Industriestandards

Die Neu- und Weiterentwicklung von Technologien, Prozessen und Produkten ist für Marktakteure wie Unternehmen häufig mit hohen zeitlichen, personellen und finanziellen Aufwänden verbunden. Besteht Unsicherheit darüber, inwiefern eigene Hard- oder Software-Lösungen mit den Business-Lösungen Dritter kompatibel sind, kann dies zu teuren Redundanzen in der Entwicklung führen, die Marktreife von Produkten verzögern oder Innovationen insgesamt beeinträchtigen. Industriestandards schaffen jedoch ein gemeinsames Framework, auf dem alle Marktakteure aufbauen können.

Kurz und knapp

  • Industrielle Standards sind solche, die allgemein akzeptiert und angewendet werden 
  • Standards dieser Art können, aber müssen keine Normen sein
  • Industriestandards vereinfachen viele Prozesse für Marktteilnehmer
  • Unternehmen, die spätere Standards mitentwickeln bzw. sehr früh adaptieren, profitieren im Wettbewerb

Was sind Industriestandards?

Ein Industriestandard bezeichnet einen Sachverhalt, der innerhalb einer Branche allgemein akzeptiert ist und Anwendung findet. Hierzu zählen etwa bauliche Verfahren oder technische Spezifikationen wie Schnittstellen-Technologien. Diese Standards entwickeln sich meist im Laufe der Zeit, werden von den Marktteilnehmern aufgegriffen und durch den wiederholten Einsatz faktisch als Industriestandards etabliert.

Industriestandards werden häufig als „De-facto-Standards“ bezeichnet, da sie nicht zwingend den Charakter einer formalen Norm haben, aber sich zwischen Unternehmen und Kunden als praktikabel und in der Praxis sinnvoll erwiesen haben. Die Etablierung bestimmter Prozesse oder Verfahren kann darüber hinaus auch forciert werden, etwa durch die Absprache einzelner / mehrerer führender Unternehmen innerhalb einer Branche. Dies geschieht zum Beispiel im Rahmen von Branchen- oder Fachverbänden.

Industrieweit anerkannte Standards können Unternehmen dabei helfen, Hard- und Software-Lösungen kostengünstiger und schneller auf den Markt zu bringen. Mit der Anwendung dieser Standards können sowohl Geschäfts- als auch Fertigungsprozesse vielfach deutlich effizienter gestaltet werden. Ist ein bestimmter Standard innerhalb einer Branche weit verbreitet, kann zudem eine höhere Interoperabilität zwischen den Lösungen mehrerer Unternehmen resultieren. Durch die Verwendung identischer Schnittstellen kann etwa die Interkonnektivität von Systemen und Maschinen als gesetzt gelten.

Industriestandards im Bereich MES

Im Bereich Manufacturing Execution Systems (MES) haben sich zahlreiche Richtlinien etabliert, die von Best-Practice-Lösungen bis hin zu internationalen Normen reichen. Moderne Lösungen rund um Fertigungssteuerungssysteme werden dabei heute besonders durch die Standards, Vorgaben und Richtlinien der nachfolgenden Institutionen geprägt.

Normen (national & international)

Die Festsetzung verbindlicher Standards rund um MES-Lösungen erfolgt auf internationaler Ebene durch Institutionen wie die ISO (International Organization for Standardization) oder die IEC (International Electrotechnical Commission). Bedeutsame Normen dieser Institutionen sind unter anderem diese Beispiele:

  • ISO 22400-2:2014-01

    Diese Norm definiert ein Set an bereits weltweit eingesetzten relevanten KPIs wie z.B. die OEE-Kennzahl im Fertigungsmanagement. Zusätzlich definiert sie auch das Beziehungs- und Wirkmodell (Effect Model) zwischen Kennzahlen und deren Kennzahlenparametern im Kontext zu Produkt, Auftrag, Maschinen, Anlagen und Unternehmen zur Herleitung wichtiger Leistungskennzahlen für den eigenen MES-Bedarf.

 

  • IEC 62264

    Bei der IEC 62264 handelt es sich um eine ganze Normenreihe. Im Fokus dieser Normen steht die Integration von Unternehmens-EDV und Leitsystemen. Ein wesentlicher Bestandteil der Norm ist die Abbildung verschiedener Konzepte und Modelle, die diese Integration vereinfachen und damit die Effizienz des Informationsaustauschs im Unternehmen nachhaltig erhöhen. Aus dieser Norm wurde z.B. auch die vielzitierte Automatisierungspyramide abgeleitet.

