Industrie 4.0 Leitfaden

Der ultimative Leitfaden zur Erstellung von Business Applikationen mit einer Low-Code-Entwicklungsplattform

Dieser Leitfaden beschreibt, wie Low-Code-Plattformen die Anwendungsentwicklung in der Industrie 4.0 verändern werden. Wir erläutern, was Low-Code-Anwendungsplattformen sind, wie ihre Auswirkungen auf die Industrie 4.0 aussehen und nennen Beispiele für Low-Code-Anwendungen in der Industrie.
Der ultimative Leitfaden zur Erstellung von Business Applikationen mit einer Low-Code-Entwicklungsplattform

Kapitel 1: Einführung in Low-Code-Anwendungsplattformen für die Industrie 4.0

Jedes produzierende Unternehmen strebt nach kontinuierlicher Verbesserung, um Spitzenleistungen in der Produktion zu erzielen. Der Kerngedanke hinter kontinuierlichen Verbesserungen in der Produktion besteht darin, alle Mitarbeiter direkt einzubinden, um Lösungen für bestehende Probleme zu finden. Wenn Sie Ihre Mitarbeiter in der Produktion fragen, wie Ihre alltäglichen Herausforderungen ausschauen, so erhalten Sie nicht nur eine detaillierte Liste von Problemen, sondern meist auch bereits detaillierte Lösungskonzepte. 

In der Fabrik von heute erfordern solche Lösungen den Einsatz von softwarebasierten Systemen. Und die Erstellung und Anpassung solcher Systeme erfordert in der Regel die Einbeziehung von IT-Fachleuten, was oftmals zu Engpässen bei der Implementierung neuer IT-basierter Lösungen führt. 

Hier kommen Low-Code-Anwendungsplattformen ins Spiel. Das Grundprinzip von Low-Code-Plattformen besteht darin, die Erstellung von Software-Anwendungen ohne manuelles Programmieren zu ermöglichen. Damit können auch Mitarbeiter, die über keine oder nur geringe IT-Kenntnisee verfügen, IT-basierte Lösungen für ihre individuellen Herausforderungen erstellen. Low-Code Plattformen erlauben also Domänenexperten maßgeschneiderte Anwendungen zur Lösung ihrer individuellen Probleme in sehr kurzer Zeit zu schaffen. Das umfasst die Erstellung flexibler und skalierbarer Anwendungen für verschiedene Gerätetypen, wie z. B. Smartphones, Tablets oder Browser-Anwendungen für Arbeitsstationen.

Kapitel 2: Was ist eine Low-Code-Plattform?

Eine Low-Code-Anwendungsentwicklungsplattform (LCDP) ist eine Software, die eine einfach zu bedienende Anwendungserstellungsumgebung bietet, um Softwareanwendungen ohne handgeschriebenen Softwarecode zu erstellen. Stattdessen können vorkonfigurierte Software-Funktionsblöcke unter Verwendung einer grafischen Benutzeroberfläche und Drag&Drop konfiguriert werden. Mit der grafischen Benutzeroberfläche können die Software-Funktionsblöcke zu komplexen Anwendungen kombiniert werden. In vielen Systemen werden ereignisbasierte Trigger und Wenn-dann-Logik verwendet, um die Geschäftslogik zu implementieren und Anwendungsdaten zu sammeln.

Zu den typischen Elementen einer Low-Code-Anwendungsentwicklungsplattform gehören

  • Vorkonfigurierte Software-Funktionsblöcke
  • Grafische Benutzeroberfläche zum Kombinieren von Blöcken
  • Ereignisbasierte Geschäftslogik
  • Regelmaschine zur Kombination von Ereignissen mit Funktionsblöcken
  • Datenpipeline zur Erfassung von Echtzeitdaten

Eine Low-Code-Anwendungsplattform ermöglicht es Mitarbeitern mit begrenzter Erfahrung in der Softwareentwicklung, Anwendungen durch die Kombination von Funktionsblöcken mit modellgesteuerter Logik zu erstellen. Die generierten Anwendungen können einfache betriebliche Anwendungen umfassen oder durch erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten komplexe Geschäftsanwendungen abdecken. 

Entwicklungsplattformen mit geringem Code-Aufwand reduzieren die zur Erstellung von Anwendungen benötigte Zeit und beschleunigen die Bereitstellung von Geschäftsanwendungen. Auf diese Weise kann ein größerer Personenkreis zur Erstellung von Anwendungen beitragen, insbesondere Mitarbeiter, die über detaillierte Kenntnissen des Geschäftsbereichs verfügen. Für Anwendungen in der Industrie 4.0 können beispielsweise Low-Code-Anwendungsplattformen von Produktionsingenieuren verwendet werden, um in sehr kurzer Zeit Apps zur Optimierung von Produktionsprozessen zu erstellen.


