Vorausschauende Analyse hilft, die Instandhaltungskosten ... · Predictive Maintenance senkt Kosten...

4
WHITE PAPER Partner-Lösung von Telekom, Intel und SAP Der Sondermaschinenbau konstruiert und fertigt Maschinen und Anlagen speziell nach Kundenwunsch. Die Palette reicht dabei von Baumaschinen über Maschinen für die Lebensmittelverarbeitung bis hin zu Verpackungsanlagen für Medikamente. Wichtige Anforderungen an die Produktionsanlagen sind lange Lebensdauer, geringe Ausfallquote und niedrige Wartungskosten. Hier kommt Predictive Maintenance ins Spiel, sprich vorausschauende Instandhaltung. Basis dafür sind Sensordaten etwa zu Leistung, Temperatur oder Umdrehungen. Unternehmen und Hersteller erkennen über die Analyse dieser Daten schneller, welche Bauteile ermüden und ausgewechselt werden sollten – und verhindern dadurch proaktiv den kostspieligen Ausfall der Produktion. Zudem senken sie die Kosten für Service und Instandhaltung. Grundlegende Voraussetzung für die effiziente Datenanalyse ist eine geeignete Big Data-Infrastruktur, die große Datenmengen in Echtzeit auswertet. Ein Beispiel dafür sind auch für den Einsatz in mittelständischen Unternehmen geeignete SAP-Lösungen der Telekom, die klassisch „on Premise“ im Rechenzentrum oder in der sicheren Telekom Private Cloud zur Verfügung stehen. Die Grundlage der Dynamic Services for SAP HANA* bilden die In-Memory-Datenbank SAP HANA und leistungsstarke Intel® Xeon® E7 Prozessoren der neuesten Generationen. Industrie 4.0 ist Big Data in Reinform. Sensordaten aus Industrieanlagen, Tele- matikdaten von Fahrzeugen, RFID-Daten aus der Logistikkette – mit der Digitalisie- rung aller kaufmännischen und technischen Prozesse wächst die Datenmenge in Un- ternehmen weiter an. Richtig aufbereitet, gefiltert und bewertet bilden diese Daten eine unverzichtbare Informationsquelle für jedes Unternehmen. Das gilt auch für Fertigungsunternehmen, insbesondere im Umfeld von Industrie 4.0. Der Begriff Industrie 4.0 steht für den Einsatz des Internets der Dinge (Internet of Things; IoT) in der Industrie. Ziel ist die vernetzte, sensorgestützte und nahezu selbststeuernde Produktion über intelli- gente Maschinen, Werkstücke und Sys- teme. Nach dem Auftrag des Kunden laufen alle Produktions-Prozesse auto- matisiert ab. Intelligente Werkstücke kommunizieren beispielsweise über RFID-Chips eigenständig mit der Anlage, finden ihren Weg zur nächsten Maschine selbst und kümmern sich am Ende auch um die Qualitätskontrolle. Dabei lassen sich auch individuelle Wünsche der Kunden etwa bei Sportschuhen, Autos oder Kleidungsstücken berücksichtigen (Losgröße 1). Da Maschinen, Sensoren und Produkte miteinander gekoppelt sind, entsteht in der digitalen Fabrik neben Prozess- und Produktdaten eine Fülle unstrukturierter Daten zum Status einer Maschine oder Anlage. Durch intelligente Überwachung und Analyse der Fertigungs-Daten können auch mittelständische Unternehmen nahezu in Echtzeit auf veränderte Rahmenbedin- gungen reagieren und ihre Produktion entsprechend optimieren. Zudem ist es möglich, den Wartungsbedarf bei Maschinen frühzeitig zu erkennen und einen kost- spieligen Ausfall zu verhindern (Predictive Maintenance). Auch Fertigungsbedingte Produkttoleranzen können so erfasst werden und zur Qualitätssicherung des Endproduktes verwendet werden. „Predictive Analytics liefert Vorhersagen über die Wahr- scheinlichkeit von zukünftigen Ereignissen und nutzt dazu Algorithmen oder anspruchs- volle statistische und mathe- matische Verfahren, um in den Datenmengen Zusammen- hänge sowie vor allem Trends zu erkennen.“

Transcript of Vorausschauende Analyse hilft, die Instandhaltungskosten ... · Predictive Maintenance senkt Kosten...

