Software und Services von Siemens für die Digitale Fabrik Mit digitalem Zwilling zur Digital Enterprise dank Siemens - KEM

Software und Services von Siemens für die Digitale Fabrik

Mit digitalem Zwilling zur Digital Enterprise dank Siemens

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Siemens PLM Software ist inzwischen der wohl größte Anbieter von Industriesoftware, seit Kurzem einschließlich einer IoT Cloud-Plattform. Das Angebot umfasst beinahe alles, was die Industrie zur Digitalisierung ihrer Produkte und Prozesse – auch in Richtung auf das Internet der Dinge – benötigt. Gleichzeitig sieht sich das Unternehmen aber nicht mehr nur als Softwareanbieter für das Digital Enterprise.

Ulrich Sendler, unabhängiger Technologieanalyst und Autor in München

Im Kontext der vielfältigen Diskussionen zu Industrie 4.0 heißt es oft: Wir müssen die Menschen mitnehmen. Bei Siemens beruht diese Aussage auf der Erkenntnis, dass Digitalisierung mehr erfordert, als Teilprozesse in Silos zu digitalisieren. Eine zentrale Rolle spielt die horizontale Integration der Wertschöpfungskette. Die Transformation zu einem digitalen Unternehmen wird durch einen ganzheitlichen Ansatz sichergestellt, der alle Aspekte adressiert: Mitarbeiter und Organisation, Produkte und Produktion. Die Veränderung der Prozesse und zunehmend auch der Geschäftsmodelle der Kunden tritt in den Vordergrund. Dafür hat Siemens eine eigene Methode der Prozessberatung entwickelt.

Insgesamt hat das Unternehmen seit 2007 rund 10 Milliarden Euro allein in Firmenübernahmen investiert, die alle dasselbe Ziel hatten: Die Kunden sollen ihre gesamte Wertschöpfungskette durchgängig digitalisieren und horizontal integrieren können. Von der ersten Produktidee bis zur Analyse der Daten aus der Nutzung sollen Produkt, Fertigung und Dienstleistungen digitale Zwillinge bekommen. Diese Zwillinge sollen den gesamten Produkt- und Produktionslebenszyklus abbilden. Nur so können Industrieunternehmen schnell genug am Markt und die Produkte individuell und dennoch wie Massenware verkaufbar sein.

Systemgetriebene Produktentwicklung

Das Leitmotto, unter dem Siemens PLM smartes Engineering unterstützt, lautet System Driven Product Development. Vom Management der Anforderungen und der Gestaltung der Systemarchitektur über das Design und die Validierung bis hin zur physischen Realisierung steht das Gesamtsystem im Fokus. Das Systemmodell ist die logische Weiterentwicklung des mechatronischen Produktmodells, das bei Siemens-Kunden weit verbreitet ist.

Natürlich ist für die Systementwicklung das Management der Daten aus der Softwareentwicklung von zentraler Bedeutung. Hier hat das Unternehmen den renommierten Anbieter Polarion Software übernommen, dessen Schwerpunkt Application Lifecycle Management (ALM) beinhaltet.

Derzeit arbeiten die Forscher – und große Industriekonzerne – auf dem Gebiet virtueller Produktentwicklung an der Methode des Modellbasierten Systems Engineerings (MBSE). Erst kürzlich wurde von Prof. Dr. Martin Eigner, Institut für Virtuelle Produktentwicklung an der TU Kaiserslautern, sowie Urban August und Matthias Schmich von Siemens ein Whitepaper veröffentlicht, das diese Thematik adressiert: „Smarte Produkte erfordern ein Umdenken bei Produktstrukturen und Prozessen – Digitalisierung, Integration, Interdisziplinarität und Föderation“. Das Systemmodell muss das Produkt, seine Produktion und den Betrieb unterstützen. Darauf konzentriert sich Siemens PLM Software in der Weiterentwicklung seines Portfolios.

