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Institute
In diesem Doktorvortrag wird die Vision von Metropolitan Cities vorgestellt und warum dazu zentrale Datenplattformen benötigt werden. Es werden technische Bausteine wie Data-Lake, Data-Warehouse, Open Data und Smart City vorgestellt sowie die Herausforderung bei der Gestaltung einer zentralen Datenplattform erarbeitet. Als Lösung wird eine Verbindung von Data-Lake und Data-Warehouse mit dem Konzept des Industrial Data Space vorgeschlagen.
Die Metropolregion Rhein-Ruhr zeigt beispielhaft, wie sich Regionen in Deutschland wandeln: Wo einst Kohlebergwerke und die Montanindustrie die Landschaft prägten, entstehen heute langsam neue Industrien; aus alten Tagebauen wird langsam eine Seenlandschaft. Allerdings wächst die Wirtschaft im Ruhrgebiet noch immer langsamer als im Rest Deutschlands. Es benötigt neue Impulse, um Regionen wie diese wirtschaftlich zu unterstützen und zusammenzuführen.
Ein solcher Impuls ist eine zentrale Datenplattform, in der nicht nur einzelne Städte, sondern die gesamte Metropolregion vernetzt werden. Genau wie die Grenzen zwischen Städten wie Essen, Bochum und Dortmund bei der Durchfahrt verschwinden, sollen damit auch bestehende digitale Grenzen der Vergangenheit angehören. Als digitale Infrastruktur ermöglichen solche Plattformen neue digitale Geschäftsmodelle für Unternehmen der Region auf Basis von datenbasierten Anwendungsfällen und bilden so die Basis für eine vernetzte Region.
Eine Untersuchung des Status Quo in Bezug auf digitale Plattformen und die Datenbereitstellung aus den Kommunen in der Metropolregion Rhein-Ruhr ergibt, dass noch umfangreicher Handlungsbedarf besteht: So besteht weder eine einheitliche Strategie zur Bereitstellung von Daten, noch werden von einzelnen Kommunen relevante Live-Daten auf bestehenden Plattformen veröffentlicht. Auch innerhalb der Kommunen ist die bestehende Sensorbasis und deren Konnektivität nicht ausreichend für die Befüllung einer zentralen Datenplattform - allenfalls bestehen im Kontext von Smart-City-Initiativen Leuchtturmprojekte.
Der vorliegende Artikel stellt daher eine IoT-gestützte Architektur für eine zentrale, metropolregionsübergreifende Datenplattform auf Basis des International Data Space, Data Lakes und IoT-Vernetzungstechnologien vor. Er zeigt außerdem auf, wie durch die technische und organisatorische Einbindung von Unternehmen der Wirtschaft ein skalierbares Ökosystem geschaffen werden kann. Anhand von konkreten Beispielen wird erklärt, wie die Umsetzung der Architektur begonnen hat und wie die weitere Implementierung geplant ist.
Das Projekt "Rezept ECM" verfolgte das Ziel, Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus zu einem ganzheitlichen ECM-Konzept zu verhelfen, um den aktuellen Anforderungen an die Digitalisierung gerecht zu werden. Als Orientierungshilfe bei der Etablierung eines unternehmensweiten ECM-Konzepts wurde ein anwendungsnahes Modell entwickelt, welches die bestehende IT-Landschaft und die betrieblichen Abläufe berücksichtigt.
In der Smart-Service-Welt-Veröffentlichung der acatech von 2015 wird beschrieben, dass „Deutschland nur mit führenden softwaredefinierten Plattformen und Serviceplattformen zum digitalen Marktführer bei Smart Services aufsteigen kann". Mit diesen Plattformen können auf Datenanalysen basierende Services neu erstellt oder Produkte für den Kunden automatisiert individualisiert werden, wie zum Beispiel eine prädiktive Überwachung der Produkte oder die Einführung eines Software-Marktplatzes. Um dieses Ziel zu erreichen, haben Unternehmen eigene Softwarelösungen entwickelt. Der Betrieb solcher Software erfordert jedoch einen hohen Aufwand in der Pflege.
