientere Lieferketten. Durch die Anwendung von KI-basierten Analysen auf OT- und IT-Daten können Lieferkettenmanager automatische Warnungen über potenzielle Arbeitsunterbrechungen erhalten und darauf reagieren, indem sie Pläne, Lieferanten oder die Logistik schnell ändern.
• Weniger Risiken und geringere Kosten. Die Anpassung der Produktion an die Angebots- und Nachfragesignale bleibt für viele Hersteller eine Herausforderung. Gleichzeitig erschweren steigende Material-, Arbeits- und Gemeinkosten die Aufrechterhaltung der Gewinnspannen. Smart Operations können das Nachfragerisiko verringern, da die Manager der Lieferkette schneller auf mögliche Störungen aufmerksam gemacht werden und schnell reagieren können, um alternative Vorkehrungen zu treffen. Smart Operations können durch einen höheren Automatisierungsgrad die Kosten senken (und damit die Gewinnspannen erhöhen).
• Schnelleres Wachstum. Durch Smart Operations wird die Kapazität maximiert, sodass der Hersteller mehr Produkte schneller herstellen und so die steigende Nachfrage decken kann. Wenn ein Hersteller zum Beispiel ein neues Geschäftsmodell unterstützen möchte, wie das Hinzufügen von Anpassungsservices zu bestehenden Produkten, kann Smart Operations die Automatisierung bieten, die erforderlich ist, um kundenspezifische Aufträge schneller und genauer zu produzieren und vorherzusagen, wann das Produkt gewartet werden muss.
• Integrierte Nachhaltigkeit. Der kontinuierliche Feedbackloop von Smart Operations hilft dem Unternehmen, seine Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und schnell Korrekturmaßnahmen zu ergreifen, wenn die Gefahr besteht, dass es seine Ziele verfehlt. Zu den Nachhaltigkeitszielen der Hersteller gehören die Reduzierung des Energieverbrauchs und des Verbrauchs natürlicher Ressourcen, die Verringerung der negativen Umweltauswirkungen ihrer Produkte sowie die Verbesserung der Mitarbeiter- und Produktsicherheit.

Herausforderungen im Bereich „Smart Operations“

Die größte Herausforderung für Smart Operations besteht darin, dass IT und OT eines Herstellers oft von verschiedenen Abteilungen verwaltet werden, die jeweils ihre eigenen Prioritäten haben. Diese Abteilungen betreiben möglicherweise sogar unabhängige Netzwerke sowie Beschaffungs- und Budgetierungsprozesse. Weitere Herausforderungen sind

• Legacy-Anwendungen, die normalerweise On-Premises ausgeführt werden und ausnahmslos stark angepasst waren, mittlerweile jedoch veraltet sind und Änderungen am zugrunde liegenden Code erfordern. Der technische Aufwand, der für diese Änderungen erforderlich ist, verlangsamt das Innovationstempo.
• Hersteller haben Schwierigkeiten, ihr MES mit dem oben beschriebenen „digitalen Faden“ zu verbinden. Häufig verlassen sie sich auf Punktlösungen, die von verschiedenen Gruppen im Unternehmen unabhängig voneinander ausgewählt werden. Dieser Wildwuchs an Systemen erhöht die Komplexität und erschwert die Optimierung und Automatisierung der Abläufe.
• Lösungen, die isoliert voneinander arbeiten. So ist beispielsweise das Produktlebenszyklusmanagement, in dem der größte Teil des Produktdesigns und der Entwicklung stattfindet, nicht gut am MES angebunden und verlangsamt Verbesserungen am Endprodukt.
• Die Wartung erfolgt unabhängig vom Betrieb, wodurch die Planung ineffizient wird und die Betriebszeit von an Kunden verkauften oder vermieteten Anlagen (z. B. Baumaschinen) verkürzt wird.
• IT- und OT-Systeme, die komplizierte, inkonsistente Benutzeroberflächen verwenden, die darauf ausgelegt sind, das System zu füttern, anstatt die Bedürfnisse der Benutzer zu erfüllen. Sie stehen den Mitarbeitern im Weg, anstatt ihnen zu helfen, ihre Arbeit besser und schneller zu erledigen.

Zukunft von Smart Operations

Die Konzepte der Smart Operations können auch außerhalb der Fertigung angewendet werden. Der eng verwandte Bereich der Wartung kann beispielsweise von denselben Fähigkeiten profitieren, etwa bei der Vorhersage möglicher Maschinenausfälle und der Entsendung von Reparaturteams, um dies zu verhindern. Die von Anlagen im Feld (wie etwa Mobilfunkmasten und Düsentriebwerken) eingespeiste Daten können genutzt werden, um diese Anlagen zu verbessern und ihre Verfügbarkeit zu erhöhen.

