Factory-X

Das Forschungsprojekt Factory-X strebt an, Maschinenbauindustrie sowie industrielle Lieferketten durch den Aufbau eines Datenökosystems zu digitalisieren.

Ziel des Factory-X-Projekts ist die Entwicklung von Business Apps als Softwarelösungen im Datenökosystem der Fabrik der Zukunft. Zentrales Hilfsmittel dabei ist das Datenökosystem „Factory-X“. Darüber hinaus wird angestrebt neue datengetriebene Lösungen und Softwareservices speziell für Fabrikbetreiber, Fabrikausrüster sowie deren Zulieferer zu entwickeln. In Verbindung mit der Förderung innovationsbasierter Geschäftsmodelle soll damit die Wettbewerbsfähigkeit, Nachhaltigkeit und Resilienz der Fabrikbetreiber und Fabrikausrüster verbessert werden. Dabei steht die Transformation von einem produktzentrierten zu einem nutzenbasierten Ansatz im Vordergrund. Diese sogenannten Produkt-Service-Systeme unterstützen die Schaffung zukunftssicherer Arbeitsplätze und die Erschließung neuer Geschäftsmodelle.

Leistungen des August-Wilhelm Scheer Instituts

Im Mittelpunkt des Gesamtprojektes steht eine erste prototypische Umsetzung des Datenökosystems „Factory-X“. Im Kern der Architektur stehen die branchenübergreifenden Anwendungsfälle (Use Cases) der Fabrikausrüster und -betreiber. Hier setzen die Arbeiten des August-Wilhelm Scheer Instituts an. Als beteiligter Partner in der Rolle Forschung werden die anwendungsspezifischen Referenzarchitekturmodelle der beiden Use Cases Traceability und Circular Economy erarbeitet.

Das Ziel des August-Wilhelm Scheer Instituts ist es hierbei, durch die Use-Case spezifische Erstellung von anwendungsbezogenen Referenzarchitekturen die Bedarfe beider Use Cases strukturiert zu erfassen, als Modell auf generischer Ebene zu dokumentieren und dadurch die strukturierte Entwicklung der jeweiligen Business-Applikationen zu ermöglichen. Dadurch werden die Anforderungen der Anwendungspartner detailliert und einheitlich dargestellt, um sie später transparent an die für die Softwareentwicklung verantwortlichen Partner zu übermitteln.

Ziel: Leistung eines Beitrag zur Schließung der Informationslücke bezüglich Produktzustandsdaten, welcher durch mangelnde Möglichkeiten zur durchgängigen Erhebung und zum standardisierten Austausch von Daten zwischen Unternehmen hervorgeht. Erst wenn grundlegende Standards existieren, können darauf aufbauend R-Szenarien zur Weiter- beziehungsweise Zweitverwertung von Komponenten entwickelt und prototypisch getestet werden.

Umsetzung: Diese Grundlagen sollen in diesem Use Case anhand von 3 Szenarien (Remanufacture, Refurbish, Recycle) entwickelt werden. Zur Umsetzung der genannten R-Szenarien ist der Einsatz von drei Business Applikationen erforderlich:

  1. eine R-Grading-App zur Bewertung der produktspezifischen Weiterverwertungsmaßnahmen
  2. eine herstellerübergreifende, anwendungsverbindende R-Components Service App
  3. eine R-Condition Monitoring & Maintenance App zur standardisierten, permanenten Erhebung von relevanten Zustandsdaten.

Das August-Wilhelm Scheer Institut entwickelt hierfür eine anwendungsspezifische Referenzarchitektur für die R-Business-Applikationen. Die Referenzarchitekturen werden genutzt, um prototypische Software-Applikationen bei den Partnern in der Rolle Softwareanbieter zu entwickeln bzw. bestehende Software-Applikationen zu ertüchtigen

Ergebnis: Die Kreislaufwirtschaft wird mithilfe die Ergebnisse des Use-Cases vorangetrieben: durch eine prototypische Implementierung von R-Strategien und digitalen Geschäftsmodel-Lösungen sowie durch eine dazugehörige unterstützende digitale durchgängige Informationskette. Damit soll eine Dematerialisierung der Stoffkreisläufe der Industrie (bei Aufrechterhaltung der Wirtschaftlichkeit) realisiert werden. Der Anwendungsfall zahlt damit vor allem auf das strategische Ziel „Nachhaltigkeit“ ein – unterstützt, aber gleichzeitig die Steigerung der Resilienz und Wettbewerbsfähigkeit.

