Open Source als treibende Kraft hinter Industry 4.0

Wie frei zugängliche und veränderbare Produkte die Geschäftswelt verändern.

Open-Source Hardware, Software und Hybridlösungen sind treibende Kräfte hinter dem Konzept von Industry 4.0. Immer mehr Industriebetriebe implementieren Lösungen aus einer Kombination von Open-Source Hardware und Software Optionen um Innovation anzutreiben, Interoperabilität zu steigern und Kosten zu senken. Dies gilt nicht nur für Startups, sondern auch für etablierte Industriegiganten wie Siemens und Bosch haben schon das Potenzial hinter Open-Source erkannt. 

Open-Source Software Implementierungen bieten einfache Einsatzbarkeit, nahezu perfekte Interoperabilität mit anderen, und verringern den Markteinstiegspreis. -Bosch

Was ist Industrie 4.0?

Industrie 4.0 bezeichnet die Integration von Automatisierung und Datenaustausch in der Herstellung. Es gibt mehrere genaue Definitionen, was unter dem Begriff zu verstehen ist, wichtig ist aber vor allem der Unterschied zur dritten Industriellen Revolution, die in den 70er Jahren anfing Computertechnologien und Automatisierung in der Produktion einzuführen. Bei Industrie 4.0 geht es vor allem um das Internet der Dinge, IoT. Damit ist nicht Amazon's Alexa gemeint (Obwohl das Produkt von IoT nicht mehr wegzudenken ist), sondern die technische Fähigkeit, zwischen verschiedenen Elementen der Produktion Daten in Echtzeit auszutauschen und Prozesse daran abzustimmen.

Was ist Open-Source, und wieso ist es gerade jetzt so wichtig?

In der Herstellung kommt Open Source in zwei Formen:

  • Open Source Software ist frei wiedervertreibbar und kann für eigene Zwecke verändert werden.

  • Open Source Hardware basiert auf dokumentierten, frei wiedervertreibbaren und modifizierbaren Technologien und Objekten.

Der Grundgedanke hinter dem Konzept ist folgender: Intellektuelles Eigentum soll geteilt werden, um Entwicklungskosten aufzuteilen und dadurch Innovation zu fördern. Vor nicht allzu langer Zeit hat dieses Konzept noch wahnsinnig geklungen. Aber je schneller der technologische Fortschritt, desto schneller werden Technologien zum Massengut. So ist es mittlerweile faktisch unmöglich, mit einem einfachen Thermometer Profit zu machen. Die Patente sind längst abgelaufen und sogar primitive termometer eignen sich für den Alltagsgebrauch. Sollte eine Maschine das Einbetten eines Termometers benötigen, kann ein unter Herstellern verbreitetes, und für eigene Zwecke anpassbares Bauteil Kosten senken und dabei immer noch seinen Zweck erfüllen.

Software folgt dem selben Prinzip. Die Suchfunktion in einem ERP-System ist Massengut. Jedoch benutzen wir die selbe Technologie bei datenpol, um mittels Apache Lucene eine AI-getriebene Elastic-Search Funktion zu ermöglichen. Auch die Kerntechnologie für unsere interne Entwicklung wird mit anderen Entwicklern verglichen, um so schneller Fortschreiten zu können.

Was bringt sich Open-Source Hardware?

Leistbarkeit geht vor.

Man nehme die Microcontroller Rasberry Pi und die verschiedenen Arduino Modelle. Die Anfänge dieser Produkte liegen im Ausbildungs- und Hobbybereich, aber mittlerweile finden diese Bauelemente Anwendung in Smart-Displays, Netwerksicherheit und sogar Videoequipment. Auch Firmen arbeiten immer mehr zusammen, um durch Austausch und Kombination von Know-how Entwicklung zu beschleunigen und Kosten zu sparen. Eines der größten Projekte dieser Art ist das Open Compute Project wo bekannte Namen wie Facebook, Intel, IBM uvm Entwürfe und Technologien für Datenzentren austauschen, um an die nächste Generation von IT-Infrastruktur zu entwickeln. Und das nicht nur schneller, sondern auch kostengünstiger als mit dem traditionellen Ansatz der strengen Geheimhaltung.Beschreibung hinzufügen