Auch andere produktorientierte Branchen können Ideen für Smart Operations auf ihre Lieferketten anwenden. Im Gesundheitswesen beispielsweise können durch die Anbringung von RFID-Etiketten an medizinischem Material sowie den Einsatz von automatischer Auffüllung und robotergestützter Kommissionierung erhebliche Arbeits- und Kosteneinsparungen erzielt und gleichzeitig die Ergebnisse für die Patienten verbessert werden. Oder ein Energieversorgungsunternehmen kann mithilfe eines digitalen Zwillings eine Explosionsansicht aller Einzelteile eines defekten Transformators erstellen, genau erkennen, welches Teil defekt ist, ein Reparaturteam entsenden und sogar eine Bestellung für Ersatzteile generieren.

Mit Oracle in eine intelligentere Zukunft

Oracle bietet eine integrierte Suite von cloudbasierten Fertigungsanwendungen. Oracle Smart Operations bietet eine Reihe neuer Funktionen, die in Oracle Cloud Supply Chain & Manufacturing integriert sind. Die neuen Funktionen tragen dazu bei, die Betriebsleistung zu steigern und helfen der Belegschaft, intelligente und zeitnahe Entscheidungen zu treffen. Außerdem werden Echtzeit-Betriebsdaten mit Geschäftsdaten und erweiterten Analysen kombiniert, um Empfehlungen auszusprechen, Prozesse zu vereinfachen und die Automatisierung in der gesamten Lieferkette und Fertigung zu erhöhen.

Die Oracle Suite von Cloud-Anwendungen verfügt über ein einheitliches Datenmodell, das die für die Verbindung von IT und OT erforderliche einheitliche Architektur bereitstellt. Darüber hinaus erweitert Oracle sein Portfolio an Cloud-Anwendungen um generative KI-Funktionen. Oracle Lösungen für die industrielle Fertigung bieten Fertigungsunternehmen in Verbindung mit der Datenanalyselösung von Oracle tiefe Einblicke, automatische Warnmeldungen, ein hohes Maß an Prozessautomatisierung und eine intuitive Benutzeroberfläche, die die Arbeit der Mitarbeiter erleichtern soll.

Smart Operations – Häufig gestellte Fragen

Was versteht man unter Smart Operation?
Eine Smart Operation nutzt Betriebs- und Geschäftsdaten in großem Umfang, um Mitarbeiter auf Situationen aufmerksam zu machen, die ihrer Aufmerksamkeit bedürfen, und um Aufgaben zu automatisieren, die früher einen menschlichen Eingriff erfordert hätten. Es handelt sich um einen autonomen Feedbackloop aus Wahrnehmen, Reagieren, Entscheiden und Handeln.

Was sind die fünf wesentlichen Elemente intelligenter Betriebsabläufe?
Die fünf wesentlichen Elemente sind ein digitaler Faden, der Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnologie (OT) verbindet; Arbeitsstationen, die Mitarbeiter auf potenzielle Probleme aufmerksam machen und Verbesserungen empfehlen; eine für Mitarbeiter intuitive Benutzeroberfläche; ein einheitlicher Satz von Cloud-Technologien auf einem einzigen Datenmodell; und KI-basierte Analysen, die über die verbundenen IT- und OT-Daten gelegt werden.

Was versteht man unter Smart Operations Management?
Smart Operations Management ist der Bereich der Verwaltung und Verbesserung intelligenter Abläufe, mit dem Ziel, komplexe Aufgaben zu automatisieren, die früher menschliches Eingreifen erfordert hätten. Es handelt sich um einen Schritt in Richtung autonomer „Lights-out“-Fertigungsabläufe.

Was ist ein Beispiel für Smart Manufacturing?
Ein Beispiel für Smart Manufacturing ist eine Fertigungslinie, die Sensoren an den Geräten, Maschinen und Komponenten verwendet, die zur Herstellung des Endprodukts eingesetzt werden. Diese Sensoren übermitteln Daten an die Mitarbeiter der Fertigungslinie und machen sie beispielsweise auf mögliche Probleme der Linie aufmerksam (wie etwa eine kurz vor dem Ausfall stehende Maschine).

Ist Industrie 4.0 gleichbedeutend mit Smart Manufacturing?
Nein. Smart Manufacturing ist eine Komponente von Industrie 4.0. Weitere Komponenten sind Smart Maintenance, intelligentes Lieferkettenmanagement, vernetzte Logistik, Drohnen, Robotik und Cybersicherheit.