Industriestandards (Kommunikationsprotokolle)

  • OPC-UA

    Der Begriff OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture) beschreibt einen Kommunikationsstandard. Dieser Standard bietet eine standardisierte Schnittstelle für eine plattformunabhängige Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M). So lassen sich Maschinendaten erfassen, transportieren und von angebundenen Softwareanwendungen verarbeiten. Entwickelt wurde der Standard von der OPC Foundation. Er entspricht der Norm IEC 62541-5:2021-08.

     

  • MQTT 

    MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein Netzwerkprotokoll, das in der Machine-to-Machine-Kommunikation eingesetzt wird. Das offene Nachrichtenprotokoll ermöglicht den Informationsaustausch im Rahmen von IoT-Anwendungen (Sensoren etc.) und ist besonders für effiziente Datenübertragung bei geringer Bandbreite geeignet. Die aktuelle Norm lautet ISO/IEC 20922:2016-06.

     

  • MTConnect

    MTConnect ist ein offener Kommunikationsstandard, der gerade in der Fertigungsindustrie zum Einsatz kommt. Das Protokoll ermöglicht die Echtzeit-Erfassung von Maschinendaten und dient der vertikalen Vernetzung von Produktionsanlagen auf Shopfloor-Ebene mit Softwareanwendungen. Der Industriestandard basiert auf XML und ist besonders in Nordamerika weit verbreitet.

Verbandsrichtlinien (VDI / VDMA / ZVEI)

Den Fach- und Branchenverbänden kommt eine wichtige Rolle bei der Etablierung, Konkretisierung und Einordnung diverser Standards zu. Dazu zählen etwa diese Beispiele:

  • VDI (Verband deutscher Ingenieure e.V.)

    Das Richtlinienwerk des VDI e.V. bietet klare Empfehlungen für die praktische Umsetzung verschiedenster Regularien. Für den MES-Bereich ist besonders die VDI 5600 von besonderer Relevanz. Sie stellt einen umfassenden Leitfaden rund um Fertigungsmanagementsysteme dar, der sich konkret an Verantwortliche / Entscheider in Unternehmen richtet. Sie war mit ihrer Veröffentlichung im Jahr 2007 auch die erste Ausführung zu dem Thema MES in deutscher Sprache. International wird aber heute die IEC 62264 hierzu angewandt.

     

  • VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V.)

    Der VDMA e.V. erstellt regelmäßig die VDMA-Einheitsblätter, deren Inhalte die technischen Spezifikationen des deutschen Maschinenbaus widerspiegeln. Bedeutend für den Bereich MES ist die VDMA-Einheitsblatt 66412 Reihe, die heute eine wichtige Basis für die Bestimmung und Standardisierung von MES Prozessen und Kennzahlen darstellt. Die im Einheitsblatt 66412 Teil 1 und 2 definierten 22 Kennzahlen sind im Jahr 2014 in die ISO 22400-2 vollständig übernommen worden und damit zu einem internationalen Standard aufgestiegen. 

     

  • ZVEI (Verband der Elektro- und Digitalindustrie)

    Der Verband veröffentlichte bereits mehrere Publikationen, die sich umfassend und auch branchenübergreifend mit den Möglichkeiten zeitgemäßer MES-Lösungen auseinandersetzen. Zentrale Broschüren und auch Positionspapiere bauten dabei auch auf den Arbeitsergebnissen von VDI und VDMA auf. Zwei bekannte Veröffentlichungen sind hier der RAMI 4.0 Würfel (RAMI steht für Referenz Architektur Modell Industrie 4.0) und das Asset Verwaltungsschalenmodell.

     

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Die Vorteile der Einhaltung von Industriestandards

Industriestandards und die Einhaltung dieser Leitlinien bringen zahlreiche Vorteile mit sich, sowohl für Unternehmen innerhalb der Branche als auch für die Kunden, die deren Lösungen einsetzen. Die wichtigsten Gründe für die Einhaltung von Industriestandards sind folgende Punkte:

Reduzierung von Integrationskosten

Kommen in mehreren Systemen und Prozessen identische Standards zur Anwendung, sind Unternehmen nicht auf eventuell aufwendige oder teure Lösungen angewiesen, welche die Kompatibilität untereinander sicherstellen. Durch die Einhaltung der gängigen Industriestandards können die anfallenden Integrationskosten in der Regel erheblich reduziert werden. Im besten Fall lassen sich sogar Plug-and-play-Lösungen realisieren. 