Open Source Hardware und mehrere Beispiele von Open-Source Hardwareprodukten

Prototypen und Anpassbarkeit

Schaut man sich einen Arduino-Controller an, so fällt einem gleich die Größe auf. Natürlich wird der Chip nicht als Arduino, sondern als ATmega328p-Chip in das Finale Produkt eingebaut. Der Vorteil des Arduino-Chips ist jedoch dessen Benutzerfreundlichkeit und Anpassbarkeit an den jeweiligen Einsatzzweck. "Rapid Prototyping" bezeichnet den Einsatz von Technologien wie 3D-Druck, Laserschnitt und vorgefertigter Platinen, um den Abstand zwischen Prototyp-Generationen zu verringern. Je kürzer die Wartezeit von Generation zu Generation, desto schneller ist das Produkt marktbereit. Auch wen im Endeffekt eine Sonderentwicklung verwendet wird, erleichtern open-source Tools die Iteration, wodurch auch nachdem das Produkt am Markt erscheint eine 2.0 Generation schnell implementiert werden kann, um auf das Feedback der Kunden einzugehen.

Open source ist zugänglich

Jeder Geschäftsführer wünscht sich Kandidaten, die schon im voraus die Technologien der Firma beherrschen, und somit nur minimales Onboarding benötigen. Open Source Software und Hardware sind wesentlich zugänglicher für Fachhochschulen, Universitäten und Institute. Durch die öffentlich zugänglichen APIs können Studenten schon während der Ausbildung mit Industriestandards interagieren, die jenen in der Berufswelt gleichen.

Datenquellen in Industrie 4.0

Die Möglichkeit der Datensammlung durch Sensoren und Maschinen ist ein Grundbaustein der Industrie 4.0. In einer voll-integrierten Produktionskette wird jeder Schritt überwacht und inspiziert. Sollte diese Produktionskette angepasst oder komplett umgestellt werden, wird der Einsatz von Komponenten, die sich umprogrammieren und anpassen lassen nicht mehr wünschenswert, sondern notwendig. Schnelle Iteration der Produktversionen ermöglicht eine kürzere Go-Live Timeline, und stellt sicher, dass zukünftige Versionen des Produkts effektiv an das Feedback der Kunden angepasst werden können.

Die Rolle von Open Source in Lieferkette und Zusammenarbeit

Open-Source Hardware lässt sich nicht nur kostengünstig ankaufen und anpassen, sondern erlaubt ein bisher selten erreichbares Niveau an Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Teilen der Lieferkette, da alle Einblick in das Produkt haben, und somit an der Verbesserung mitwirken können. Somit können Kernkompetenzen verschiedener Institutionen auf die Funktionalität und das Design eines Produktes Einfluss nehmen, um zu einem besseren Resultat für alle Beteiligten zu kommen.

Welche Lösungen bietet Open Source Software?

Stichwort - Skalierbarkeit.

Neue Funktionen und Eigenschaften kommen mit jeder Softwaregeneration auf den Markt. Jedoch folgt jede Generation von Technologie einer wichtigen Regel - die Datenmenge wird mit jeder Iteration größer. Daher ist die Skalierbarkeit ein wichtiger Faktor für Industry 4.0 und IoT. Sowohl von der technischen als auf der finanziellen Seite, müssen Softwarelösungen für Unternehmer sich an wachsende Datenmengen anpassen, und neue Datenströme integrieren können. Open-Source Produkte wie Apache Solr, Lucene, Spark, und Kafka zielen genau auf diesen Aspekt der modernen Wirtschaft aus - wachsende Datenmengen müssen verarbeitet und organisiert werden, und das noch dazu in Echtzeit.Beschreibung hinzufügen

Open Source Initiative und bekannte Softwareprodukte auf Open-Source Basis.

In der Herstellung überzeugt Open-Source durch Interoperabilität und Standardisierung.

Ob alt oder neu, selten gibt es eine Fabrik, in der die Herstellung auf nur einer Generation von Geräten von einem Hersteller abläuft. Betriebe sind aus einer Kombination von alten und neuen Maschinen, Werkzeugen und Steuerungssystemen aufgebaut. Eine geschlossene Produktionskette nach modernen Richtlinien ist hier nicht möglich, außer die Daten können in ähnliche Formate und standardisierte Protokolle umgewandelt. Das hat eine Reihe an Herstellern und Organisationen dazu bewegt, sich an Projekten wie die Eclipse Foundation  zu beteiligen. Daraus sind Protokolle wie MQTT entstanden, die standardisierte Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen ermöglicht, und dabei spezifisch auf die vielfältigen Bedürfnisse der modernen Industrie eingeht.