Page 1: Vorausschauende Analyse hilft, die Instandhaltungskosten ... · Predictive Maintenance senkt Kosten Predictive Maintenance, sprich die voraus - schauende Wartung oder Instandhaltung,

WHITE PAPER

Partner-Lösung von Telekom, Intel und SAPDer Sondermaschinenbau konstruiert und fertigt Maschinen und Anlagen speziellnach Kundenwunsch. Die Palette reicht dabei von Baumaschinen über Maschinenfür die Lebensmittelverarbeitung bis hin zu Verpackungsanlagen für Medikamente.Wichtige Anforderungen an die Produktionsanlagen sind lange Lebensdauer,geringe Ausfallquote und niedrige Wartungskosten. Hier kommt PredictiveMaintenance ins Spiel, sprich vorausschauende Instandhaltung. Basis dafür sindSensordaten etwa zu Leistung, Temperatur oder Umdrehungen. Unternehmenund Hersteller erkennen über die Analyse dieser Daten schneller, welche Bauteileermüden und ausgewechselt werden sollten – und verhindern dadurch proaktivden kostspieligen Ausfall der Produktion. Zudem senken sie die Kosten fürService und Instandhaltung.Grundlegende Voraussetzung für die effiziente Datenanalyse ist eine geeigneteBig Data-Infrastruktur, die große Datenmengen in Echtzeit auswertet. Ein Beispieldafür sind auch für den Einsatz in mittelständischen Unternehmen geeigneteSAP-Lösungen der Telekom, die klassisch „on Premise“ im Rechenzentrum oderin der sicheren Telekom Private Cloud zur Verfügung stehen. Die Grundlage derDynamic Services for SAP HANA* bilden die In-Memory-Datenbank SAP HANAund leistungsstarke Intel® Xeon® E7 Prozessoren der neuesten Generationen.

Industrie 4.0 ist Big Data in Reinform.Sensordaten aus Industrieanlagen, Tele-matikdaten von Fahrzeugen, RFID-Datenaus der Logistikkette – mit der Digitalisie-rung aller kaufmännischen und technischenProzesse wächst die Datenmenge in Un-ternehmen weiter an. Richtig aufbereitet,gefiltert und bewertet bilden diese Dateneine unverzichtbare Informationsquellefür jedes Unternehmen. Das gilt auch fürFertigungsunternehmen, insbesondereim Umfeld von Industrie 4.0.

Der Begriff Industrie 4.0 steht für denEinsatz des Internets der Dinge (Internetof Things; IoT) in der Industrie. Ziel ist dievernetzte, sensorgestützte und nahezuselbststeuernde Produktion über intelli-gente Maschinen, Werkstücke und Sys-teme. Nach dem Auftrag des Kundenlaufen alle Produktions-Prozesse auto-matisiert ab. Intelligente Werkstückekommunizieren beispielsweise überRFID-Chips eigenständig mit der Anlage,finden ihren Weg zur nächsten Maschine

selbst und kümmern sich am Ende auchum die Qualitätskontrolle. Dabei lassensich auch individuelle Wünsche derKunden etwa bei Sportschuhen, Autosoder Kleidungsstücken berücksichtigen(Losgröße 1).

Da Maschinen, Sensoren und Produktemiteinander gekoppelt sind, entsteht inder digitalen Fabrik neben Prozess- undProduktdaten eine Fülle unstrukturierterDaten zum Status einer Maschine oderAnlage. Durch intelligente Überwachungund Analyse der Fertigungs-Daten könnenauch mittelständische Unternehmen nahezuin Echtzeit auf veränderte Rahmenbedin-gungen reagieren und ihre Produktionentsprechend optimieren. Zudem ist esmöglich, den Wartungsbedarf bei Maschinenfrühzeitig zu erkennen und einen kost-spieligen Ausfall zu verhindern (PredictiveMaintenance). Auch FertigungsbedingteProdukttoleranzen können so erfasstwerden und zur Qualitätssicherung desEndproduktes verwendet werden.

