Produzieren im resilienten Wertschöpfungsnetzwerk

ARENA2036 Produktion 2400px
Bild: ARENA2036/Midjourney

Chipmangel, Kriege, Corona und schwankende Preise – um die darauf resultierenden Herausforderungen etwa im Supply Chain Management zu beschreiben, hat sich das Akronym VUCA-World etabliert. Das ist ein Akronym aus Volatilität (Volatility), Unsicherheit (Uncertainty), Komplexität (Complexity) und Mehrdeutigkeit (Ambiguity). Unter Leitung des ISW der Universität Stuttgart wird seit 2024 für fünf Jahre auf dem Forschungscampus Arena2036 an Themen in diesem Kontext gearbeitet. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt unter Beteiligung von 9 Industriepartnern: Balluff, Bär Automation, Bosch, DXC Technology, Fraunhofer IPA, Mercedes Benz, Pilz, Trumpf und Schaeffler.

Optimierung durch Verknüpfung

Durch die Orchestrierung von Wertschöpfungsnetzwerken soll die aus vorherigen Projekten geschaffene Flexibilität in einzelnen Produktionssystemen eine neue Ebene der Wertschöpfung ermöglichen. Nach Jahrzehnten der Globalisierung und Digitalisierung mit verteilten Lieferketten trifft dieses Konstrukt zuletzt auf ungeahnte Dynamik. Trotz proprietären Tools im Supply Chain Management etwa für das Lieferantenmanagement oder Bestellprozesse, werden heute unternehmensübergreifende Schnittstellen benötigt, die den vertrauensvollem Datenaustausch ermöglichen. Interoperable Systeme dafür werden im Projekt erarbeitet.

Faktor Interoperabilität

Eine grundlegende Frage ist dabei: Wie kann unternehmensübergreifender Datenaustausch zwischen Assets und zur Orchestrierung dieser Wertschöpfungsketten vertrauensvoll, geregelt, sicher, standardisiert und interoperabel erfolgen? Dies soll eine Wiederverwendbarkeit von Schnittstellen zwischen Organisationen ermöglichen, Konsistenzprobleme vermeiden und somit die Flexibilität erweitern. Mögliche Mittel hierzu stellen die Verwaltungsschale oder Datenräume mit entsprechenden Konnektoren dar, welche die IDTA und Catena-X aktuel standardisieren. Die Verwaltungsschale kann notwendige Informationen etwa eines Produkts repräsentieren – gegliedert in standardisierten Submodellen zur Beschreibung von Use-Cases.. Mit ihr lassen sich Daten in einem Wertschöpfungsnetzwerk standardisiert und interoperabel kommunizieren. Datenräume wiederum erlauben mit ihren Konnektoren, beispielsweise bekannt als Eclipse-Dataspace-Connector, derartige Daten anhand vereinbarter Verträge unternehmensübergreifend sicher auszutauschen. Gemeinsam bilden sie die technologische Basis, um Prozesse über Unternehmen hinweg zu gestalten. Eine wesentliche Rolle kommt hierbei Produkten und Services zu.

Produkte und Services

Produkte und Services stellen die Grundlage der Wertschöpfung dar. Neben dem Produkt, wie im Projekt das Automobil mit seinen Komponenten, werden somit auch Produktions- und Logistikdienstleistungen, oder Engineering-Dienstleistungen betrachtet, die für die Herstellung benötigt werden. Standards wie ECLASS, dem Datenstandard für Waren und Dienstleistungen, bieten hierbei eine standardisierte Klassifikation, welche jedoch um domänenspezifische Modelle, beispielsweise zum Austausch von Produktspezifikationen (Materialeigenschaften, Maße und Toleranzen, Konformität), angereichert werden müssen. Um die Flexibilität und damit die Resilienz zu erhöhen, wird der Blick von der Wertschöpfungskette auf ein -netzwerk mit vielen möglichen Herstellungspfaden erweitert. Hierbei wird auch die Flexibilität der Produktspezifikation durch eine anforderungsorientierte Modellierung selbst erweitert, um Varianz zu schaffen und Zulieferer weiter diversifizieren und so Abhängigkeiten verringern zu können. Die Implementierung dieser Datenmodelle erfolgt etwa über Verwaltungsschalen.

