ESCOM
Ausbalancierte Edge-Cloud-Umgebungen für souveräne Komponenten-Service-Systeme in Produktionsanwendungen
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Üblicherweise gibt es zwischen dem Betreiber einer Maschine und den Herstellern der einzelnen Maschinenkomponenten keinen Austausch über deren betriebliche Nutzung und Auslastung. ESCOM hat eine Lösung entwickelt, wie der Komponentenhersteller die Daten aus der Anwendung bekommt und dadurch neue Geschäftsmodelle anbieten kann: Die bereitgestellte Edge-Cloud-Umgebung ermöglicht sowohl die Auswertung der Prozessdaten an der Edge, ohne dass sie das Unternehmensnetzwerk des Maschinenbetreibers verlassen müssen, als auch das gezielte Teilen der Informationen.
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Ausgangslage
Die angespannte Auftragslage im Maschinenbau wirkt sich zunehmend auf Komponentenhersteller aus. Wachstumspotenzial entsteht vor allem durch neue Services wie Analysen zur effizienteren Auslastung oder vorausschauenden Wartung. Dafür benötigen Komponentenhersteller jedoch Nutzungs‑ und Zustandsdaten, wohingegen Anlagenbetreiber ihre sensiblen Prozessdaten schützen und Zugriffe kontrollieren wollen. Zusätzlich erschweren heterogene Schnittstellen die Zusammenarbeit zwischen Betreibern und Komponentenherstellern. Dadurch bleiben viele potenziell wertvolle Betriebsdaten ungenutzt und es kommt weiterhin zu unsicheren Wartungsentscheidungen, unnötigen Stillständen und erhöhtem Aufwand.
Ein zusätzliches Problem im Maschinenbau kann die zeitliche Verzögerung zwischen der Herstellung von Maschinenkomponenten und ihrem tatsächlichen Einsatz in der (Werkzeug-)Maschine sein. Wenn zum Beispiel eine Motorspindel erst ein Dreivierteljahr auf Lager liegt und die fertige Maschine anderthalb Jahre später den Betrieb aufnimmt, ist die Gewährleistung der Spindel bereits abgelaufen, wenn Fehler beim Maschinenbetreiber auftreten. Der Komponentenhersteller könnte die Gewährleistung risikolos verlängern, tut dies aber nicht, da ihm verlässliche Informationen zum Zustand der Spindel fehlen.
Ergebnisse
ESCOM hat auf Grundlage des Gaia-X-kompatiblen Datenökosystems Pontus-X und Branchenstandards wie der Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, AAS) ein Konzept für ein energieeffizientes, souveränes Daten-Ökosystem entwickelt, das Edge-Cloud-Architekturen nutzt und souveräne Komponenten-Services bereitstellt. Dabei können die Daten sowohl beim Maschinenbetreiber „auf der Edge“, d. h. im Unternehmensnetzwerk nahe der Maschine, verarbeitet oder über die Cloud mit anderen Akteuren geteilt werden, z. B. mit Komponenten- oder Maschinenherstellern. Maschinendaten müssen das Unternehmen somit nicht verlassen, um zum Beispiel Predictive Maintenance umzusetzen oder Anomalien in den Komponenten zu erkennen.
In zwei Use Cases wurden Datensouveränität, skalierbare Edge-Cloud-Architekturen und maschinennahe Anwendungen nicht nur konzipiert, sondern auch praktisch getestet. Im ersten Fall hat das Unternehmen GMN die Grundlage geschaffen, um den Zustand eines Spindelsystems während des gesamten Lebenszyklus nachhaltig zu überwachen. Davon profitieren alle Beteiligten: Maschinenbauer können Gewährleistungsfristen in Abstimmung mit Komponentenherstellern verlängern, Komponentenhersteller Planungen und Geschäftsbeziehungen verbessern und der Endanwender gewinnt durch die geringeren Stillstandszeiten. Im zweiten Fall hat die Berger Holding auf Grundlage von Machine-Learning-Modellen und IoT-Daten erfolgreich das Geschäftsmodell Predictive Maintenance getestet. Das bedeutet für Maschinenbauer weniger ungeplante Stillstände, für Komponentenhersteller optimierte Produktions- und Lagerprozesse und für Endanwender individuell zugeschnittene Wartungsstrategien.
Verwertungsperspektiven
Gerade für Unternehmen, die ihre Prozesse stärken und digital vernetzte Serviceangebote aufbauen möchten, bieten die Ergebnisse deutlichen Mehrwert: Entwickelt und erprobt für den Maschinen- und insbesondere Werkzeugmaschinenbau, ist der Ansatz auch auf andere Wirtschaftszweige übertragbar. Mit dem Konzept können alle erdenklichen Anwendungsfälle über den dezentralen, Gaia‑X‑konformen Datenraum Pontus-X abgebildet werden. Im Projekt sind verschiedene wissenschaftliche Beiträge und Publikationen zur Verwaltungsschale und Gaia-X entstanden, die hier abrufbar sind.
Konsortium
Berger Holding GmbH & Co. KG (Konsortialführer), GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co.KG, CONTACT Software GmbH, Bird & Bird, Datarella GmbH, Tvarit GmbH, Institut für Automation und Kommunikation e.V., Technische Universität Darmstadt