Im Mittelpunkt steht das PLM-System Teamcenter als Plattform für die multidisziplinäre Zusammenarbeit. Es sorgt für das Management aller zu einem Produkt oder System gehörenden Daten und ordnet ihre Beziehungen untereinander. Die umfassende Verwaltung von Produktdaten und ihrer Beziehungen ist auch die Voraussetzung dafür, dass Unternehmen erfolgreich die Daten von Partnern und Zulieferern in das Systemmodell integrieren können. Und es ist Voraussetzung dafür, dass Daten aus der Nutzung über das Internet zurück in die Unternehmensprozesse fließen können, um ganzheitlich durchgängige Prozessketten aufzubauen. Offenheit ist deshalb eines der wichtigsten Prinzipien für Siemens PLM.

Vom virtuellen zum realen Produkt

Gleichzeitig zielen sowohl Firmenzukäufe als auch die Weiterentwicklung des Portfolios auf eine kontinuierliche Erweiterung der Funktionalität in jedem einzelnen Anwendungsbereich. Andreas Schäfer, Senior Director Marketing Germany, Siemens PLM Software: „Manche meinen, CAD sei inzwischen Commodity, ein Standard, um den man sich nicht mehr kümmern muss. Das sehen wir ganz anders. Wenn Additive Manufacturing in den Unternehmen sein volles Potential erschließen soll, dann kommt es darauf an, dass die CAD-Modellierung die sich rasant entwickelnden Fertigungsverfahren für Kunststoffe, Metall und Verbundwerkstoffe optimal in einer durchgängigen Prozesskette bis hin zum Shopfloor unterstützt. STL-Dateien gab es schon vor 25 Jahren. Aber jetzt können unsere Kunden mit NX und dem neuen Convergent Modeling die Produktentstehung ganz neu denken: nahtlose Verarbeitung von Scan-Daten im CAD; integrierte Topologieoptimierung und Nutzung von Erkenntnissen aus der Bionik für die Gestaltung neuer Formen und Funktionen; aber auch die automatische Erstellung von Stützstrukturen für den 3D-Druck – das sind Beispiele dafür, dass wir auch im CAx-Bereich ständige Innovation betreiben.“

Erst Mitte April 2017 wurde bekanntgegeben, dass die Technologie von Materialise vollständig in NX integriert ist. Statt in zwei getrennten Systemen wie bisher können die Anwender jetzt ein Produktdesign für den 3D-Druck in einem Schritt vorbereiten. Neben Materialise gibt es eine breite Palette strategischer Partnerschaften mit Maschinenherstellern wie DMG Mori, Eos, HP, Stratasys und Trumpf.

Je smarter die Produkte und Systeme sind, desto wichtiger ist die integrierte Elektronik. Die im März 2017 abgeschlossene Übernahme von Mentor Graphics war deshalb ein großer Schritt zur Vervollständigung des digitalen Produkt-Modells. Die disziplinspezifischen Daten von Mechanik, Elektronik und Software in einem gemeinsamen Modell zu halten, ist für die Anwender ein entscheidender Wettbewerbsvorteil.

Dieses Modell muss ja auch virtuell auf seine Funktion getestet werden, bevor kostenintensive Hardware ins Spiel kommt. Für Simulation und Berechnung investierte das Unternehmen neben den eigenen Weiterentwicklungen unter anderem in LMS und CD-adapco. Multiphysik-Simulation, Strömungsberechnung, Thermoanalyse, Magnetfelduntersuchungen, nichtlineare Berechnung – aus den Ergebnissen können Produkt-Optimierungen abgeleitet werden.

Siemens ist auch Anbieter von Software für den gesamten Bereich Manufacturing Execution Systemes (MES) und Manufacturing Operation Management (MOM). Und mit Tecnomatix, dem Portfolio für die digitale Fabrik, ermöglicht das Unternehmen die Planung, Simulation und auch die virtuelle Inbetriebnahme einer Maschine oder Anlage, sogar schon auf Basis von virtuellen Maschinensteuerungen.