Produktionspfad wählen

Anhand dieser bereitgestellten Daten wird die Steuerung des Wertschöpfungsnetzwerkes möglich. Hierzu zählt ein multikriteriell bestmöglicher Produktionspfad, bei welchem die Kosten und der CO2-Fußabdruck oder die Durchlaufzeiten und die Qualität in Verhältnis gesetzt werden. Nach der Produktion soll deren Ergebnis, wie eben genannter CO2-Fußabdruck entlang der Wertschöpfungskette rückverfolgbar ermittelt werden. Hierbei gilt es nicht nur Daten über verschiedene Hierarchieebenen von dem Produktionssystem bis zum einzelnen Aktor zu aggregieren, sondern auch den Zugriff auf Daten und eine mögliche Orchestrierung entlang der Wertschöpfungskette zu regeln. Neben der technischen Umsetzung mit Datenraumkonnektoren zur Bewahrung von Datenhoheit und geregeltem Zugriff werden hierfür Methoden erarbeitet.

Umsetzung am Demonstrator

Zur Umsetzung dieser Datenmodelle und Methoden wird in dem Projekt ein Value-Chain Execution System (kurz VCES) aufgebaut. Damit lassen sich Wertschöpfungsnetzwerke dynamisch orchestrieren und Partner über einheitliche Schnittstellen anbinden. Durch die vielfältigen Schnittstellen zu Lieferantendaten, Produktstammdaten oder der Produktion selbst, stellt die Anbindung von Legacy-Systemen wie dem Supply Chain Management-System (SCM), dem Enterprise Resource Planning-System (ERP) oder dem Manufacturing Execution System (MES) einen wesentlichen Aspekt des VCES dar. Der Einsatz erfolgt im Projekt an einer partnerübergreifenden Modellfabrik in der Arena2036. Anhand der Produktion einer realen Fahrzeugkomponente mit Transport zum und Qualitätssicherung beim OEM werden verschiedene dieser Unternehmen in einem Wertschöpfungsnetzwerk angebunden. So können Use Cases bis hin zu einer übergreifenden Produktions- und Logistikplanung betrachtet werden. Im Projekt wird beispielsweise basierend auf ausgetauschten Informationen der Verwaltungsschale eine Funk-Sicherheitsschnittstelle verwendet, um Informationen asset- und herstellerüberfreifend sicher auszuwerten.Davon können Flotten aus aktiven und passiven Teilnehmern wie Fahrerlose Transportsysteme (FTS) profitieren.

Gesamtvision

Bei der Produktion hört die Projektarbeit nicht auf. Mit den Schwesterinitiativen in der Arena2036 zu Mobilität, Nachhaltigkeit und Konnektivität soll ein weitreichendes Bild der künftigen Produktion entstehen. Wie sehen sichere und nachhaltige Fahrzeugarchitekturen mit unterschiedlichen Nutzungsszenarien aus und wie können diese als modulares, Update- und Upgrade-fähiges Produkt in Wertschöpfungsnetzwerken produziert werden? Wie kann nachhaltiges Design firmenübergreifend und eine nachhaltige Produktion unter neusten Vorschriften geschehen? Und wie können Daten und Entscheidungen von Produktionssystemen für den Menschen verständlich gemacht und für den unternehmensübergreifenden Austausch aggregiert werden? Diese und viele weitere Fragen werden in Zusammenarbeit aus Forschung und Industrie in den kommenden Jahren am Forschungscampus in Stuttgart betrachtet.

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in der Fördermaßnahme ‚Forschungscampus ̶ öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen‘ (02P23Q820) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei dem Autor.



  • AMS.Solution macht Umsatzplus

    AMS.Solution macht Umsatzplus

    AMS.Solution verzeichnet für das Geschäftsjahr 2024 einen Umsatz in Deutschland in Höhe von 27,7Mio.€. Dies ist zwar eine Steigerung um 3,5 Prozent.

    mehr lesen: AMS.Solution macht Umsatzplus

  • Maschinenbauexporte verringern sich 2024

    Maschinenbauexporte verringern sich 2024

    Die USA und China bleiben 2024 Spitzenreiter im Exportranking des Maschinenbaus. Insgesamt sind die Ausfuhren um nominal 5 Prozent auf knapp 200 Milliarden Euro gesunken.

