Forschungsprojekt

Industrie 4.0 – Ottos vernetzte Bolzenfabrik

Am 02.06.2018 wurde im Rahmen der langen Nacht der Wissenschaft der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg „Ottos vernetzte Bolzenfabrik“ erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt. Eine Premiere für die Modellfabrik, die als Demonstrator für die Produktionsplanung und das Produktionsmonitoring konzipiert worden ist. Gleichzeitig veranschaulicht das Modell auf innovative Weise, inwieweit es möglich ist, Geschäftsprozesse zu modellieren und zu digitalisieren, um so das volle Potenzial eines Unternehmens auszuschöpfen, damit es erfolgreich, zukunftsorientiert und ökologisch agieren kann. Durch das Modell wird verdeutlicht, dass das Open Source Enterprise Ressource Planning (ERP) System Odoo auch von kleinen und mittleren Unternehmen als zentrales PPS genutzt werden kann und darüber hinaus als umfassendes ERP-System auch die gesamte Unternehmenssteuerung abbildet. PPS steht dabei für Produktionsplanungs- und Steuerungssystem und bildet damit nur einen Teil der Ressourcenplanung eines Unternehmens ab. Zusätzlich bietet Odoo als Open Source Lösung die Möglichkeit, weitere elementare Systeme, wie beispielsweise den Webshop oder eine bestehende Logistiklösung, herstellerunabhängig über Schnittstellen anzubinden.

Die initOS GmbH beteiligte sich als externer Projektpartner des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Magdeburg „vernetzt wachsen“ und des Magdeburg Research and Competence Cluster (MRCC) der Otto-von-Guericke-Universität proaktiv an der Entwicklung und Realisierung dieses zukunftsweisenden Vorhabens.

Was ist das Besondere an der Bolzenfabrik?

„Ottos vernetzte Bolzenfabrik“ soll nicht nur demonstrieren, was die Vernetzung von Maschinen möglich macht. Sie geht vielmehr einen Schritt weiter und vernetzt die Fabrik bzw. Produktionsstätte darüber hinaus mit dem Onlineshop, in diesem Fall dem Odoo Webshop, des jeweiligen Unternehmens. Dadurch ist es mit dem Demonstrator möglich, über das ERP-System Odoo die individuellen Kundenwünsche direkt aus dem Odoo Onlineshop zu übernehmen, in der Produktion umzusetzen und anschließend zu versenden. Gleichzeitig kann auch die Unternehmensverwaltung den Produktions- und Versandablauf in Echtzeit verfolgen, um basierend auf den vorliegenden Daten Entscheidungen für weitere Optimierungen zu treffen.

Im Rahmen der langen Nacht der Wissenschaft war die Umsetzung der individuellen Kundenwünsche bereits möglich und begeisterte kleine und große Besucher gleichermaßen. „Ottos vernetzte Bolzenfabrik“ konnte allein an diesem Abend 37 Kundenaufträge erfolgreich abarbeiten. Das Produktionssteuerungssystem konnte dabei neben intern klar nachvollziehbaren Abläufen, die über Odoo abgebildet werden, auch in Sachen „Kundenzufriedenheit“ punkten.

Damit zeigt die mit logistischen und sensorischen Elementen versehene Modellfabrik auf vorbildliche Weise, was eine erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Wirtschaft und Wissenschaft in der industriellen Revolution 4.0 bewirken kann.

Dieses Projekt ist allem voran für die mittelständischen Produktions- und Fertigungsunternehmen Sachsen-Anhalts ein wichtiges und zukunftsweisendes Instrument, um Aufklärungsarbeit über die Potenziale und Risiken der Digitalisierung zu leisten. Zusätzlich ist es mobil und kann auf Veranstaltungen in den Unternehmen vor Ort kostenfrei demonstriert werden. Dabei werden unter „Ottos vernetzter Bolzenfabrik“ zwei Demonstratoren bereitgestellt. Der eine Demonstrator beinhaltet die Produktionsplanung und das Produktionsmonitoring und der andere Demonstrator gibt einen ausführlichen Einblick zu den digitalisierten Geschäftsprozessen entlang der Wertschöpfungskette. Weitere aktuelle Veranstaltungen finden Sie auf der Seite des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Magdeburg „vernetzt wachsen“.

Aber wie funktioniert „Ottos vernetzte Bolzenfabrik“ denn nun eigentlich?