„Predictive Analytics liefertVorhersagen über die Wahr-scheinlichkeit von zukünftigenEreignissen und nutzt dazu

Algorithmen oder anspruchs-volle statistische und mathe-matische Verfahren, um in denDatenmengen Zusammen-

hänge sowie vor allemTrends zu erkennen.“

Page 2: Vorausschauende Analyse hilft, die Instandhaltungskosten ... · Predictive Maintenance senkt Kosten Predictive Maintenance, sprich die voraus - schauende Wartung oder Instandhaltung,

Predictive Maintenance senkt KostenPredictive Maintenance, sprich die voraus-schauende Wartung oder Instandhaltung,ist ein zentrales Anwendungsszenario vonPredictive Analytics in der Industrie – undein großes Thema im Spezialmaschinen-bau. Predictive Analytics liefert Vorher-sagen über die Wahrscheinlichkeit vonzukünftigen Ereignissen und nutzt dazuAlgorithmen oder anspruchsvolle statis-tische und mathematische Verfahren, umin den Datenmengen Zusammenhängesowie vor allem Trends zu erkennen.

Neben klassischen Data-Mining-Methodenwie Clustering oder Regressionsanalysespielen auch Simulationsverfahren, Ele-mente der Spieltheorie oder maschinellesLernen eine wichtige Rolle. Bei letzteremlernen die Algorithmen im Laufe der Zeitaus Beispielen und vorliegenden Daten,erzeugen ein Datenmodell und setzendieses für Prognosen oder Entscheidun-gen ein. Dies gilt auch für PredictiveMaintenance.

Basis dafür sind Maschinen- und Sensor-daten zum Status einer Anlage wie Leis-tung, Temperatur, Umdrehungen undAuslastung, die (meist) an eine Cloud-Plattform übertragen werden. Die Lösunganalysiert diese Informationen und erkenntso Fehlermuster sowie qualitativ minder-wertige Komponenten - und kann Fehlervorhersagen. Die Predictive Maintenance-Systeme sind damit in der Lage, teureReparaturen oder gravierende Ausfällevorherzusehen und vorbeugende Aktivi-täten einzuleiten, bevor größere Schädenentstehen. Der Service kann rechtzeitigreagieren, ein bestimmtes Bauteil aus-tauschen oder die Wartungsarbeitenvorziehen.

Der Hersteller der Anlagen kann dieseDaten entweder selbst nutzen oder seinenKunden zur Verfügung stellen. Unterneh-men reduzieren mit Hilfe von Predictive

Maintenance teure Ausfallzeiten vonMaschinen, verlängern die Laufzeitenund die Lebensdauer der Anlagen undsenken die Kosten für Service und Instand-haltung, da sie unnötige Wartungsprozessevermeiden. Die Qualität der produziertenGüter und der Maschinendurchsatz steigen.Schließlich werden Verschleißteile wieLuft- oder Wasserfilter nur dann ersetzt,wenn dies wirklich notwendig ist - undnicht mehr routinemäßig bei regelmäßigenWartungsintervallen.

Auswertung großer Datenmengenin EchtzeitBei Predictive Maintenance stellen sichzwei Herausforderungen: Die Daten müssenzunächst aus unterschiedlichsten Quellenzusammengeführt und anschließend inEchtzeit analysiert werden. Eine wichtigeRolle spielt hier das ERP-System als In-tegrations-Hub. Es sammelt Marktdaten,Kundeninformationen, sowie Lieferanten-und Produktdaten und verknüpft sie mitden Produktions- und Logistikdaten ausder Fertigungsebene und der Supply Chainsowie den Sensordaten aus der Maschinen-welt. Dabei müssen die Daten wichtigeQualitätskriterien wie Vollständigkeit,Korrektheit, Einheitlichkeit, Konsistenzoder Aktualität erfüllen.