Siemens PLM Software ist ein Geschäftsbereich der Siemens Division „Digital Factory“. Deren Angebot ergänzt die Software für Produktentwicklung und Produktions-Engineering um die Software für die reale Steuerung der Automatisierung. Seit einigen Jahren ist auch das Produktions-Engineering unter dem TIA Portal über eine einzige Oberfläche integriert. Die Wertschöpfungskette eines Unternehmens kann also durchgängig und horizontal mit den digitalen Zwillingen für das Produkt und die Produktion abgebildet werden. Entsteht eine Fabrik neu, wird ein Start-up gegründet oder ein firmenübergreifendes Projekt neu aufgesetzt, lässt sich das von vornherein durch vollständige digitale Zwillinge begleiten und absichern.

Aber die große Mehrheit der Kunden hat in langen Jahren ihre Prozesse optimiert und besitzt eine meist heterogene IT-Landschaft. Diese Unternehmen wollen konkrete Ansatzpunkte und hilfreiche Werkzeuge und Methoden, die ihnen auf ihrem weiteren Weg in die digitale Zukunft helfen.

An die äußerste Kante des Wettbewerbs

Das ist der Grund, weshalb die Beratung der Kunden eine immer größere Rolle für Siemens PLM Software spielt. Die Komplexität in den Unternehmen, in ihren Prozessen und in ihrer IT- Bebauung, hat einen Grad erreicht, bei dem die Unternehmen vor allem zweierlei suchen: Beispiele von erfolgreichen Unternehmen, an deren „Best Practices“ sie sich orientieren können; und Unterstützung bei der Definition und Umsetzung einer Strategie, die ihnen den Weg in die Zukunft öffnet.

Siemens hat mit dem sogenannten Advantedge eine eigene Methode entwickelt. Dabei stehen nicht die IT-Systeme im Vordergrund, sondern die strategischen Ziele und die Prozesse der Unternehmen. Mit Advantedge, so Mathias Mond, Vice President Enterprise Integration, Siemens PLM Software, soll den Kunden genau zu dem Vorteil verholfen werden, mit dem sie sich in der Zukunft vom Wettbewerb absetzen können, mit dem sie sich ganz vorne an der äußersten „Kante“ positionieren, die den Unterschied macht: „Am Anfang eines Projektes steht die Betrachtung der Ziele des Kunden, seiner Prozesse und seiner IT. Üblicherweise wird dann anhand von Best Practice-Prozessen, die von Siemens aus der langjährigen Erfahrung der Mitarbeiter in den Unternehmen der jeweiligen Branche entwickelt wurden und werden, ein Vorschlag unterbreitet, der dann bis zum Statement of Work (SOW) mit ihm abgestimmt wird.“ Die Prozesse stehen an oberster Stelle, sie entsprechend der strategischen Ziele zu formen, wird als vorrangige Aufgabe gesehen.

Matthias Schmich, Vice President Strategic Business, Siemens PLM Software ergänzt: „Es ist immer die Kombination aus Prozess, Organisation und IT, die beherrscht sein will. Wenn ein Großunternehmen, das über mehr als zehn Jahre ein bestimmtes System beispielsweise für die Raumfahrt entwickelt und hergestellt hat, plötzlich vor der Herausforderung steht, die Kosten um 40 Prozent und das Systemgewicht um 20 Prozent zu senken, dann ist das mit den üblichen Verbesserungsansätzen nicht machbar. Und es sind immer häufiger diese großen Veränderungen, die die Industrie bewältigen muss. Deshalb sind auch immer öfter der CEO oder in jüngster Zeit auch der CDO, der Chief Digital Officer, unsere ersten Ansprechpartner. Nicht mehr so sehr der Entwicklungsleiter oder IT-Verantwortliche wie in der Vergangenheit.“

Smart Service

Vorausschauende Wartung, Optimierung der Produktnutzung und Updates von Software bei Geräten oder Anlagen während des Betriebs werden mehr und mehr zu dem Smart Service, den der Kunde erwartet. Es werden Plattformen gebildet, auf denen Produzenten, Partner und Dienstleistungsanbieter sich zu einem Eco-System vernetzen, das den Endkunden mit Industrie-Apps versorgt. Siemens hat dafür mit Mind Sphere eine eigene Plattform.