Lernen aus Daten
(2019)
Die Verfügbarkeit von Daten in Unternehmen ist in den vergangenen Jahren stark angestiegen und wird aufgrund der vernetzten Digitalisierung immer weiterwachsen. Unternehmensintern werden Daten in verschiedensten Abteilungen für die verschiedensten Prozesse in unterschiedlichsten Formaten und Qualitäten erzeugt: Klickdaten im Marketing, Testdaten in der Entwicklung, Maschinendaten in der Produktion oder Kundennutzungsdaten der eigenen Produkte und Services. Die Verwertung der Daten beschränkt sich heute oft auf abteilungsinterne Fälle. Das liegt daran, dass andere Abteilungen weder Transparenz über verfügbare Daten haben noch diese erhalten. Eine zusätzliche Herausforderung besteht darin, dass einige Anwendungssysteme eine übergreifende Datennutzung nicht zulassen, weil sie Daten in proprietären Formaten anbieten. Unternehmen fehlen damit die Voraussetzungen für optimierte Prozesse, moderne Kundenkommunikation und durchgängig datenbasierte Services. Es muss daher eine unternehmenseinheitliche Strukturierung der Datenverwaltung geschaffen werden.
Oft scheitert jene aber schon an einer fehlenden Ausrichtung an der Unternehmensstrategie und an der IT-Komplexität, die Effizienz verhindert und mitunter hohe Kosten verursacht. Um diese Herausforderungen meistern zu können, ist es unabdingbar, eine unternehmensindividuelle IT-Strategie zu entwickeln. Damit dieses Vorhaben leichter und besser gelingen kann, hat das FIR ein Whitepaper zu diesem Thema veröffentlicht.
Im B2B-Bereich werden die sich daraus ergebenden Potenziale bisweilen kaum genutzt oder sind noch gänzlich unbekannt. Experten sind sich einig, dass zügiges Handeln und die Umsetzung immer neuer Kundenanforderungen vonnöten sind, wenn ein Unternehmen nicht vom Wettbewerb überrannt oder gar von Mitbewerbern übernommen werden will. Angesichts dieser Entwicklungen hatten sich die Veranstalter der „CDO Aachen“ unter dem Titel „Chancen digitaler Plattformen ergreifen!“ zum Ziel gesetzt, CIOs, CDOs, innovationstreibenden Projektmanagern und impulsgebenden Führungskräften mit ausgeprägter Technologiebegeisterung Impulse und Handlungsempfehlungen zu liefern, wie sie in ihrem Unternehmen wichtige Voraussetzungen schaffen und Fähigkeiten aufbauen können, um am Mehrwert digitaler Plattformen zu partizipieren.
Der Sondermaschinenbauer HAHN GROUP befindet sich auf internationalem Expansionskurs. Mit Unterstützung des FIR an der RWTH Aachen hat die HAHN GROUP nun ihren IT- und Digitalisierungsbereich, der aufgrund der Expansion eine Reorganisation benötigte, neu aufgestellt und damit eine internationale Standardisierung der internen Prozesse erreicht.
Ziel der Zusammenarbeit war die Schaffung flexibler und gleichzeitig standardisierter, standortunabhängiger IT-Strukturen.
Im Rahmen der vernetzten Digitalisierung stehen insbesondere kleine und mittlere IT-Organisationen und IT-Dienstleister vor der großen Herausforderung, in einem immer dynamischer werdenden Umfeld Leistungen in hoher Qualität zu liefern. Die Verknüpfung dieser Leistungen mit den zu unterstützenden Geschäftsprozessen und Geschäftsmodellen gestaltet sich schwierig und erfordert eine service- und prozessorientierte Denkweise.