Die Menge an Daten und Informationenwird im Rahmen von Industrie 4.0 weiteranwachsen. Die ERP- oder Big-Data-Sys-teme benötigen daher eine leistungsfähigeInfrastruktur, mit der sie große Daten-mengen schnell verarbeiten können, ambesten in Echtzeit. Dazu bieten sich Tech-nologien wie In-Memory-Datenbankenetwa bei SAP HANA an. Weil In-Memory-Datenbanken die Informationen im Haupt-speicher und nicht auf Festplatten vorhalten,lassen sich Abfragen von mehreren Ser-vern gleichzeitig und mit sehr geringerLatenz bearbeiten. Dies stellt eine wichtige

White Paper | Partner-Lösung von Telekom, Intel und SAP

Voraussetzung für Echtzeit-Auswertungenund die Optimierung von Produktions-prozessen in der Industrie dar.

Als einer der ERP Markführer ist SAP mitProdukten und Lösungen wie der Appli-kationssuite SAP S/4HANA* oder SAPPredictive Maintenance and Service* aufIndustrie 4.0 vorbereitet. Die ERP-SuiteSAP S/4HANA basiert auf der In-Me-mory-Plattform SAP HANA, die in einereinzigen Datenbank Informationen ausunterschiedlichsten Quellen nahezu inEchtzeit analysiert. So verarbeitet SAPS/4HANA beispielsweise Materialbu-chungen parallel. Da dem Hersteller da-durch in der Produktionsplanung und-steuerung stets aktuelle Daten über denMaterialbedarf und das vorhandene Material vorliegen, kann er unmittelbarauf Ausnahmesituationen reagieren undLieferverzögerungen vermeiden.

SAP Predictive Maintenance and Serviceermöglicht Servicetechnikern über ent-sprechende Datenverbindungen, Echt-zeitdaten einer Maschine oder Anlagewie Temperatur, Drehzahl oder Vibrationzu erfassen und zu analysieren. Weildieses Verfahren auch über Kontinentehinweg möglich ist, werden kostspieligeAn- und Abreisen der Techniker teilweiseeliminiert. Erkennt das Tool bestimmteMuster oder werden definierte Schwellen-werte überschritten, schlägt es Alarm undempfiehlt Aktionen. Das kann zum Beispieleine Inspektion oder eine Reparatur derMaschine sein. Der Servicetechniker kanndann entscheiden, ob ein vor Ort Einsatzerforderlich ist oder die Arbeiten vom Be-dienerpersonal ausgeführt werden können.

Lösung: Dynamic Services for SAPHANASowohl SAP S/4HANA als auch SAP Pre-dictive Maintenance and Service sind alsVersion für die lokale Installation (On-

Page 3: Vorausschauende Analyse hilft, die Instandhaltungskosten ... · Predictive Maintenance senkt Kosten Predictive Maintenance, sprich die voraus - schauende Wartung oder Instandhaltung,

Premise) oder als Cloud-Lösung erhältlich.Einer der wichtigsten und erfahrenstenPartner von SAP weltweit ist die DeutscheTelekom mit ihrem IT-Dienstleister T-Sys-tems. Die Telekom bietet mittelstands-gerechte SAP-Lösungen im klassischenBetrieb sowie als Cloud-Hosting-Plattforman – oder als hybride Lösung in Kombina-tion. Seit 2004 übernimmt der SAP-Partnermit Dynamic Services for SAP Solutions denBetrieb von komplexen SAP-Landschaftenfür weltweit agierende Unternehmen allerBranchen aus einer zertifizierten undsicheren Private Cloud.