    mehr lesen: Maschinenbauexporte verringern sich 2024

  • Materialflüsse im Stress,
Fachmesse im Aufwind

    Materialflüsse im Stress, Fachmesse im Aufwind

    Die Logimat 2025 belegt mit mehr als 120.000 Quadratmetern Ausstellungsfläche erneut alle zehn Hallen des Stuttgarter Messegeländes. Vom 11. bis 13. März geben Global Player, mittelständische Unternehmen sowie Startups auf…

    mehr lesen: Materialflüsse im Stress, Fachmesse im Aufwind

  • Neuer CEO für BE-terna

    Neuer CEO für BE-terna

    Zum 28. Februar 2025 tritt Gerald Pichler als CEO von BE-terna zurück. Wie das Unternehmen mitteilt, wird ab 1. März 2025 Blaž Strle die Position übernehmen.

    mehr lesen: Neuer CEO für BE-terna

  • IDTA und Federtec kooperieren

    IDTA und Federtec kooperieren

    Die Industrial Digital Twin Association (IDTA), die Standards für digitale Zwillinge für die gesamte Industrie entwickelt, und der Verein Federtec, Repräsentant von Unternehmen im Bereich Fluidtechnik, mechanische Kraftübertragung und Automatisierung…

    mehr lesen: IDTA und Federtec kooperieren

  • Igus, Schaeffler und Siemens für den Hermes Award nominiert

    Igus, Schaeffler und Siemens für den Hermes Award nominiert

    Unter der Leitung von Prof. Dr. Holger Hanselka, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, hat eine unabhängige Jury, besetzt mit Expertinnen und Experten aus Politik, Wirtschaft, Forschung und Medien, drei Unternehmen (nachstehend in…

    mehr lesen: Igus, Schaeffler und Siemens für den Hermes Award nominiert

  • THM stellt Reifegradmodell DigiTamm vor

    THM stellt Reifegradmodell DigiTamm vor

    Mit dem Reifegradmodell DigiTamm (Digital Transformation Assessment Maturity Model) stellt die Technischen Hochschule Mittelhessen (THM), Mitglied des Vereins SEF Smart Electronic Factory, ein Instrument zur systematischen Erfassung des Digitalisierungsgrades in…

    mehr lesen: THM stellt Reifegradmodell DigiTamm vor

  • Lagerabläufe KI-gestützt optimieren

    Lagerabläufe KI-gestützt optimieren

    Auf der Logimat in Stuttgart zeigt PSI vom 11. bis 13. März 2025 (Stand D41, Halle 4), wie Software Logistikprozesse unterstützt.

    mehr lesen: Lagerabläufe KI-gestützt optimieren

  • Eine B2B-Plattfform für Extended Reality und das Metaverse

    Eine B2B-Plattfform für Extended Reality und das Metaverse

    Die XR Expo am 8. und 9. Mai ist ein B2B-Tech-Event für Extended Reality (XR) in Stuttgart.

    mehr lesen: Eine B2B-Plattfform für Extended Reality und das Metaverse

  • Drohne versorgt Langlauf-Event Jizerská 50 mit Mobilfunk

    Drohne versorgt Langlauf-Event Jizerská 50 mit Mobilfunk

    Die Deutsche Telekom hat erstmals eine Drohne zur Mobilfunkversorgung in einem kommerziellen Live-Netz eingesetzt: Von 2,3 Kilometern Höhe aus sorgte ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) beim Isergebirgslauf ‚Jizerská 50‘ mit integrierter…

    mehr lesen: Drohne versorgt Langlauf-Event Jizerská 50 mit Mobilfunk

  • Conplement zeigt neue Funktionen seiner SaaS-Plattform für digitale Zwillinge

    Conplement zeigt neue Funktionen seiner SaaS-Plattform für digitale Zwillinge

    Auf der Hannover Messe präsentiert Conplement neue Funktionen und Dienste seiner SaaS-Plattform für digitale Zwillinge Twinsphere.

    mehr lesen: Conplement zeigt neue Funktionen seiner SaaS-Plattform für digitale Zwillinge

  • Was Unternehmen tun können, wenn Hacker erfolgreich waren

    Was Unternehmen tun können, wenn Hacker erfolgreich waren

    Was tun, wenn das Unternehmen gehackt wurde? Jörg von der Heydt, Regional Director DACH bei Bitdefender, gibt im Folgenden einen Überblick über die Bedrohungslandschaft und über erste Maßnahmen nach einem…

    mehr lesen: Was Unternehmen tun können, wenn Hacker erfolgreich waren