Ziel: Der Use Cases Traceability verfolgt das Ziel, anwenderübergreifende Datenaustauschstandards zu entwickeln, welche auf die Rückverfolgbarkeit von Produktdaten (Traceability) ausgerichtet sind.

Beschreibung: Das August-Wilhelm Scheer Institut entwickelt eine anwendungsspezifische Referenzarchitektur für Traceability Business-Applikationen. Dabei wird sowohl eine Business-Applikation für den dauerhaften oder temporären Echtzeitdatenaustausch als auch eine weitere für eine durchgängige Teile-, Material- und Daten-Traceability konzipiert. Die Referenzarchitekturen werden genutzt, um prototypische Software-Applikationen zu entwickeln bzw. bestehende Software-Applikationen zu ertüchtigen. Die Referenzarchitektur bildet dabei die funktionale und prozessuale Zuordnung der einzelnen Komponenten sowie deren Zusammenspiel ab. Dazu zählen bspw. Standards wie die Asset-Administration Shell (ASS) oder der Digitale Produktpass (DPP).

Use Case Circular Economy

Ziel: Leistung eines Beitrag zur Schließung der Informationslücke bezüglich Produktzustandsdaten, welcher durch mangelnde Möglichkeiten zur durchgängigen Erhebung und zum standardisierten Austausch von Daten zwischen Unternehmen hervorgeht. Erst wenn grundlegende Standards existieren, können darauf aufbauend R-Szenarien zur Weiter- beziehungsweise Zweitverwertung von Komponenten entwickelt und prototypisch getestet werden.

Umsetzung: Diese Grundlagen sollen in diesem Use Case anhand von 3 Szenarien (Remanufacture, Refurbish, Recycle) entwickelt werden. Zur Umsetzung der genannten R-Szenarien ist der Einsatz von drei Business Applikationen erforderlich:

  1. eine R-Grading-App zur Bewertung der produktspezifischen Weiterverwertungsmaßnahmen
  2. eine herstellerübergreifende, anwendungsverbindende R-Components Service App
  3. eine R-Condition Monitoring & Maintenance App zur standardisierten, permanenten Erhebung von relevanten Zustandsdaten.

Das August-Wilhelm Scheer Institut entwickelt hierfür eine anwendungsspezifische Referenzarchitektur für die R-Business-Applikationen. Die Referenzarchitekturen werden genutzt, um prototypische Software-Applikationen bei den Partnern in der Rolle Softwareanbieter zu entwickeln bzw. bestehende Software-Applikationen zu ertüchtigen

Ergebnis: Die Kreislaufwirtschaft wird mithilfe die Ergebnisse des Use-Cases vorangetrieben: durch eine prototypische Implementierung von R-Strategien und digitalen Geschäftsmodel-Lösungen sowie durch eine dazugehörige unterstützende digitale durchgängige Informationskette. Damit soll eine Dematerialisierung der Stoffkreisläufe der Industrie (bei Aufrechterhaltung der Wirtschaftlichkeit) realisiert werden. Der Anwendungsfall zahlt damit vor allem auf das strategische Ziel „Nachhaltigkeit“ ein – unterstützt, aber gleichzeitig die Steigerung der Resilienz und Wettbewerbsfähigkeit.

Use Case Traceability

Ziel: Der Use Cases Traceability verfolgt das Ziel, anwenderübergreifende Datenaustauschstandards zu entwickeln, welche auf die Rückverfolgbarkeit von Produktdaten (Traceability) ausgerichtet sind.

Beschreibung: Das August-Wilhelm Scheer Institut entwickelt eine anwendungsspezifische Referenzarchitektur für Traceability Business-Applikationen. Dabei wird sowohl eine Business-Applikation für den dauerhaften oder temporären Echtzeitdatenaustausch als auch eine weitere für eine durchgängige Teile-, Material- und Daten-Traceability konzipiert. Die Referenzarchitekturen werden genutzt, um prototypische Software-Applikationen zu entwickeln bzw. bestehende Software-Applikationen zu ertüchtigen. Die Referenzarchitektur bildet dabei die funktionale und prozessuale Zuordnung der einzelnen Komponenten sowie deren Zusammenspiel ab. Dazu zählen bspw. Standards wie die Asset-Administration Shell (ASS) oder der Digitale Produktpass (DPP).