Zur Bewältigung dieser Herausforderungen und der Umsetzung des "service- und prozessorientierten Denkens" bietet das IT-Service-Management (ITSM) Methoden und Maßnahmen zur kundenorientierten, prozessgesteuerten und transparenten Erbringung von IT-Services. Trotz bestehender ITSM-spezifischer Referenzmodelle und Regelwerke werden die beschriebenen Methoden von kleinen und mittleren IT-Organisationen und IT-Dienstleistern kaum genutzt. Der Grund hierfür liegt unter anderem in der hohen Komplexität der Regelwerke und dem damit verbundenen großen Implementierungsaufwand. Es fehlt ein Vorgehen, das die Fähigkeiten und Möglichkeiten von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) berücksichtigt, um IT-Prozesse eigenständig hinsichtlich der Serviceorientierung zu bewerten und zu optimieren.
Das Ergebnis des Forschungsvorhabens "GradeIT" ist eine Vorgehensweise, die KMU dabei unterstützt, relevante IT-Service-Prozesse für sich selbst zu identifizieren, um diese dann eigenständig zu bewerten und auf Basis transparent dargestellter Wirkungszusammenhänge zu spezifischen Einflussfaktoren erfolgversprechende Handlungsempfehlungen auszusprechen.
IT-Strategien werden im Digitalisierungszeitalter immer wichtiger, da die Unternehmens-IT die Unternehmen erst für die Digitalisierung befähigt. In vielen Unternehmen steht die Unternehmens-IT jedoch nicht mit der Unternehmensstrategie im Einklang und kann so den Fachbereichen keinen optimalen Mehrwert liefern. Eine große Herausforderung dabei ist die IT-Komplexität, welche Effizienz verhindert und in der Unternehmens-IT mitunter hohe Kosten verursacht.
Dieses Whitepaper enthält hierzu konkrete Lösungen für Unternehmen. Dazu geben wir zuerst einen Überblick über die relevanten Begriffe und legen dar, vor welchen Herausforderungen Unternehmen heute stehen. Zentraler Teil des Whitepapers ist die Beschreibung eines vierschrittigen Vorgehens zur Gestaltung einer IT-Strategie. Wir stellen verschiedene Werkzeuge vor, mit denen der Ist-Stand und relevante Aspekte des Umfeldes erhoben werden können. Es wird ein Vorgehen zur Formulierung der Strategie und Werkzeuge zur Umsetzung der Strategie und Überwachung dieser Umsetzung beschrieben. Ein Blick in die Zukunft zeigt auf, worauf Unternehmen künftig achten müssen.
Informationssystem-Architekturen produzierender Unternehmen für die Digitalisierung gestalten
(2018)
Die durchgängige, systemunterstützte, digitale Gestaltung von
Prozessen besteht im Industrie-4.0-Zeitalter noch immer als großes Handlungsfeld, sowohl innerhalb von Unternehmen als auch nach außen. Insbesondere produzierende Unternehmen verfügen im Vergleich zu Unternehmen anderer Branchen, beispielsweise aus der Finanzbranche oder der Logistik, über eine geringe Systemunterstützung und stehen daher im Zentrum dieser Betrachtung. Gleichzeitig sind die
Erkenntnisse jedoch auf Unternehmen aus weiteren Branchen übertragbar.
Um durchgängige Prozesse zu gestalten und verfügbare Informationen bei der Entscheidungsfindung aufwandsarm nutzen zu können, benötigen Unternehmen eine integrierte Informationssystem-Architektur. Dem steht die oft hohe IT-Komplexität entgegen, die durch eine Vielfalt an Informationssystemen und Vielzahl an neuen Anforderungen entsteht. Um sich der Frage nach der Gestaltung einer integrierten Informationssystem-Architektur anzunähern, muss zunächst der Ist-Zustand der verwendeten Informationssysteme verstanden und die entsprechenden Architekturen müssen beschrieben werden. Auf dieser Basis kann eine Zielarchitektur entwickelt werden, die den Weg für Unternehmen vorzeichnet.