Kapitel 3: Was sind die Vorteile von Low-Code-Plattformen für die Industrie 4.0?

Die Vorteile von Low-Code-Anwendungsplattformen sind vielfältig. Aus der Sicht der Software-Entwicklung umfassen die Vorteile niedrigere Kosten und schnellere Entwicklungszyklen:

  • Geringere Kosten für die Erstellung von Anwendungen
  • Geringere Kosten für die Ausbildung von Software-Entwicklern
  • Kürzere Bereitstellungszeit für neue Anwendungen
  • Kürzere Releasezyklen
  • Geringere Kosten für das Testen und Warten von Anwendungen
  • Bessere Zuweisung von IT-Ressourcen

Darüber hinaus sind Low-Code-Plattformen besonders vorteilhaft für Anwendungen in der Industrie 4.0. Die Hauptvorteile Flexibilität, Schnelligkeit und Iterationsfähigkeit haben einen großen Einfluss darauf , wie Unternehmen ihre Betriebsabläufe verbessern können. Da die Entwicklung von Low-Code-Anwendungen die Kontrolle an die für den Herstellungsprozess verantwortlichen Ingenieure zurückgibt, fördert sie eine dezentrale Entscheidungsfindung auf der Grundlage schneller Entwicklungszyklen. Auf diese Weise können Anwendungen häufiger verbessert werden, und neue Versionen können z.B. problemlos mehrmals am Tag bereitgestellt werden. Der Effekt ist eine schnellere Reaktion auf mögliche Veränderungen der Produktionsanforderungen.

Kapitel 4: Wie erstellt man eine Industrie 4.0 App mit einer Low-Code-Plattform?

Die WORKERBASE Connected Worker Plattform ist eine Low-Code-Anwendungsentwicklungsplattform, die die Erstellung von Industrie 4.0 Apps ohne Erstellen von Softwarecode ermöglicht. In diesem Kapitel erläutern wir anhand einer "Digitalen Checkliste" App, wie eine Industrie 4.0 App erstellt wird. 

Digitale Checklisten wandeln Papierformulare in ein digitale Form. Mit dem WORKERBASE AppBuilder kann eine digitale Checkliste mit einem Webbrowser erstellt werden und wird automatisch auf einem Smartphone, Tablet oder einer Smartwatch bereitgestellt. Alle Daten, die mit den Checklisten gesammelt werden, werden automatisch im System gespeichert und können auf in Echtzeit analysiert oder an andere Systeme gesendet werden. In unserem Beispiel folgen wir den folgenden Schritten:

  • Schritt 1: Erstellen Sie eine Checkliste mit einem Browser
  • Schritt 2: Erstellen Sie eine bestimmte Regel um eine Checkliste durch einen QR-Code Scan zu starten
  • Schritt 3: Erstellen Sie eine bestimmte Regel, die beim Ausfüllen der Checkliste greift und die gesammelten Daten in einer Datenbank speichert.
  • Schritt 4: Passen Sie die Anwendung an, z.B. Versenden der Checklistendaten per E-Mail oder an ein ERP-System

Schritt 1: Erstellen Sie eine Checkliste mit einem Browser

Mit der Low-Code-Anwendungsumgebung WORKERBASE erstellen Sie Ihre Anwendungschecklisten im Webbrowser über eine Drag & Drop-Schnittstelle. Für die Checklistenanwendung können Sie zwischen verschiedenen vorkonfigurierten Funktionsblöcken wählen. Nehmen wir an, Ihre Checkliste soll die Möglichkeit umfassen, Elemente aus einer Liste abzuhaken. Zusätzlich soll der Benutzer ein Foto erstellen und einen Wert in einem PDF-Dokument nachschlagen können.

low-code App Entwicklung

Mit Hilfe der grafischen Benutzeroberfläche können Sie aus einer Vielzahl von verschiedenen Funktionsblöcken wählen und die gewünschten Funktionen kombinieren. Das WORKERBASE-System bietet typische Dateneingabefunktionen wie z.B. Bestätigungsfelder, Textkommentare, numerische Wertprüfungen oder Multi-Checks. Sie können die Dateneingabe mit Bild-, Audio- oder Videoaufzeichnung oder Funktionen zur Anzeige von Informationen wie Text, Bild, Video, PDF und mehr anreichern. Sie können alle Funktionen flexibel miteinander kombinieren und Ihren individuellen App-Workflow aufbauen.

Funktionsblöcke für die App Enwicklung

Auf diese Weise können alle relevanten Situationen in der Produktion (Probleme, Fragen, Qualitätsmängel etc.) einfach dokumentiert und direkt an die entsprechenden Personen oder Systeme weitergeleitet werden. Selbstverständlich können Sie die Funktionalität an Ihre Bedürfnisse anpassen, z.B. die Listenwerte modifizieren. Dies kann manuell erfolgen oder Sie können bei Bedarf automatisch eine Verbindung zu einer Datenbank oder anderen Systemen wie ERP herstellen, um Listenwerte dynamisch anzuzeigen.

