IIoT-Plattform Wie PTC und Evonik die Prozessindustrie digitalisieren

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Eng abgestimmt arbeiten Evonik und PTC an einer neuen Dimension der Digitalisierung für die Prozessindustrie. Eine Plattform für das industrielle Internet der Dinge ermöglicht die einfache und schnelle Erstellung von Applikationen.

Digitalisierung steht für eine neue Form von Plattformökonomie, für den orchestrierten, unternehmensübergreifenden Datenaustausch und für benutzerfreundliche Bedienoberflächen von passgenauen Anwendungen und Apps. Im Arbeitsleben kann die Digitalisierung freilich nur dann erfolgreich sein, wenn Prozesse Ende-zu-Ende gedacht werden, will heißen, über den gesamten Wertstrom medienbruchfrei ablaufen. Dazu bedarf es einen „digitalen roten Fadens“ (auch: Digital Thread), der sich durch die einzelnen Datenbanken („Silos“) zieht und die gespeicherten Informationen intelligent miteinander verknüpft.

Wie aber lassen sich zusätzlich die Datenströme aus dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) mit denen in unterschiedlichen Datenbanken abgelegten Informationen in einer von Tradition geprägten Branche effektiv so kombinieren, dass das Potenzial von Industrie 4.0 vollständig ausgeschöpft werden kann?

Digitalisierung der Prozessindustrie: Sprint oder Marathon?

Wie bei Evonik die Digitalisierung funktioniert

Tradition prägt die Businessprozesse

In der Spezialchemie und den belieferten Branchen sind Geschäftsbeziehungen fest etabliert, Forschung und Entwicklung sorgen in bewährter Manier für eine kontinuierliche Verbesserung von Produkten und deren Herstellung – von einem automatisierten Data-driven Business moderner Lesart ist man noch häufig weit entfernt. Doch der Spezialchemiekonzern Evonik will sich die digitalen Möglichkeiten zunutze machen, um so proaktiv die Zukunft zu gestalten. Es gilt innovative Lösungen zu schaffen, von denen das eigene Kerngeschäft und die Kunden profitieren.

Digitale Transformation der Prozesse

Bereits 2016 wurde bei Evonik eine ganzheitlich durchdachte Digitalisierungsstrategie auf den Weg gebracht und kontinuierlich weiterentwickelt. Ein Aspekt dabei ist die digitale Transformation der Prozesse rund um die Produktion. Hierzu werden digitale Lösungen entwickelt, getestet und im großen Stile zur Anwendung gebracht.

Eine derartige Weiterentwicklung eines Unternehmens hat viele organisatorische Facetten, sie ist aber insbesondere eine Frage der Einführung innovativer OT-Lösungen (OT: Operational Technology) und der Umsetzung neuer End-to-End-Ansätze. Der Konzern hat sich bei der Auswahl der Plattform für sein Industrial Internet of Things (IIoT) nach einem erfolgreichen Proof-of-Concept aus mehreren Gründen für die Thingworx-Technologie von PTC entschieden. Zum einen aufgrund des kundenorientierten Mindsets, der es ermöglicht, schnell gemeinsame Lösungen zu erzielen. Zum anderen, weil die IIoT-Plattform auf einer ausgereiften Technologie basiert und bereits in anderen Branchen erfolgreich angewendet wird. Thingworx zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Intuitives Modellieren von Schnittstellen: Neben Standards wie OPC-UA, Modbus oder ODBC werden insgesamt mehr als 150 Protokolle unterstützt.

• In kürzester Zeit zur Anwendung: Apps lassen sich bequem per Drag & Drop mit Rapid Application Builder erstellen.

• Skalierbares Datenmodell: Die skalierbare Datenmodellierung garantiert, dass die selbst erstellten Apps nutzbar sind für weitere Use Cases.

• Robust: PTC bietet ein regularienkonformes Data Security /Access Management und garantiert den sicheren Datenaustausch zwischen den -Apps.

Um die Umsetzung der Digitalisierung im produktionsnahen Umfeld kümmert sich beim Spezialchemiehersteller die Division Technology & Infrastructure. Sascha Hoch zeichnete verantwortlich für die Einführung von bei Evonik und gibt Einblicke in den aktuellen Stand der Implementierung: „Wir betrachten die IIoT-Plattform als einen elementaren Baustein einer umfassenden Digitalisierung rund um die Produktion, insbesondere für die Vernetzung isolierter Systeme entlang des Asset Lifecycles, also des Lebenszyklus von Produktionsanlagen, und der Nutzbarmachung von Daten in diversen Ausprägungen des digitalen Anlagenzwillings.“

Mittlerweile leitet Hoch im Konzern die sogenannte iOT Factory und ist dort mit seinem Team zuständig für die Schaffung und den Roll-out von meist auf Thingworx basierenden digitalen Lösungen für die aus dem Business im Produktionsumfeld identifizierten und priorisierten Anwendungsfälle. Hierzu gehören interaktive Dashboards, die Informationen aus verschiedenen Systemen in den Zusammenhang stellen und zur Produktionsoptimierung verfügbar machen, integrierte Lösungen zur Digitalisierung der Arbeitsschichten und für die papierlose Produktion, die Anbindung von Produktionsdaten und Feldsensorik für Machine Learning, Analytik und zur Ressourcen-Einsatzbestimmung.