Förderung von Interoperabilität

Durch die Nutzung einheitlicher Standards kann ein hohes Maß an Interoperabilität hergestellt werden. Dies ist etwa dann der Fall, wenn zwei Systeme unterschiedlicher Hersteller über standardisierte Schnittstellen Informationen in standardisierten Formaten miteinander austauschen, ohne dass Anpassungen an Produkten oder Prozessen erforderlich sind. Da so viele Teilbereiche etwa in der Produktion als ein Gesamtsystem zusammenwirken können, gilt die Interoperabilität als ein wichtiger Pfeiler der Industrie 4.0.

Schaubild zu den 4 Vorteilen der Einhaltung von Industriestandards

Effizienter Einsatz von Ressourcen

Existierten in einer Branche keine klaren Standards, etwa zum Datenaustausch, müssten Systeme theoretisch so zugeschnitten sein, dass sie konsequent nur eine ausgewählte Variante oder sämtliche möglichen Varianten unterstützen. Dies wäre potenziell mit hohen geschäftlichen Risiken sowie mit erheblichen finanziellen Kosten verbunden. Durch die Verständigung auf einheitliche Industriestandards entfallen solche Mehraufwände und Unternehmen können ihre Ressourcen in andere Geschäftsbereiche einbringen.

Steigerung der Flexibilität

Entsprechen bestimmte Soft- oder Hardware-Lösungen aktuellen Industriestandards, sind diese Lösungen für andere Marktteilnehmer potenziell attraktiver. Wenn Unternehmen ihre Überlegungen hinsichtlich der Anschaffung von Maschinen / IT an aktuellen Branchenstandards in diesem Bereich ausrichten, haben sie den Vorteil, dass diese Lösungen voraussichtlich deutlich flexibler in Verbindung mit anderen Lösungen eingesetzt werden können. Setzen sie hingegen auf Sonderlösungen einzelner Anbieter, sind sie ggf. dauerhaft an deren Systeme sowie Lösungen gebunden und büßen dauerhaft an Flexibilität ein.

Konkurrierende Industriestandards – Interessen und Risiken

Verfügen einzelne Unternehmen über eine entsprechend große Marktmacht bzw. Einfluss innerhalb einer Branche, können diese versuchen, punktuell eigene Standards zu setzen oder diese sogar als Konkurrenz zum aktuellen Industriestandard / Branchenstandard zu etablieren. Dies kann für einzelne Unternehmen und Interessenverbände auch dann interessant sein, wenn sich etwa in einem sich entwickelnden Markt noch kein verbindlicher Standard etabliert hat. 

Für einzelne Marktteilnehmer kann es sehr lukrativ sein, die eigenen Lösungen als Branchenstandard zu etablieren. Gleichzeitig ist eine solche Strategie sowohl sehr kostspielig als auch stark risikobehaftet, ohne dass klar ist, welches Verfahren / welche Technologie sich beim Kunden und somit am Markt behaupten kann. Solche Doppelstrukturen führen, solange sie existieren, unweigerlich zu Ineffizienzen im Marktgeschehen, da sie die Investitionsentscheidungen von Unternehmen und Verbrauchern beeinflussen können.

Gleichzeitig ist es auch so, dass die Relevanz bestimmter Industriestandards je nach Größe und Ausrichtung einzelner Unternehmen erheblich variieren kann. Unternehmen sind faktisch in der Pflicht, stets einen Überblick zu behalten, bei welchen Industriestandards eine relevante Schnittmenge zum eigenen Geschäftsfeld besteht und inwiefern dies unternehmerische Entscheidungen bestimmen sollte.

Industriestandards im Wandel

Bei der Betrachtung von Industriestandards ist es wichtig, diese Standards immer in ihrem zeitlichen Kontext zu sehen. So kann es sehr sinnvoll sein, dass gewisse Verfahren oder Technologien für einen bestimmten Zeitraum als Industriestandard gehandhabt werden. Verlieren aber bisher etablierte Standards durch neue Forschungsergebnisse oder technologische Entwicklungen an Aktualität, stehen Unternehmen bzw. Interessenverbände vor der Herausforderung, diese Veränderungen aufzugreifen und zu internalisieren.

Dies kann etwa dadurch geschehen, dass innerhalb der Branche die bestehenden Standards den Neuerungen entsprechend aktualisiert werden. Ist eine neue Technologie oder ein neues Verfahren so grundlegend anders und dem bisherigen Standard überlegen, besteht auch die Möglichkeit, dass ein bisheriger Industriestandard mit der Zeit vollständig abgelöst und ersetzt wird. 

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