Principal Investigator

Dirk Werth

Dr. Dirk Werth

Geschäftsführer und wissenschaftlicher Direktor

Ihr Ansprechpartner

Christian Bennoit

Christian Bennoit

Mail: christian.bennoit@aws-institut.de
Telefon: +49 681 93511 299

Ausgangssituation

Die industrielle Produktion bildet das Fundament prosperierender Volkswirtschaften, wobei allein in Deutschland Ende 2021 rund 7,6 Millionen Menschen in Betrieben des verarbeitenden Gewerbes und der ausrüstenden Industrie beschäftigt waren. Diese Industriezweige, darunter Maschinen- und Anlagenbau, Komponentenanbieter und Automatisierungsunternehmen, sind entscheidend für die Wertschöpfungsketten. Trotz ihrer Bedeutung ist eine alarmierende Erkenntnis aus einer Studie¹, dass Deutschland im Bereich der Digitalisierung zurückbleibt, was sich in Arbeitskosten und Produktivitätszahlen niederschlägt und zu einem erheblichen Standortnachteil im globalen Wettbewerb führt. Insbesondere die unterdurchschnittliche Digitalqualifikation deutscher Fachkräfte und die geringere Digitalisierung der Fabrikbetreiber im Vergleich zu ihren Ausrüstern werden als mögliche Gründe identifiziert. Um die Digitalisierung in der ausrüstenden Industrie anzukurbeln, sind umfassende Maßnahmenpakete für Ausrüster und Betreiber erforderlich, um den Anforderungen an digitale Innovationen gerecht zu werden.

¹ten Hompel, M.; Henke, M.; Clausen, U.; Ihlenfeldt, S. (Hrsg.): Marktstudie: Manufacturing-X – Die Branche der Fabrikausrüster. Fraunhofer, Dortmund, Juni 2023, DOI 10.24406/publica-1386.

  • Verarbeitendes Gewerbe und ausrüstende Industrie sind Tätigkeitsbereiche von 7,6 Mio. (∼17%) der deutschen Arbeitnehmenden
  • Studie belegt Digitalisierungsrückstand im verarbeitenden Gewerbe und der ausrüstenden Industrie in DE

Lösungsansatz

Was?

Das Factory-X-Konsortium plant die erste prototypische Umsetzung des Datenökosystems „Factory-X“, das sich an der konzeptionellen Grobarchitektur von Manufacturing-X orientiert (Abbildung). Dies dient als Ausgangspunkt für einen späteren kommerziellen Betrieb.

Den Kern dieser Architektur bilden die spezifischen Anwendungsfälle der Fabrikausrüster und -betreiber, die erforderlich sind, um innovative Geschäftsmodelle zu ermöglichen und die gesellschaftlich erstrebenswerten Ziele Resilienz, Nachhaltigkeit und Wettbewerbsfähigkeit zu erreichen. In Factory-X entwickeln die Projektpartner konkrete Software als Business-Applikationen für die Anwendungsfälle der Fabrikausrüster und deren Kunden. Diese Business-Applikationen können später industrielle „App-Stores“ angeboten werden.

In einem Anwendungsfall (Use Case) wird eine konkrete Aufgabe von den beteiligten Partnern motiviert, konzipiert, technisch umgesetzt und erprobt. Dabei entstehen Business- applikationen, die konkreten Nutzen stiften. Die Realisierung der Anwendungsfälle erfordert den kombinierten Einsatz von Basisfähigkeiten und -services, die teilweise im Rahmen des Projekts Factory-X entwickelt werden und teilweise bereits existieren und weiterverwendet werden. Der regulatorische Rahmen umfasst die aktuellen gesetzlichen Vorgaben der EU sowie Abstimmungen mit anderen laufenden Aktivitäten wie Gaia-X und Catena-X.

Sichten eines Factory-X Referenzmodells

Auswahl der 57 Partnerunternehmen

Siemens

SAP

DMG MORI

Trumpf

EPLAN

Festo

Atos

Uhlmann

Berger Holding

Igus

Pakic

Rif

Smarte Demonstrationsfabrik Siegen

German Edge Cloud

Scheer

LNI 4.0

VDMA

SCI4.0

FÖRDERHINWEIS

Das Projekt Factory-X ist gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
Förderkennzeichen: 13MX001ZY
Laufzeit: 01.02.2024 – 31.07.2026