Smartphone App

Nachdem Sie alle Funktionsblöcke eingebunden haben, klicken Sie auf Speichern und das WORKERBASE-System erstellt automatisch eine Checklisten-App für Smartphones, Tablets und Smartwatches. Der gesamte Bereitstellungsprozess erfolgt automatisch, und das System lädt die Checklisten-App auf alle Geräte hoch, die mit dem WORKERBASE-System verbunden sind. 

Schritt 2: Erstellen Sie eine bestimmte Regel um eine Checkliste durch einen QR-Code Scan zu starten

Mit dem WORKERBASE-System gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie eine App gestartet werden kann. 

Apps werden über ein App-Symbol auf dem Smartphone gestartet. Dieses Verhalten ist den klassischen Smartphone-Apps sehr ähnlich. Der Benutzer klickt auf das App-Icon und die App wird gestartet.

Von einem Kollegen gestartete Apps: WORKERBASE-Apps unterstützen Kollaborationsszenarien, bei denen von einem Mitarbeiter gestartete Workflows an Kollegen übergeben werden können. Zum Beispiel startet ein Mitarbeiter eine Checklisten-App auf seiner Smartwatch, füllt alle Werte aus und übergibt den Workflow an die Smartwatch eines Mitarbeiters zur Genehmigung. In einem solchen Fall muss der Mitarbeiter die App nicht manuell starten, sondern die App startet automatisch mit der Genehmigungsaufgabe.

Anwendungen, die von einer externen Anwendung oder Maschine gestartet werden: Die WORKERBASE-Lösung lässt sich in bestehende Branchenanwendungen oder IoT-Geräte integrieren. Auf diese Weise ist es möglich, Apps auf den Smart Devices automatisch auf Basis eines Triggers aus einer Branchenanwendung, z.B. ERP-Systemen, zu starten.

Apps werden durch das Scannen eines Barcodes gestartet: Durch das Scannen eines Barcodes oder QR-Codes mit dem integrierten Scanner der Smartwatch oder von der Smartphone- und Tablet-App aus kann eine Regel ausgelöst werden, die automatisch eine App auf Ihrem Endgerät öffnet. Mit dieser Funktion können Sie z.B. Checklisten an einzelne Geräte oder Auftragsarten anhängen. Sobald eine Person den QR-Code z.B. einer Maschine einscannt, wird die angeschlossene Checkliste auf dem Smartphone dieser Person angezeigt.

Regel Engine

Die jeweiligen Barcodes und das Verhalten der App müssen im WORKERBASE-System konfiguriert werden. Mit Hilfe der Regel-Engine von WORKERBASE können Sie eine neue Regel erstellen, die auf bestimmte Werte eines Barcode-Scans hört und eine App startet. Natürlich können Sie sowohl den Wert des Barcodes als auch die App und die Benutzergruppe, die die App benutzen darf, konfigurieren.

Schritt 3: Erstellen Sie eine bestimmte Regel, die beim Ausfüllen der Checkliste greift und die gesammelten Daten in einer Datenbank speichert.

Das WORKERBASE-System kann mit benutzerdefinierten Regeln konfiguriert werden, die definieren, welche Aktion ausgelöst werden soll, sobald ein App-Workflow abgeschlossen ist. Solche Regeln werden in einer "Wenn-dann"-Form definiert und können alle Arten von Metadaten enthalten, einschließlich des Benutzers, der Zeit, der gesammelten Daten oder des Status eines Workflows. Durch die Kombination verschiedener Bedingungen kann die jeweilige Geschäftslogik konfiguriert werden. Beispielsweise kann eine Checkliste so definiert werden, dass ihre Daten automatisch an ein ERP-System gesendet werden, wenn ein bestimmter Wert ausgewählt wurde, oder die Daten können per E-Mail verschickt werden oder eine bestimmte Benutzergruppe soll alarmiert werden, wenn ein Checklistenwert ein definiertes Kriterium nicht erfüllt. 

Geschäftsregeln

Für unser Beispiel definieren wir eine Regel, die die Checklistendaten in der WORKERBASE-Datenbank speichert, falls die "Readiness-Checkliste" den Wert "CNC-Programm geladen" enthält, und die Daten an eine zusätzliche Genehmigergruppe sendet, falls der Wert nicht gesetzt wurde.

