Die industrielle Wertschöpfung steht vor einem tiefgreifenden Wandel. Um Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft langfristig zu sichern, braucht es durchgängig vernetzte, datengetriebene Produktionssysteme. Genau hier setzt die Referenzarchitektur der Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. aus Kaiserslautern an: Sie schafft die technische Basis, um Operational Technology und Information Technology eng miteinander zu verbinden und Daten sicher, interoperabel und herstellerunabhängig auszutauschen.
Die Referenzarchitektur zielt auf die komplette Digitalisierung der Produktion. „Das Spektrum reicht von Edge basierter, modularer Steuerungstechnik über einen einheitlichen IT-Datalayer bis hin zu Agentic AI und adressiert zudem offene Datenökosysteme“, erläutert Prof. Martin Ruskowski, einer der Schöpfer des Architekturbildes. „Sogar das Prinzip des MX-Ports aus Manufacturing-X ist bei uns bereits als Software verfügbar. Die einzelnen Elemente greifen ineinander und sichern die Zukunftsfähigkeit der Industrie durch schnelleres Engineering und optimierte Abläufe.“
„Wir adressieren insbesondere die Migration im Brownfield,“ betont Simon Jungbluth, einer der Autoren des kostenlosen Whitepapers SmartFactory Referenzarchitektur. „Wir zeigen, dass Digitalisierung nicht automatisch den Neukauf kompletter Anlagen bedeutet, sondern dass bereits wenig aufwändige Algorithmen sehr zu einer Optimierung beitragen.“
In fünf Schritten zum Digital Twin in der Fertigung
Die Referenzarchitektur zeigt auf, wie Fabriken künftig vernetzt, flexibel und intelligent denken und handeln, wie Ruskowski berichtet: „Wir liefern einen praktische Leitfaden für den Weg in eine vernetzte Datenökonomie. Dazu bieten wir jede Art von Hilfestellung in der Community oder über die SmartFactory Academy an.“
Der von der Referenzarchitektur beschriebene Weg zur selbstorganisierenden Fabrik auf Basis von digitalen Zwillingen umfasst fünf Schritte. Unternehmen können sich in diesem Konzept selbst einordnen und eigenes Ziel formulieren.
- Digitale Basis schaffen: Aufbau standardisierter Datenmodelle und Schnittstellen (Verwaltungsschale, OPC UA) für durchgängige Kommunikation und Datenverfügbarkeit.
- Daten nutzen: Etablieren zuverlässiger Datengrundlagen für Analysen und automatisiertes Reporting, um Prozesse und Abweichungen zu verstehen.
- Prozesse optimieren: Aus Datenanalysen konkrete Verbesserungsmaßnahmen ableiten, um die Effizienz zu steigern und Kosten zu senken.
- Dezentrale Steuerung: Digitale Agenten für Produkte und Ressourcen einführen, die eigenständig Informationen austauschen und Entscheidungen unterstützen.
- Selbstorganisation: Sobald Agenten vollständig autonom kooperieren, reagiert die Fabrik in Echtzeit flexibel und selbstanpassend auf Veränderungen.
„Die selbstorganisierende Fabrik entsteht nicht durch einen Technologiesprung, sondern durch einen planvollen, mehrstufigen Transformationsprozess“, erläutert Ruskowski. „Wir sagen nicht, dass jede Fabrik selbstorganisiert sein muss, aber wir unterstützen die Unternehmen auf dem Weg dorthin.“
Next Generation Factory Automation
Das dreischichtige Modell der Architektur verknüpft die IT-Ebene mit der Operational Technology und integriert Maschinen, Edge-Geräte und Cloud-Anwendungen. Auf Basis standardisierter Technologien wie OPC UA, AutomationML und der Verwaltungsschale entsteht die Grundlage für Interoperabilität, Modularität und sichere Datenflüsse.
Wie sich diese Prinzipien in der Praxis umsetzen lassen, zeigt das Anwendungsbeispiel der Produktionsinsel PHUKET: Smarte Maschinen steuern sich dort selbst, intelligente Agenten übernehmen die flexible Produktionsplanung und Daten werden über standardisierte Schnittstellen in Echtzeit verknüpft. Jürgen Frisch
