Industrie 4.0: Wie der CFX IIoT Standard des IPC das Spielfeld nivelliert

Die Einführung des IPC CFX (Connected Factory Exchange) Standards für IIoT war zweifellos der Katalysator für die lang erwartete Industrie 4.0-Revolution. Dieser Standard ermöglicht es nun der gesamten Branche sich einzubringen, Prozesse oder Produkte zu untersuchen und von der Industrial IoT Umgebung zu profitieren, welche vom neuen IPC CFX gesteuert wird.

Wenn wir das Industrial IoT mit dem Ausbau von Straßen verglichen, dann wäre es so, als würden Pfade und Schotterstraßen durch gepflasterte Straßen und Autobahnen ersetzt, was zusätzlich die Weiterentwicklung von Hochleistungsfahrzeugen erleichtern würde. Heutzutage hat jeder unterschiedliche Ansprüche und Bedürfnisse, wenn er sich für ein Fahrzeug entscheidet. Es gibt eine Vielzahl an Ausstattungen und Fahrzeugarten, um den mannigfaltigen Ansprüchen der Käufer gerecht werden zu können. Die einzige Sache, die wir alle gleichermaßen von unseren Autos erwarten, ist, dass sie ordnungsgemäß funktionieren, wenn wir damit unterwegs sind. Auf der gleichen Prämisse basieren auch IoT-Lösungen. Viele IoT-Lösungen werden entwickelt, um bestimmte Geschäftsanforderungen, die auf derselben IoT-Basis basieren, zu erfüllen, unabhängig von Geschäftsziel, Größe oder Budget eines Unternehmens. Autos können sowohl länger als auch schneller fahren und mehr Gewicht transportieren als Pferde oder Karren, daher haben sich die Erwartungen grundsätzlich verändert. Der Industrial IoT Standard CFX ist im Rahmen dessen, was erreicht werden kann, eine grundlegende Neuerung, er ist nicht nur ein schnelleres Pferd oder ein Karren mit mehr Rädern, er ist eine wahre Revolution.

Alle drei wesentlichen Elemente einer "Plug-and-Play"-IoT-Kommunikationslösung, das Protokoll, das die sichere Verbindung (AMQP v1.0) ist, das Verschlüsselungsverfahren, mit dem die Daten in Nachrichten dargestellt werden (JSON), und auch die Definition des Nachrichteninhalts sind als Benchmark im Connected Factory Exchange (CFX) des IPC enthalten. CFX wurde speziell für die einfache Verbindung und Kommunikation zwischen Maschinen in der Werkstatt entwickelt, ohne dass dafür eine Lizenz oder Middleware erforderlich ist. CFX-basierte Industrie 4.0 Lösungen werden von Maschinenherstellern, Lösungsanbietern und selbst internen Entwicklungsteams angeboten, welche die Lösungen einfach erweitern können.

Mit nur einer einzigen CFX-Schnittstelle können Maschinenhersteller sämtliche Kunden begeistern, da mehrere kundenabhängige Datenausgaben nicht mehr unterstützt werden müssen. Zusätzlich können Lieferanten über dieselbe CFX-Schnittstelle Daten von allen anderen Produktionsmaschinen und -stationen erfassen, einschließlich Informationen auf Werksebene. Zum allerersten Mal ist nun jeder Maschinenprozess “digital sichtbar”, einschließlich Änderungen von Arbeitszuweisungen, dem Status und dem Zustand der Linie und zwar vor- und nachgelagert, der Verfügbarkeit und Zuordnung von Materialien, dem digitalen Produktmodell, Verfügbarkeit von Ressourcen etc. Anstatt zu sagen, “wenn ich das nur gewusst hätte”, z.B. wenn Materialien mit unerwarteten Lieferformen oder Rotationen eingehen oder ungeplante Wartungen die Linie behindern oder ein unvorhergesehener Rüstwechsel stattfindet, für den viele Materialien vorbereitet werden müssen oder der zu ineffizienten Maschinenprogrammen führt, stellt CFX jeder Maschine sämtliche Informationen zur Verfügung und schafft so ein beispielloses Maß an Optimierung. Die Maschinenoptionen werden als digitale Industrie 4.0-Mehrwertlösungen für die Optimierung eines größeren Produktmix, aktivem Qualitätsmanagement, verbesserter Flexibilität, der schnelleren Einführung neuer Produkte usw. angeboten. CFX kann neben Maschinen auch andere Prozesse unterstützen, wie beispielsweise kundenspezifische Funktionstester, manuelle Montage, Inspektionen, Testbetrieb und Transaktionen. Die Maschinen können problemlos mit Prozessen verbunden werden, die von internen Entwicklerteams erstellt wurden. Bei einer Integration in CFX entstehen nur minimale Entwicklungskosten, da IPC CFX SDK derzeit verfügbar ist.

Die Entschlüsselung von Daten aus vielen unterschiedlichen Maschinen oder von unterschiedlichen Anbietern, sei es, dass sie direkt aus den Maschinen gezogen werden oder Middleware zum Einsatz kommt, ist für sämtliche Lösungsanbieter, wie ERP, MES, MOM & andere, ein Problem. Ältere Maschinenschnittstellen können problematisch sein, da sie neben den bereits komplexen Konvertierungen und unvorhergesehenen Verschiebungen der Daten selbst lediglich eine bestimmte und begrenzte Datenmenge bereitstellen. In vielen Fällen wurde diese Definition bereits vor vielen Jahren von Maschinenbauern festgelegt. Aber diese waren eben keine Wahrsager und konnten voraussehen, was Kunden wollen und wie sich Industrie 4.0 digital erfolgen. Kritische Entscheidungen im operativen Produktionsmanagement, wie neue Produkteinführungen, Auftragsanpassungen oder Liefermengen können innerhalb von Minuten, wenn nicht sogar Sekunden anstelle von Tagen mit mehreren Meetings und Anrufen, getroffen werden, um die Verfügbarkeit von Materialien zur rechten Zeit am rechten Ort zu gewährleisten. Die Maschinen arbeiten fehlerfrei und es besteht kein Bedarf mehr an zusätzlichen Fertigwarenbeständen. In Management-Meetings kann nie mehr gesagt werden “wenn wir das nur gewusst hätten“. Fabriken, die auf Basis von CFX digitalisiert sind, können eine wesentliche größere Produktvielfalt bewältigen und gleichzeitig effektiv höhere Erträge realisieren und in Konsequenz zu sehr schlanken, hochleistungsfähigen Fertigungsbetrieben werden. Zusätzlich bietet das digitale Modell automatisierte Konformitätsdokumentation, sichert die Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen, beinhaltet umfangreiche Dokumentationen zur digitalen Rückverfolgbarkeit mit aufschlussreichen und nützlichen Daten, die in der Cloud gehostet werden damit Unternehmensanalysen das künftige Geschäftswachstum unterstützen.

Fertigungsbetriebe jeder Größenordnung können nun branchenunabhängig von der CFX-Digitalisierung profitieren. Industrie 4.0 Technologien, die auf CFX basieren, werden sich im täglichen Leben der Menschen immer weiterentwickeln und sich dabei als zuverlässig und konstant erweisen.