In dem folgenden Beitrag wird daher zuerst eine Einordnung bestehender Konzepte zu Informationssystem-Architekturen – also der Ordnung von Informationssystemen im Unternehmen – vorgenommen. Darauf aufbauend wird eine Morphologie zur Beschreibung von Informationssystemen in den vier Dimensionen technik-, organisations-, prozess- sowie datenbetreffende Merkmale vorgestellt. Unter Nutzung dieser Merkmale setzen sich Informationssystem-Architekturen aus mehreren Ausschnitten eines multidimensionalen Architekturraums zusammen; hierzu
werden im Beitrag entsprechende Darstellungsformen vorgeschlagen. Um Unternehmen praktische Handlungsempfehlungen zu geben, werden abschließend anhand der Darstellung einer Zielinformationssystem-Architektur Gestaltungsoptionen für Unternehmen auf dem Weg der Digitalisierung aufgezeigt.
The development of renewable energies and smart mobility has profoundly impacted the future of the distribution grid. An increasing bidirectional energy flow stresses the assets of the distribution grid, especially medium voltage switchgear. This calls for improved maintenance strategies to prevent critical failures. Predictive maintenance, a maintenance strategy relying on current condition data of assets, serves as a guideline. Novel sensors covering thermal, mechanical, and partial discharge aspects of switchgear, enable continuous condition monitoring of some of the most critical assets of the distribution grid. Combined with machine learning algorithms, the demands put on the distribution grid by the energy and mobility revolutions can be handled. In this paper, we review the current state-of-the-art of all aspects of condition monitoring for medium voltage switchgear. Furthermore, we present an approach to develop a predictive maintenance system based on novel sensors and machine learning. We show how the existing medium voltage grid infrastructure can adapt these new needs on an economic scale.
Informationstechnische Systeme durchdringen alle Bereiche unseres täglichen Lebens. Während Smartphones, Tablets und Smart-TVs den Endanwender bereits erobert haben, stehen Technologien wie Smart Home, Smart Production und Smart Grid kurz davor, weitere wichtige Bereiche des privaten und geschäftlichen Lebens von Grund auf zu erneuern. Eine ernstzunehmende Herausforderung dabei ist die zunehmende Vernetzung der industriellen Produktion durch modernste Informations- und Kommunikationstechnik (Industrie 4.0). Die Hoffnung der Wirtschaft ist groß: Die Technologien sollen neue Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten erschließen sowie neue Dienstleistungsmodelle erlauben, die zuvor nicht möglich waren.
Eins der größten Hemmnisse dieser positiven Entwicklung ist jedoch der Mangel an IT-Sicherheit. Trotz jahrelanger intensiver Forschung und Entwicklung an sicheren IT-Systemen steigen die Anzahl der erfolgreichen Angriffe, und deren Ausmaß jährlich. Eine Studie des Digitalverbands Bitkom von April 2015 zeigt, dass mehr als die Hälfte (51 Prozent) aller deutschen Unternehmen in den vergangenen zwei Jahren Opfer von digitaler Wirtschaftsspionage, Sabotage oder Datendiebstahl geworden sind. Jährlich entsteht dadurch in Deutschland ein Schaden von rund 51 Milliarden Euro. In den kommenden Jahren wird der Schaden sogar auf rund 306 Milliarden Euro geschätzt. Durch die fortschreitende Digitalisierung bzw. durch technische Entwicklungen wird auch die Angreifbarkeit der verwendeten IT-Systeme in Folge dessen weiter steigen.
Wie ist dies zu erklären und wie können wir diesen Bedrohungen entgegenwirken?