Accenture, Atos, Evosoft, IBM, Microsoft und SAP sind Partner, die die Infrastruktur und Mind Apps für die Industrie bieten. Die Akquisition von Omneo brachte einen Grundbaustein, der als Ansatz für Data Analytics Daten jeden Umfangs nach beliebigen „Dimensionen“ auswerten lässt. Mind Connect heißt die Kopplung von Geräten und Produkten an Mind Sphere. Bei neuen Automatisierungsgeräten von Siemens sind entsprechende Anbindungen schon integriert.

Diese Art der Cloud-Nutzung, bei der Daten von Endgeräten massenhaft analysiert werden können, wird von vielen Kunden als Mehrwert begrüßt. Siemens tritt hier nicht in Konkurrenz zu seinen Kunden, etwa den Maschinen- und Anlagebauern oder den Betreibern von Anlagen. So kann der Kunde auch selbst Apps entwickeln und über Mind Sphere wiederum seinen Endkunden Dienstleistungen anbieten. Der Schutz der vernetzten Geräte und der involvierten Daten vor unberechtigtem Zugriff ist dabei eine hoch priorisierte Aufgabe von Siemens und seinen Partnern. Cybersecurity zu gewährleisten, betrachtet das Unternehmen als eine der wichtigsten Aufgaben in diesem neuen Betätigungsfeld.

Andreas Schäfer: „Cyber-Attacken wie „Wanna Cry“ zeigen, dass alle vernetzten Geräte kriminelle Angriffe ermöglichen, die dann nicht nur das betreffende Gerät, sondern ganze Konzerne gefährden können. Deshalb gilt die hohe Priorität der Cybersecurity ohne Einschränkungen für alle Arten von Produkten.“

Für die Nutzung von PLM in einer Public Cloud sehen die Spezialisten von Siemens im Unterschied zu Datenanalyse oder umfangreichen Berechnungsaufgaben auf absehbare Zeit keine große Zukunft. Zu wichtig sind die betrieblichen Daten von Produkten, Systemen und Prozessen, die hier von den Unternehmen mit Teamcenter gespeichert und verwaltet werden, als dass sie etwa in eine Public Cloud abgegeben würden. Ihre Komplexität, die Vielschichtigkeit der Beziehungen der Daten untereinander und die Bezüge zu den Ursprungssystemen lassen es nach wie vor für die meisten Unternehmen als unkalkulierbares Risiko erscheinen, auf den unmittelbaren Zugriff vor Ort zu verzichten.

Von IT und Fertigungs-Automation zum digitalen Zwilling

Die Integration der digitalen Modelle aller Teile der Prozessketten lässt das Produktmodell zu einem Systemmodell werden, verschmilzt es mit den Daten des Produktions-Engineerings und der realen Anlage der Fabrik zu den digitalen Zwillingen der gesamten Wertschöpfungskette und ermöglicht geschlossene Regelkreise. Und es sind diese digitalen Zwillinge, die selbst wiederum den Unternehmen helfen, die Wertschöpfung zu erweitern: Einbeziehung der Partner und Lieferanten in ein IoT-Ecosystem, Nutzung der Daten aus Produkt, Produktion und Service für neue Dienstleistungsangebote und Geschäftsmodelle.

Möglichst vollständige digitale Zwillinge, gefüttert mit den Daten ihrer realen Pendants und ausgestattet mit lernenden Algorithmen werden völlig neue smarte Produkte und Produktentstehungsprozesse ermöglichen. PLM, ALM, MOM und SLM (Service Lifecycle Management) stellen deshalb die notwendige Basis für eine erfolgreiche Nutzung des IoT dar.

Siemens ist heute für seine Kunden nach wie vor der große Anbieter von Hard- und Software für die Automatisierung. Ebenso wie das Unternehmen das größte Portfolio von Industriesoftware im Angebot hat. Aber der wichtigste Unterschied zum Wettbewerb dürfte sein, dass das Unternehmen seinen Kunden hilft, mit den digitalen Zwillingen zu Digital Enterprises zu werden. eve

Details zum Servicestrategie Advantedge:

http://hier.pro/1o46q

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