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Container-Technologie im modernen MES - der richtige Ansatz?

January 22, 2021

Container-Technologie im modernen MES - der richtige Ansatz?
“Once a new technology rolls over you, if you’re not part of the steamroller, you’re part of the road”
Stewart Brand, Autor

Die groß angelegte und schnelle Digitalisierung von Wertschöpfungsketten wird weltweit von vielen Unternehmen angestrebt, um moderne Technologien sowie Vorteile von Industrie 4.0 nutzen zu können. Diese drängende Notwendigkeit, die Arbeitsprozesse von Unternehmen und ihren Partnern zu ändern, hat sich durch die aktuelle globale COVID-Pandemie weiter verstärkt. Unternehmen müssen heute Nachfrageentwicklungen vorhersagen und so darauf reagieren können, dass es für die komplette Wertschöpfungskette am rentabelsten ist. Zugleich müssen Wertschöpfungsketten in unerwarteten Krisensituationen (nicht anders als in einer globalen Pandemie) agil und jederzeit skalierbar bleiben, um eventuelle Verluste und Beeinträchtigungen zu begrenzen. Die Forderung nach mehr Widerstandsfähigkeit, Agilität und Effizienz existierte schon immer; die Notwendigkeit, diese schneller und im großen Rahmen zu erreichen, wurde erst in den letzten Jahren, insbesondere aber im vergangenen Jahr, laut. Eine empfehlenswerte Publikation von McKinsey über diese beschleunigte Umstellung, die durch die Pandemie verstärkt oder vielmehr in Gang gesetzt wurde, finden Sie hier.

Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, dass das Top-Management sowie Experten im Unternehmen und der entsprechenden Wertschöpfungskette Technologietrends kennen oder zumindest ein grundlegendes Verständnis davon haben, wie moderne Digitalisierungslösungen funktionieren, bevor eine Entscheidung für eine bestimmte Technologie, ein Tool, eine Plattform oder einen Anbieter getroffen wird.

Die Umsetzung von Industrie 4.0 beginnt für Fertigungsunternehmen und ihre Wertschöpfung grundsätzlich dann, wenn sie über eine MES-Anwendung verfügen, die nicht nur innerhalb des Unternehmens und der entsprechenden Werke für die Prozessausführung eingesetzt werden kann, sondern auch mit anderen übergeordneten Unternehmensanwendungen in der gesamten Wertschöpfungskette integrierbar ist, um die Konnektivität zu gewährleisten, die IIoT und Industrie 4.0 vorgeben.

Auch in Unternehmen, die ein altes MES oder eine MES-ähnliche Anwendung in der Fertigung einsetzen, ist das System wahrscheinlich nicht ausreichend dafür gerüstet, die Digitalisierungsziele einer eigentlichen Transformation im Sinne von Industrie 4.0 zu erreichen. Ein modernes MES löst in der Regel ein Altsystem entweder schrittweise oder in einem einzigen Schritt anhand eines sog. Urknall-Ansatzes (en. Big Bang) ab, bei dem der gesamte Betrieb auf die neue Anwendung umgestellt wird, unabhängig davon, welche Methode zur Implementierung genutzt wird. Es wird jedoch offensichtlich, dass die Implementierung einer modernen, Industrie-4.0-fähigen MES-Anwendung ein großes Unterfangen ist und Beteiligte aus der Geschäftsleitung, der IT, dem operativen Geschäft und sogar externe Berater und Zulieferer einbinden muss, was für jede vorgenommene unternehmensweite IT-Umstellung typisch ist. Doch was ändert sich mit dem Einsatz des modernen MES, wenn der erforderliche Aufwand und die Zeit für die Umstellung äußerst hoch sind? Wie profitiert das Unternehmen, welches die Anwendung einführt, unmittelbar von den positiven Effekten und Verbesserungen, die in einem Industrie-4.0-Szenario erwünscht sind?

Diese Frage kann nur beantwortet werden, wenn man sich mit den MES-Grundlagen und seiner Funktionsweise beschäftigt. Es ist eine Abkehr von alten, monolithischen Anwendungen notwendig, bei denen lediglich eine vermeintlich ideale Anwendung nur einen bestimmten Prozess abbildet und diesen bereitstellt. Diese upzudaten ist äußerst schwierig und zeitintensiv. Moderne MES müssen agil, reaktionsschnell, skalierbar und einfach zu programmieren und zu implementieren sein, jedoch sind das nur Floskeln, die keinerlei Bedeutung haben, wenn die Architektur dieser Anwendung nicht entsprechend gestaltet ist.

Das moderne MES stellt eine agile, widerstandsfähige und schnelle Anwendung dar, welche die Anwender schon bei der Implementierung sowie bei der nachfolgenden Nutzung überzeugt. Dies impliziert den Einsatz verfügbarer hochmoderner Technologien zum Erzielen der angestrebten Ergebnisse.

Eine derartige Technologie, die immer beliebter wird, ist die Container-Technologie oder Container-basierte Virtualisierung. Der bekannteste Technologie-Anbieter in diesem Bereich ist Docker. Wir möchten an dieser Stelle nicht allzu tief in das Thema einsteigen, indem wir eine hochtechnische Beschreibung von Docker vorlegen. Es geht vielmehr um die Frage, wie Anwendungen oder Funktionen innerhalb größerer Anwendungen einfacher erstellt, angepasst und bereitgestellt werden können, wenn sie Container-basiert eingesetzt werden – was außerdem eine wesentlich günstigere und schnellere Alternative für das jeweilige Unternehmen darstellt.

