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Brose
Brose ist der viertgrößte familiengeführte Automobilzulieferer. Jedes zweite Neufahrzeug weltweit ist mit mindestens einem Brose-Produkt ausgestattet. Die intelligenten Lösungen von Brose für Fahrzeugzugang und Innenraum sorgen für mehr Komfort und Flexibilität. Innovative Konzepte für das Wärmemanagement erhöhen die Effizienz und tragen zum Umwelt- und Klimaschutz bei. Das Systemverständnis von Brose ermöglicht neue Funktionen in Fahrzeugen aller Art - ob auf vier oder zwei Rädern. Einschließlich des Joint Ventures Brose Sitech beschäftigt das Unternehmen rund 30.000 Mitarbeiter an 70 Standorten in 25 Ländern. Für das Jahr 2022 erwartet die Brose-Gruppe einen Umsatz von mehr als 7 Milliarden Euro.
Die große Vision: Von der Shopfloor-Edge-Computing bis zur Cloud-Analyse
Das branchenweite Bewusstsein für das Potenzial von Daten, das oft von den neuesten Trends wie künstlicher Intelligenz oder maschinellem Lernen getrieben wird, ist in den letzten Jahren rapide gewachsen. Dies führte zu dem Wunsch von Brose, Daten auf neue Weisen zu nutzen, um mehr Kundennutzen und Gewinn zu generieren sowie einen Wettbewerbsvorteil zu stärken. Brose ist der viertgrößte familiengeführte Automobilzulieferer und stattet jedes zweite Neufahrzeug weltweit mit mindestens einem seiner Produkte aus.
Die große Vision von Brose ist es, eine Vielzahl von Alt-Datenquellen, vor allem Shopfloor-Produktionsmaschinen, mit einer zentralen Plattform zu verbinden, auf der Datenanwendungsfälle gehostet werden können, die das Geschäft des Unternehmens beschleunigen und Wert generieren. Die Anwendungsfälle reichen von analytischen Dashboards zur Überwachung bis hin zu AI- & Machine-Learning-Anwendungen zur Kostensenkung und Qualitätssteigerung. Die Vision ist in zwei Projekte unterteilt, die Ultra Tendency in separaten Arbeitsströmen geliefert hat.
Das erste Projekt, Industrial IoT (IIOT), zielt darauf ab, eine schnelle und hochdurchsatzfähige Verbindung von Shopfloor-Maschinendaten zu einer zentralen Datenplattform in der Cloud bereitzustellen.
Das zweite Projekt, Data Driven Brose (DDB), hat das Ziel, die zentrale Analyseplattform bereitzustellen, auf der die Daten gespeichert werden, eine Hochleistungs-ETL stattfindet und Anwendungsfälle gehostet werden.
Die Vision von Brose ist eine durchgängig vernetzte Plattform. Beide Arbeitsströme müssen in enger Zusammenarbeit arbeiten, um eine robuste und zukunftssichere Architektur von Shopfloor-Geräten bis zu Cloud-Plattformen zu schaffen.
Die Treiber – Industrial IoT
Flexibilität und eine verbesserte Markteinführungszeit für neue Anwendungen sind der Haupttreiber für die Einführung einer globalen IIoT-Plattform für Brose. Die Plattform unterstützt automatisierte Rollouts, einfache Softwareänderungen ohne die Notwendigkeit, die Maschinenprogrammierung zu ändern, und die Konnektivität zu Maschinen, internen Systemen und Cloud-Plattformen. Ein wichtiger Faktor für den Erfolg der IIoT-Plattform ist die Fähigkeit, die Plattform global in allen Brose-Fabriken zu implementieren und zu betreiben.
Die Lösung - Industrial IoT
Ultra Tendency führte eine anfängliche Pilotphase durch, die die Eingabe für eine Architekturentscheidung lieferte. Basierend auf einer Reihe von Anforderungen implementierte das Ultra Tendency Team in enger Zusammenarbeit mit dem Brose Team drei verschiedene Architekturprototypen. Die Phase wurde durch eine Bewertung der verschiedenen Optionen auf der Grundlage einer vorab erstellten Entscheidungsmatrix abgeschlossen, die Brose-spezifische funktionale und nicht-funktionale Anforderungen sowie internationale Standards berücksichtigte. Die Anwendung dieser Entscheidungsmatrix auf die drei implementierten Prototypen führte zu einer klaren Architekturempfehlung.
Die eigentliche Projektimplementierung der globalen IIoT-Plattform
von Brose erfolgte unter Verwendung des Eclipse IoT-Stapels und Confluent, basierend auf Apache Kafka. Confluent fungiert als zentrale Kommunikationsdrehscheibe, um die IoT-Anwendungen mit anderen Brose-Systemen und der in AWS bereitgestellten Data-Driven-Brose-Infrastruktur zu verbinden. Die eigentlichen IoT-Anwendungen werden mit Eclipse Kura implementiert und das globale Gerätemanagement basiert auf Eclipse Kapua. Dieser Ansatz basiert auf Open-Source-Tools und ermöglicht eine kurze Implementierungsphase, keinen Vendor-Lock-in und eine gute Erweiterbarkeit für zukünftige Anwendungsfälle.
Während der Implementierung arbeitet das Ultra Tendency Team eng mit dem Brose Team zusammen, um die neue IoT-Schicht mit dem Manufacturing Execution System zu integrieren. Eine spezielle Anforderung für die Anwendungsfälle in der Brose IIoT-Plattform ist die hohe Verfügbarkeit und Skalierbarkeit der Anwendungsfälle und eine sehr geringe Latenzzeit (<30 ms) für die Interaktion zwischen den auf Kura basierenden IoT-Geräten und Maschinen, da die IoT-Geräte nicht nur Daten erfassen, sondern auch den Produktionsprozess auf der Maschine steuern.