Tradition trifft auf Moderne

Den Ausgangspunkt der Digitalisierung beschreibt der promovierte Physiker folgendermaßen: „Infolge der langen, verzweigten Konzernhistorie gibt es heterogen gewachsene Prozesse, Applikationen und Backend-Systeme. Unser Ziel ist, den Zugriff standortübergreifend auf alle Datenquellen ohne Medienbrüche zu ermöglichen, um Beziehungswissen weltweit aufzubauen und kontextbezogen zu visualisieren. Dies umfasst nicht nur die Digitalisierung von Applikationen entlang des Lebenszyklus’ einer Anlage, sondern auch die Orchestrierung von Daten aus der Supply Chain und ihren wertschöpfenden Beiträgen, um vollständige Transparenz zu erreichen.“

Um dies zu erreichen, wurden mehrere Initiativen auf den Weg gebracht, die die digitale Anlage mit ihren Komponenten, die Mitarbeiter (einschließlich Workflow Support), die Supply Chain (zum Beispiel End-to-End-Logistik von Zusatzstoffen) und den Kunden in den Mittelpunkt der Betrachtungen stellen. Hoch fügt hinzu: „Wir stehen vor der Herausforderung, Daten aus der Anlagenplanung dem Anlagenbetrieb in geeigneter Weise zur weiteren Nutzung zur Verfügung zu stellen.“

Und hier kommt das IIoT-Portfolio von PTC gerade recht, denn, so Hoch weiter: „Mit Thingworx sind wir in der Lage, die unterschiedlichen Datensilos der einzelnen Werke, Gewerke und Anwendergruppen miteinander zu verknüpfen und Applikationen zu schaffen, die Multidomänen-Prozesse ermöglichen und die Arbeit insgesamt effizienter machen.“

Dies geschieht nicht über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen einzelnen Datenquellen beziehungsweise Applikationen mit Excel-Export, wie es in der Vergangenheit üblich war, sondern hochintegriert per Middleware als Integration Layer. Thingworx hat damit den Vorteil, dass keine Schnittstellen für spezielle Applikationen aufwändig programmiert werden müssen. Vielmehr können Software-Bausteine intuitiv miteinander kombiniert werden. Evonik nutzt die Plattform so als Lösung zur vertikalen Integration der Bestandssysteme.

Ein roter Faden zieht sich durch Datensilos

„Bei Greenfield-Projekten sind wir sehr an der Harmonisierung von Datenmodellen interessiert“, sagt Sascha Hoch. Darüber hinaus sei es ein zentrales Business-Ziel, sukzessive alle relevanten Backend-Systeme an anzubinden und deren Daten konsolidiert über eine standardisierte Schnittstelle den Use Cases zur Verfügung zu stellen. Evonik hat eine Referenzarchitektur definiert, die das Zusammenspiel von Thingworx und einer anderen Cloud-Plattform regelt, wobei die Plattform bewusst bis auf weiteres On-Premises betrieben wird. „Für manche Anwendungen ist es nicht möglich, Daten in ein ausgelagertes Rechenzentrum zu senden“, erklärt dazu Hoch. Deswegen sei die On-Premises-Lösung die ideale Ergänzung zu cloudbasierten Anwendungen. Letztere eröffneten weitere Möglichkeiten der Skalierung, weil über die Cloud jede Menge an Compute-Power abgerufen werden könne.

Erste erfolgreiche Use Cases

Erste Apps wurden bereits erfolgreich im Unternehmen implementiert. So verbindet eine App ein digitales Checklisten-Tool für Betriebsrundgänge mit den Prozessinformationssystemen von Evonik. Unter anderem werden dabei aktuelle Anlageninformationen in Form einer Grafik an die Checkliste zurückgespielt. So können die Betriebsmitarbeiter während ihres Rundgangs Auffälligkeiten unmittelbar erkennen. Auch verschiedene Dashboard- und Support-Anwendungen stehen bereits zur Verfügung, die beispielsweise wichtige Indikatoren aus unterschiedlichen Datenquellsystemen berechnen und visualisieren. Das unterstützt Optimierungsmaßnahmen an den Anlagen und ermöglicht einen effizienteren Produktionsprozess.

Fazit: Wachsen und weiter erfolgreich sein

Die Implementierung schreitet bei Evonik Industries immer weiter fort. Inzwischen ist man in der Phase der operativen Umsetzung angekommen. Für beide Global Player hat die enge Partnerschaft große Bedeutung. Sie wird Auswirkungen auf die Ausgestaltung von Thingworx in der Zukunft haben. Daher ist Thomas Schiffer, Leiter Digitalisierung/Prozesse der Evonik-Division Technology & Infrastructure zum Mitglied des Product Advisory Board von PTC ernannt worden. In diesem Beirat berichten die Mitglieder über ihre Erfahrungen mit PTC-Standardsoftware-Lösungen und sprechen Empfehlungen aus, die zu der Verbesserung und Weiterentwicklung der Softwareprodukte von PTC beitragen. ●

* Dr. Bernhard D. Valnion ist Fachjournalist und Herausgeber von d1g1tal Agenda Magazin. Der promovierte Experimentalphysiker beschäftigt sich intensiv seit mehr als 20 Jahren mit Fragen der Digitalisierung für das Ingenieurwesen.

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