Grundlagen der Container-basierten Virtualisierung

Zunächst einmal ein paar Grundlagen zu Containern. Container sind eine Erweiterung oder Weiterentwicklung von virtuellen Maschinen, ersetzen diese jedoch nicht. Virtuelle Maschinen emulieren virtuelle Hardware und führen unterschiedliche Betriebssysteme aus, was höhere Ressourcenanforderungen für einen einzelnen Server bedeutet.

Eine in einem Container ausgeführte Anwendung ist jedoch eine eigenständige und isolierte Instanz, die ein Betriebssystem mit anderen Container-Anwendungen teilt. Diese Technologie wird als OS-Level-Virtualisierung bezeichnet. Dies bedeutet, dass jede Container-basierte Anwendung Zugang zu allen Systemressourcen, Datensätzen und Bibliotheken hat, die zur Ausführung benötigt werden, während sie das gleiche Betriebssystem nutzt und dabei isoliert funktioniert, wobei jedoch eine nahtlose Integration und kontinuierliche Bereitstellung jederzeit erfolgen können. Grundsätzlich liefert diese Vorgehensweise deutlich mehr Anwendungsmöglichkeiten mit weniger Ressourcen, da mehr Container auf einem Server untergebracht werden können als auf vergleichbaren virtuellen Maschinen, und zwar unabhängig davon, ob sich der Server vor Ort oder in der Cloud befindet.

Entwickler haben den Vorteil, Anwendungen in Container wie Docker zu verpacken, zu versenden und auszuführen, wobei die eigentlichen Anwendungen schlank, mobil und autark sind. Der Einsatz von Docker bietet eine Standardisierung und Versionskontrolle der Anwendungen, sodass diese von agilen Teams, die On- oder Off-Premise arbeiten, ausgeführt und angepasst werden können.

Die Anwendungsentwicklung auf Basis der Container-Technologie eignet sich auch für den agilen Ansatz bei der schrittweisen MES-Implementierung, bei der die Anwendung oder einige ihrer Funktionen in mehreren Werken oder in einem bestimmten Werk für einzelne Use Cases als Pilotprojekt oder zur Evaluierung, wie ein modernes MES mit einer bestehenden Anwendung eingesetzt werden kann, bereitgestellt wird.

Die Einrichtung einzelner Anwendungselemente oder einer bestimmten Funktion in einem Container erlaubt es dem MES-Implementierungsteam, Änderungen schneller vorzunehmen und zu testen, bevor das angepasste Modul final in die Hauptanwendung integriert wird. MES-Anwendungen erfordern oft eine gewisse Anpassung bei der Implementierung. Die enthaltenen Module ermöglichen es, dass einzelne Komponenten der Gesamtanwendung angepasst, getestet und anschließend mit der Hauptanwendung ohne Unterbrechung integriert werden können. Diese agilen Arbeitsmethoden gehören zu den Merkmalen, die ein wahrhaft modernes MES bieten muss.

Die erheblichen finanziellen Vorteile durch Docker und Container sind aus Anwendersicht (neben der einfachen Entwicklung und Bereitstellung) besonders zu beachten. So benötigen Container deutlich weniger System-Ressourcen und können Einsparungen von Hardware-Kosten für eine groß dimensionierte MES-Bereitstellung an mehreren Standorten in Höhe von mehreren Millionen Euro bewirken. Über 3,5 Millionen Anwendungen wurden aus diesem Grund in Container verlagert und über 37 Milliarden Container-Anwendungen heruntergeladen (Quelle - ZDNet).

Warum ist eine Anwendung, die Docker-Container nutzt oder unterstützt, aus Sicht eines Unternehmens, in welchem der Einsatz von MES-Anwendungen erwägt wird, so wichtig? Die Antwort ist einfach - ein MES, das Docker verwendet und Anwendungen und Funktionen in Containern bereitstellt, ist ein zukunftsweisendes MES, welches die Grundsätze der agilen Entwicklung und Bereitstellung vereint. Neben der Reduzierung von Projektkosten ermöglicht es die Anwendung eines iterativen MES-Einsatzes, sodass das System weiterentwickelt und an sich ändernde Marktbedingungen angepasst werden kann.

Die Anwendung, welche für Ihr Unternehmen und Ihre gesamte Wertschöpfungskette ausgewählt wurde, wird mit Sicherheit alle verfügbaren modernen Tools einsetzen können, sodass die Wertschöpfungskette effizienter, stärker und pro-aktiver gestaltet werden kann.

Docker und Container-basierte Virtualisierung von Anwendungen ist ein solches Tool. Es ist eine wichtige Technologie, die eine schnellere Umsetzung und Anpassung ermöglicht. Es ist empfehlenswert, auf die entscheidenden Vorteile von Docker-Containern im Gespräch mit Ihren MES-Experten und -Beratern einzugehen, bevor Ihre MES-Entscheidung gefällt wird. Die Nutzung neuer, moderner Technologien versetzt Sie in die Lage, selbst die aktive Rolle zu übernehmen und nicht den vorgegebenen Kurs zu befolgen. So können Sie Ihre MES-Lösung hinsichtlich Leistung, Skalierung und standortübergreifender Bereitstellung effizienter gestalten, um so die volle Wirkung Ihres MES-Systems zu nutzen.

Die englische Originalversion dieses Artikels von Adelio Fernandes (veröffentlicht am 18. Januar 2021) lesen Sie hier.


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