Mit dem erfolgreichen Rollout der IIoT-Plattform in die ersten Fabriken haben Brose und Ultra Tendency die Fähigkeit geschaffen, schnell zusätzliche Anwendungsfälle auszurollen. Die aktuellen Anwendungsfälle können durch einfaches Java-Coding erweitert und automatisch auf die Kura-Geräte in den Brose-Fabriken weltweit ausgerollt werden. Ultra Tendency unterstützt den globalen Rollout im Laufe des Jahres 2022.
Die Treiber - Data-Driven Brose Plattform (DDB)
Damit Brose zu einem datengetriebenen Unternehmen werden kann, wird eine zentrale Data-Lake-Plattform benötigt, auf der große Datenmengen gespeichert werden können und die verschiedene Anwendungsfälle hosten kann.
Lösung Data-Driven Brose
Ultra Tendency entwickelte in Zusammenarbeit mit Brose das Konzept für den Data Lake, plante und implementierte es. Der erste Schritt bestand darin, einen Proof of Concept (PoC) durchzuführen, um einen geeigneten Cloud-Anbieter zu ermitteln und die Entscheidung für ein architektonisches Design der Lösung zu erleichtern. Von hier aus übernahm das Ultra Tendency DevOps-Engineering-Team, um die Architektur in ein laufendes System in der Cloud zu übersetzen und auszurollen. Dies beinhaltete die Unterstützung von Brose beim Betrieb der Plattform vom Start bis zur Inbetriebnahme der ersten Anwendungsfälle. Es dauerte nur sechs Monate vom ersten PoC, um dies zu erreichen. Ultra Tendency nutzte seine umfangreiche Big Data & Cloud-Erfahrung, um kosteneffiziente Lösungen bereitzustellen, die sich nahtlos in die Unternehmenskultur, Governance und Prozesse von Brose integrieren, indem sie einen DevOps-Ansatz verfolgen.
Ein CI/CD-Prozess wurde verwendet, um die Plattform über Infrastructure as Code (IaC) auszurollen und freizugeben. Dieser Ansatz ermöglicht eine schnelle und agile Entwicklung der Plattform. Zusammen mit dem effizienten Einsatz von Terraform wirkte dies als Leuchtturm in der Organisation von Brose. Es strahlte auf andere Abteilungen und Projekte aus, die anschließend erfolgreich IaC mit Terraform einsetzten. Geeignete Staging-Umgebungen für Anwendungsfälle und Anwendungen sowie ein geeignetes Multi-Account-Management waren spezifische Governance-Anforderungen. Diese wurden durch die Lösungen von Ultra Tendency erfüllt und zur Zufriedenheit von Brose implementiert. Ultra Tendency schlug Konzepte für allgemeine Sicherheitsanliegen wie die Verschlüsselung von Daten im Ruhezustand und die Einrichtung einer sicheren Kommunikation zwischen On-Premises und der Cloud vor. Die Konzepte wurden implementiert und führten zu einer Plattform, die auch die höchsten Sicherheitsstandards erfüllt.
Ultra Tendency beriet auch Brose und arbeitete während aller Entwicklungsstufen eng zusammen, um den Wissenstransfer zu ermöglichen und die Ermöglichung zu erleichtern. Brose wünschte sich, das notwendige Know-how aufzubauen, um Teile der Big-Data-Plattform vollständig selbst entwickeln und betreiben zu können.
Das Ergebnis
Bis zum Ende des ersten Jahres hostete die Data-Driven-Brose-Plattform erfolgreich mehrere Anwendungsfälle. Der erste Anwendungsfall bedient bis zu 180 Nutzer aus verschiedenen Brose-Fabriken weltweit. Nahezu Echtzeitbilder von Schweißnähten werden von modernsten Computer Vision Machine Learning-Algorithmen klassifiziert. Es wurde zu einem entscheidenden Faktor bei der Kostensenkung, der Erhöhung der Produktiongeschwindigkeit und der Produktqualität mit homogenen Ergebnissen in allen Fabriken.
Ein weiterer Anwendungsfall ermöglicht die Speicherung von Produktionsliniendaten von Maschinen auf Shopfloors auf der Plattform. Die Daten werden transformiert und geladen, um Dashboards zu erstellen, die Informationen an die Shopfloor-Mitarbeiter zurücksenden, die ihren Arbeitsablauf optimieren und dadurch Kosten senken und die Produktivität erhöhen können.
Für dieses Jahr planen Brose und Ultra Tendency, die Plattform zu erweitern, indem sie eine Machine Learning Operations (MLOps) Umgebung sowie Self-Service-Funktionen aufbauen. Diese Funktionen bieten Sandbox-Umgebungen und unterstützen "Data-as-Product"-Ansätze, die auf ein Data-Mesh-Setup hinarbeiten. Geplant ist auch eine kontinuierliche Erweiterung von Governance
- und Datenmanagementimplementierungen, z. B. Datenzonen und -kataloge, um optimal auf organisatorische und prozessuale Veränderungen innerhalb von Brose reagieren zu können. Schließlich werden die Partner eine auf Kubernetes basierende Containerumgebung etablieren, um Mikroservice-Anwendungen zu betreiben.
Die neue IIoT-Plattform bildet bereits die Grundlage für Live-Diagnosetools für Wartung, IT und Bediener. Der nächste große Schritt besteht darin, die Plattform für Ausrüstungslieferanten außerhalb von Brose zu öffnen, um die Lieferfreigabe teilweise zu automatisieren und diese Plattform zur signifikanten Reduzierung der Softwarekomplexität neuer Geräte zu nutzen.