Seit 2013 steht mit Dynamic Services forSAP HANA auch die In-Memory-Techno-logie SAP HANA für die schnelle Analysevon Daten in Echtzeit als Cloud-Angebotzur Verfügung. Dynamic Services for SAPHANA stellt diese Technologien als stan-dardisierte, industrialisierte und integrierteLösungsbausteine bereit. Für Unterneh-men aus dem (Spezial-)Maschinenbauergeben sich damit folgende Vorteile:

• Schnell einsatzbereit: Einsatz mo-dernster In-Memory-Technologien ohnegroße Eigeninvestition und Aufwandfür den Betrieb.

• Skalierbar: Flexibel anzupassen ent-sprechend der jeweiligen Anforderungen.

• Geringe Kosten: Abrechnung nachdem tatsächlichen Verbrauch.

• Testbetrieb: Entwicklungsumgebungdrei Monate lizenzkostenfrei testen.

• Hochverfügbarkeit: Bereitstellung biszu 24 Stunden, 365 Tage im Jahr jenach individuell vereinbarter Service-Level-Agreements. Bei Bedarf erfolgtdie Spiegelung der Kundensysteme inden sicheren Twin-Core-Rechenzentren.

• Cloud „Made in Germany": Eigenephysische Ressourcen in hochsicherenRechenzentren der Telekom in Deutsch-land, unter deutschem Datenschutzge-setz.

White Paper | Partner-Lösung von Telekom, Intel und SAP

Auf einen Blick: Vorteile von Predictive Maintenance

• Höhere Verfügbarkeit der Anlagendurch die Reduzierung der unge-planten Ausfälle

• Proaktive Wartung verhindert Fehl-funktionen der Anlagen

• Senkung der Wartungskosten

• Längere Lebensdauer der Anlagenund Maschinen

• Umfassendes Consulting: ASP- undCloud-Experten der Telekom stehenberatend, planend und durchführendzur Seite.

• Leistungsstarke Hardware: Duch denEinsatz modernster Intel® Xeon® E7Prozessoren der neuesten Generationenwird die SAP HANA Installation allenAnforderungen gerecht.

Basis: Schnelle Prozessoren von IntelBasis von Dynamic Services for SAP HANAsind Intel® Xeon® E7 Prozessoren derneuesten Generationen mit bis zu 18 Ker-nen und bis zu 1,5 TB Speicherkapazitätpro Sockel. Mit vier bis acht Sockelnbieten entsprechende Server genügendArbeitsspeicher für SAP HANA. Die Leis-tung der In-Memory-Datenbank wirdzudem durch Intel® Transactional Synchronization Extensions (Intel® TSX)erhöht. Transactional Memory oder TSXsorgt dafür, dass voneinander abhängigeThreads seltener auf gesperrte Speicher-bereiche stoßen.

Auch die zusätzlichen Möglichkeiten derBefehlssatzerweiterung Intel® AdvancedVector Extensions 2 (Intel® AVX2) mitVektor-Integer-Operationen mit 256 Bitund Fused Multiply Add steigern diePerformance weiter. Damit die Systemeauch unterbrechungsfrei laufen, hatIntel die RAS-Features (Reliability, Availability Scalability) der Xeon E7 Plattform kontinuierlich verbessert. Beispielsweise lassen sich im Speichernur die von Daten belegten Bereichespiegeln. Die Telekom wird künftige Ser-ver mit der neuesten Generation derIntel Xeon E7 v4 Prozessoren ausstatten,die mit drei TB pro Sockel die doppelteSpeichermenge des Vorgängers bieten –und damit optimal auf SAP HANA eingestellt ist.

Gateways für die Integration beste-hender AnlagenDas Gros der bestehenden Legacy-Sys-teme in der Industrie ist nicht über dasInternet vernetzt. Daher stehen Unter-nehmen vor der Herausforderung, neueAnlagen mit alten Geräten und der Cloudfür den sicheren Datenaustausch zu ver-binden. Intel bietet dazu mit den Gateway-Solutions for IoT integrierte, vorvalidierteHard- und Software-Lösungen mit offe-nen Standards und Schnittstellen an, umdie Interoperabilität zu gewährleisten. Sieübersetzen zwischen Protokollen undnormalisieren Daten, um Redundanzenzu vermeiden. Die Gateways werden anSensoren oder Anlagen befestigt, sam-meln deren Daten und übertragen siezur Auswertung sicher in das Netzwerkoder die Cloud.