Wohin man sieht, überall Open-Source.

Sollte man dennoch an der Effektivität von Open-Source zweifeln, kann man drei der am schnellsten wachsenden IT-Bereiche als Beispiel nehmen: Analytics, AI und Machine Learning sind alle von Open-Source Lösungen dominiert. Ob im Bereich Deep Learning mit Pytorch, oder im AI-Gestütztem Datenmanagement mit Apache Lucene, die Geschwindigkeit, mit der diese Projekte entwickelt werden, wäre bei einem geschlossenem Projekt nicht Möglich. Hochschulen und Institute können in diesen Bereichen forschen und dabei die Software immer weiterentwickeln, während zur selben Zeit die Industrie neue Anwendungsbereiche findet. So hat datenpol zum Beispiel für die Politische Akademie Apache Lucene verwendet, um die Suchfunktion innerhalb der ERP-Plattform um ein vielfaches zu verbessern.

Im Mittelpunkt stehen die Menschen.

Die modernsten Fabriken werden auch heute (noch) von Menschen bedient. Der Bereich von Kommunikation zwischen Mensch und Maschine, und der passenden Datenverarbeitung dazu wird mit der steigenden Komplexität moderner Arbeitsprozesse immer wichtiger. Daten müssen sowohl für Maschinen als auch für Menschen passend verarbeitet und erreichbar sein, und zwar so, dass die Daten kontextuell zur jeweiligen Aufgabe passen. Wo Maschinen immer genau nach einem Datensatz suchen können, müssen für die menschliche Interaktion Lösungen wie Apache Lucene oder Solr implementiert werden, die intelligente, Kontext-getriebene Suche ermöglichen. Diese Tools lassen sowohl Menschen als auch Maschinen auf die nötigen Daten zugreifen, um Arbeitsprozesse noch schneller und nahtloser zu machen.

Muss alles Open-Source werden?

Manche Hardliner würden hier eindeutig mit "Ja!" antworten, aber die Realität sieht anders aus. Fabriken sind nicht alle und nicht zur Gänze auf Open-Source Lösungen basiert, und jeder Betrieb wir Informationen und Geheimnisse haben, die geschützt werden müssen und nicht geteilt werden können. Open-Source Software ist sehr leistungsfähig, hat aber oft Probleme in der Bedienbarkeit. Gleichzeitig ist es mittlerweile fast unmöglich, zu Gänze proprietäre Lösungen zu benutzen, da fast alle modernen Technologien an einem Punkt auf Open-Source Lösungen zurückgreifen.Beschreibung hinzufügen

Raspberrry Pi im Einsatz bei datenpol. Basierend auf Odoo wird darauf ein eigenständiges POS System entwickelt. Quelle: datenpol

Was ist nun die Lösung?

Das brillante an Open-Source ist, dass die Technologien an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden können. Ein starker, innovativer Partner kann sicherstellen, dass die Implementierung einer neuen Software- oder Hardwarelösung fehlerfrei über die Bühne geht und genau das gewünschte Resultat liefert.

datenpol ist der Open-Source ERP Marktführer in Österreich. Wir arbeiten mit Odoo, einer umfassenden Business-Management Software Lösung auf Open-Source Basis. Unsere Aufgabe besteht darin, für jeden unserer Kunden ein perfekt angepasstes ERP-System zu erstellen, dass die existierenden Betriebsprozesse einbindet und mehrere Systeme auf einer zentralen Plattform vereint. Durch die offene Struktur von Odoo können wir nicht nur detaillierte Anpassungen treffen, sondern entwickeln für unsere Kunden regelmäßig Lösungen, die die Grundfunktionalität erweitern. Vor allem ist für uns die Skalierbarkeit wichtig. Unsere Produkte lassen sich faktisch endlos erweitern, was für kleine Betriebe bedeutet, dass es nie zu früh ist, nach einer ERP-Lösung zu suchen - ein gutes ERP-System wächst mit dem Betrieb mit, und passt sich an Veränderungen effektiv an. 

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