BPMN-Diagramm zur Visualisierung des Prozessablaufs der vernetzten Bolzenfabrik

Das BPMN (Business Process Model and Notation)-Diagramm veranschaulicht den Prozessablauf der vernetzten Bolzenfabrik. Vom Odoo Onlineshop, der als Schnittstelle zwischen Unternehmen und Kunden dient, wird der Kundenauftrag an das Odoo ERP-System übermittelt. Vom ERP-System wird mit dem Raspberry Pi als Data Hub der Produktionsprozess im Unternehmen angestoßen und der Kundenauftrag wird an das Simulationsmodell einer Fabrik von Fischertechnik® übermittelt, sodass der tatsächliche Fertigungsprozess beginnen kann. Die Datenübertragung von der Simulationsfabrik über den Raspberry Pi an das ERP-System Odoo und über den Onlineshop  zurück an den Kunden erfolgt gleichermaßen.

Das Video zeigt die Anlage im Livebetrieb.

Das Mitwirken der initOS GmbH an diesem Projekt

Die initOS GmbH hat Anpassungen an dem Open Source ERP-System Odoo vorgenommen, um die Software somit individuell auf die Prozessverwaltung abzustimmen. Damit war die initOS GmbH maßgeblich für die Realisierung der reibungslosen Kommunikation und Vorgehensweisen verantwortlich, die zwischen einer individuellen Kundenbestellung im Onlineshop und der Produktion stattfinden. Gleichzeitig wurde auch die Anpassung des Webshops, welcher einen Teil dieses ERP-Systems bildet, vorgenommen und dem Projekt zur Verfügung gestellt. Des Weiteren wurde eine NoSQL Datenbank mit entsprechender REST-API entwickelt, um anfallenden Prozessdaten (z.B. Temperatur, Sensorikmesswerte) effizient erfassen und entsprechend einfach statistisch auswerten und visualisieren zu können. Unser Softwareentwickler-Trainee Amjad Enaya betreute gemeinsam mit Frederik Kramer, Geschäftsführer der initOS GmbH, die Entwicklung und den Ablauf der multiplen Funktionsweisen dieser innovativen Modellfabrik.

Dies ermöglicht:

Der Supervisor bzw. die Unternehmensverwaltung kann die einzelnen Bestell-, Produktions- und Versandvorgänge über Odoo in nahezu Echtzeit verfolgen. Damit kann genau nachvollzogen werden, welches Produkt sich zu welchem Zeitpunkt an welcher Maschine in welchem Fertigungsschritt befindet und wie groß die Durchlaufzeit für diesen Produktionsschritt ist. Der Prozess- und Produktionsablauf wird dazu in oben dargestelltem BPMN-Diagramm in Echtzeit visualisiert.

Mit der Übersicht über einzelne Produktionsstationen und mit Bestimmung und Änderung des Produktionsablaufs in Hinblick auf verfügbare Materialkapazitäten erkennt das System, ob die Anlage das angestrebte Produktionsziel erreichen wird.

Sofern eine Maschine eine Fehlermeldung anzeigt, lässt sich dieser Fehler bis zum Ursprung verfolgen. Sofern ein Defekt vorliegt, wird umgehend ein Wartungsauftrag angelegt, mit der Bitte, das Problem durch einen Servicetechniker zu beheben. Anschließend erfolgt eine entsprechende Dokumentation dieser Produktionsunterbrechung. Als leicht zu implementierende Weiterentwicklung für die Zukunft könnte der Produktionsausschuss, der im Zuge des Defektes eventuell produziert worden ist, in einen Container verschoben und im Anschluss eine Nachproduktion in Gang gesetzt werden.

Das ERP-System Odoo erkennt und kalkuliert, wie viel Material (noch) benötigt wird, um das Produktionsziel zu erreichen und meldet dies dem Supervisor. Sollte Material fehlen, startet das System erst mit der Produktion, wenn der Supervisor das fehlende Material bestellt hat.

Der Kunde bekommt über den Odoo Webshop sowohl eine Benachrichtigung darüber, dass seine Bestellung eingegangen ist, als auch, dass seine Bestellung produziert worden ist. Abschließend erhält der Kunde eine E-Mail mit einem Foto seines bestellten Produkts als Anhang.

Odoo dokumentiert und speichert Daten wie die Produktionsdauer, die Dauer von Produktionsstopps und die Länge von Wartungen, um zu diesen Daten Statistiken anfertigen zu können. Anhand dieser Statistiken lassen sich weitere Optimierungsmöglichkeiten im Produktionsprozess systematisch analysieren.

Für die initOS GmbH ist die Stärkung regionaler Unternehmen in Sachsen-Anhalt auf dem Digitalisierungssektor eine Herzensangelegenheit. Außerdem sind wir überzeugt, dass nur durch eine enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Forschung Praxisrelevanz und Spitzentechnologie entstehen können. Umso bedeutsamer ist unser Mitwirken an „Ottos vernetzter Bolzenfabrik“.

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