Page 4: Vorausschauende Analyse hilft, die Instandhaltungskosten ... · Predictive Maintenance senkt Kosten Predictive Maintenance, sprich die voraus - schauende Wartung oder Instandhaltung,

©2016 Intel Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Intel und das Intel Logo, das Intel Inside Logo und Xeon sind Marken der Intel Corporation in den USA oder anderen Ländern.

*Andere Marken oder Produktnamen sind Eigentum der jeweiligen Inhaber. 0916/JNW/RLC/XX/PDF

Die Funktionen und Vorteile von Intel Technologie sind von der Systemkonfiguration und von eingesetzter Hardware, Software und der Aktivierung von Service-Leistungen abhängig. Die Leistungvariiert je nach Systemkonfiguration. Kein Computersystem bietet kompletten Schutz. Kontaktieren Sie ihren Systemhersteller oder Händler oder erfahren Sie mehr unterwww.intel.com/content/www/us/en/processors/xeon/xeon-processor-e7-family.html.

Testergebnisse beziehen sich auf die Leistung von Komponenten in einem bestimmten Test mit einem spezifischen System. Der Einsatz unterschiedlicher Hardware, Software oder Konfigurationenbeeinflusst die tatsächliche Leistung. Berücksichtigen Sie vor dem Kauf weitere Informationsquellen, um die Leistung zu beurteilen. Weiterführende Informationen zu Leistung und zu Benchmark-Resultaten finden sich unter www.intel.com/benchmarks.

White Paper | Partner-Lösung von Telekom, Intel und SAP

Über die Deutsche TelekomDie Deutsche Telekom ist mit über 156Millionen Mobilfunkkunden sowie 29Millionen Festnetz- und rund 18 MillionenBreitbandanschlüssen eines der führendenintegrierten Telekommunikationsunter-nehmen weltweit (Stand 31. Dezember2015). Der Konzern bietet Produkte undDienstleistungen aus den BereichenFestnetz/Breitband, Mobilfunk, Internetund Internet-basiertes Fernsehen fürPrivatkunden sowie ICT-Lösungen fürGroß- und Geschäftskunden. Die DeutscheTelekom ist in über 50 Ländern vertretenund beschäftigt weltweit rund 225.200Mitarbeiter. Im Geschäftsjahr 2015 erzielteder Konzern einen Umsatz von 69,2 Mil-liarden Euro, davon wurde rund 64 Prozentaußerhalb Deutschlands erwirtschaftet.

Weitere Informationen finden Sie unterhttps://geschaeftskunden.telekom.de

Über SAPAls Marktführer für Unternehmenssoftwareunterstützt die SAP SE Firmen jeder Größeund Branche, ihr Geschäft profitabel zubetreiben, sich kontinuierlich anzupassenund nachhaltig zu wachsen. Vom BackOffice bis zur Vorstandsetage, vom Waren-lager bis ins Regal, vom Desktop bis hinzum mobilen Endgerät – SAP versetztMenschen und Organisationen in dieLage, effizienter zusammenzuarbeitenund Geschäftsinformationen effektiverzu nutzen als die Konkurrenz. Rund320.000 Kunden aus der privaten Wirt-schaft und der öffentlichen Verwaltungsetzen auf SAP-Anwendungen undDienstleistungen, um ihre Ziele besserzu erreichen. Weitere Informationenunter www.sap.de.

Über Intel Intel (NASDAQ: INTC) definiert die Grenzenvon Technologie neu und ermöglichtdamit außergewöhnliche Erlebnisse.

Informationen über Intel finden Sieunter http://www.intel.de/newsroomund http://www.intel.de.