Regelbedingungen

Schritt 4: Passen Sie die Anwendung an, z.B. Versenden der Checklistendaten per E-Mail oder an ein ERP-System

Mit unserer Beispielanwendung für digitale Checklisten können Ihre Mitarbeiter Kontrollpunkte auf mobilen Geräten wie Smartphones oder Tablets abhaken. Alle Daten werden sofort gespeichert und bei Bedarf direkt in Berichte eingegeben. Mit Hilfe des WORKERBASE-Regelsystems können Sie die Checkliste erweitern, um z.B. Daten an externe Systeme zu senden. Sie müssen lediglich eine neue Regel erstellen und den gewünschten Trigger konfigurieren, z.B. Abschluss eines Workflows mit dem gewünschten Ergebnis, z.B. E-Mail senden.

ereignisbasiertes System für die Industrie 4.0

Mit diesem Ansatz können Sie Anwendungen erstellen, die sich flexibel zu Mehrbenutzer- und Mehrgeräte-Workflows kombinieren lassen. Die WORKERBASE-Regel-Engine ist ein sehr leistungsstarkes Werkzeug, das durch die Verwendung eines flexiblen ereignisbasierten Systems an Ihre individuellen Anforderungen angepasst werden kann. Für die Anbindung an externe Systeme wie ERP- oder MES-Systeme bietet WORKERBASE eine leistungsfähige Konnektorarchitektur. Durch die Verwendung von Web-Services und REST können Sie Ihr bestehendes System in nur wenigen Minuten anbinden. So können Sie beispielsweise die aufgezeichneten Werte direkt in Ihrem Qualitätssystem speichern oder automatisch PDF-Berichte als Aktivitätsnachweis per E-Mail versenden.

Kapitel 5: Beispiele für Low-Code-Anwendungen in der  Industrie 4.0

Zu den typischen Anwendungsbereichen für Low-Code-Anwendungen in Industry4.0 gehören

Maschinenoperationen

- Maschinenalarme zur Verkürzung der Reaktionszeiten der Mitarbeiter und zur Verbesserung der OEE

- Anwendungen zum Einrichten und Umrüsten von Maschinen für Centerlining- und SMED-Workflows

Inline-Qualitätsmanagement

- Qualitätsprüfungsanwendungen zur Früherkennung und Korrektur von Prozessabweichungen, um Ausschuss zu reduzieren

- Digitale Checklisten für die Inline-Datenerfassung 

- Optimierte Nachbearbeitung für eine auf Echtzeitdaten basierende Aufgabenkoordination

Wartung und Instandsetzung 

- Inspektionsprotokolle zur Unterstützung von Inspektionen und zur Sammlung von Daten für die Rückverfolgbarkeit

- Wartungsprotokolle zur Festlegung von Standardarbeit für Wartungsarbeiten und zur Sammlung von Daten für Verbesserungen

Materialverwaltung

- Materialverwaltung zur Reduzierung von Beständen und Lagerbeständen

- Digitales Kanban zur Beschleunigung des Materialnachschubs

Shopfloor Management

- Shopfloor Management Protokolle um die wichtigsten Informationen zu sammeln und alle Teammitglieder auf den gleichen Stand zu bringen 

- Sicherheits-Checklisten: zur Erstellung sicherer Arbeitsroutinen für alle Mitarbeiter, z.B. 5S/6S-Checks, Sicherheitsbeobachtungen, Sicherheits-/Gabelstaplerinspektionen, COVID-19-Gesundheitsplan

- Kontinuierliche Verbesserungsvorschläge: damit Mitarbeiter Verbesserungsvorschläge in standardisierten Formaten einreichen können

- Übergabeprotokolle: vollständige Dokumentation von Schichtübergaben 

Montage

- Standardarbeitsanweisungen zur Festlegung von Standardarbeit und zur Gewährleistung der zeitgerechten und präzisen Ausführung von Routinearbeiten, z.B. für Ausrüstungskontrolle, Maschineneinstellungen, Gemba-Walks

- Andon-Anwendungen, um Hilfe anzufordern, Maschinenstillstandszeiten zu reduzieren und die Produktivität zu verbessern

Zusammenfassung

Geschäftszyklen sind schnelllebig, und dynamische Kundenanforderungen erhöhen die Komplexität der Produktion. Kürzere Entwicklungs- und Produktlebenszyklen sind die Folge. Die herausfordernden Marktbedingungen treiben den Bedarf an maßgeschneiderten Geschäftsanwendungen voran. Mit Low-Code-Plattformen können Mitarbeiter effizient individuelle Anwendungen erstellen. 

Die WORKERBASE Connected Worker Plattform ist eine solche Low-Code-Anwendungsentwicklungsplattform. Mit WORKERBASE können produzierende Unternehmen ihre Betriebsabläufe digital umgestalten, ihre Belegschaft vernetzen und Daten in die Tat umsetzen. Holen Sie sich eine kostenlose Demo, um mehr zu erfahren!

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