Die Autoren dieser Forschungsagenda haben den Faktor Mensch als eines der Grundprobleme in der IT ausgemacht. Existierende Forschungsvorhaben widmen sich beispielsweise verstärkt der sicheren Entwicklung von Hardware/ Softwaresystemen oder der Erforschung von Prinzipien für Security by Design/Privacy by Design. Weitestgehend unerforscht geblieben ist jedoch bisher die Frage wie Sicherheitsmechanismen auf allen Ebenen der Wertschöpfungskette so gestaltet werden können,
dass sie für die betreffenden Personenkreise auch effektiv anwendbar sind. Für Forschung zum Faktor Mensch sehen wir eine besondere Stärke am Wissenschaftsstandort NRW. Die Problematik ist drängend, denn während die IT-Sicherheitsforschung der letzten Jahre vor allem neue technischen Lösungen hervorgebracht hat, sind es letztendlich Menschen, die diese Lösungen einsetzen und anwenden.
Informationssystem-Architekturen produzierender Unternehmen bei software-definierten Plattformen
(2018)
Die Generierung von Information wird für Unternehmen immer wichtiger. Das zeigt sich beispielsweise an ökonomischen Faktoren: Unternehmen, die mit
Daten handeln, sind seit einigen Jahren wertvoller als klassische Industrieunternehmen. Aber auch unternehmensintern haben Informationen einen steigenden Wert. Bei einem sinnvollen Informationseinsatz können Abläufe im Unternehmen optimiert werden, was den Produktionsoutput erhöhen kann. Produzierende Unternehmen indes haben mit der Datennutzung noch immer Schwierigkeiten. Das liegt unter anderem in der hohen, schwer beherrschbaren Komplexität der Informationssystem-Architektur begründet, die zu Datenredundanz und schlechter Informationsqualität führt.
Um dieser Herausforderung entgegenzuwirken, wurde in Aachen das Internet of Production entwickelt. Dieses enthält einen Vorschlag für eine Infrastruktur, mit welcher Unternehmen den benötigten ubiquitären und echtzeitfähigen Datenzugriff realisieren können. Durch die Verknüpfung der vorhandenen
Informationssysteme über eine Middleware+ und die Datenverarbeitung in der Smart-Data-Ebene können Unternehmen darüber hinaus innovative Algorithmen zur Generierung von Informationen nutzen. Zur Umsetzung des Internet of Production wird eine software-definierte Plattform benötigt, welche die Funk-tionalitäten der beiden vorgenannten Ebenen abdeckt.
Um eine solche software-definierte Plattform sinnvoll in die bestehende Informationssystem-Architektur zu integrieren, müssen Unternehmen diese anpassen. Ziel der Arbeit ist es, Unternehmen den Weg dahin aufzuzeigen. Dies wird im Wesentlichen durch drei Teilzielsetzungen erreicht: Durch die Systematisierung von software-definierten Plattformen erhalten Unternehmen einen Überblick von vorhandenen Funktionalitäten und vorhandener Software. Zudem können Integrationsanforderungen solcher Plattformen abgeleitet werden. Das zweite Ziel betrifft die Systematisierung der in Unternehmen bestehenden Informationssystem-Architektur und die Entwicklung von Visualisierungsformen, welche die Handlungsfelder für Integration aufzeigen. Durch das Aufzeigen einer Ziel-Architektur werden als drittes die notwendigen Entscheidungen für Unternehmen dargelegt.
Entscheider in Unternehmen erhalten ein konkretes Vorgehen und eine Handlungsempfehlung zur Weiterentwicklung ihrer Informationssystem-Architektur aus den Blickwinkeln Technik, Organisation, Prozesse und Daten. Damit können sie den ersten Schritt zur Umsetzung des Internet of Production gehen.
Strategieentwicklung
(2022)
Ziele zur Erneuerung und Optimierung bestehender Geschäftsmodelle und Unternehmensprozesse durch den Einsatz digitaler Technologien benötigen strategische Leitplanken, welche im Rahmen des Strategieentwicklungsprozesses definiert werden müssen. Diese manifestieren sich in einer Digitalisierungsstrategie. Über die Digitalisierungsstrategie hinaus muss die taktische und operative Planung hinsichtlich der Bereitstellung von Informationen und Informationstechnologien berücksichtigt werden. Hierfür ist die Formulierung oder Anpassung einer IT-Strategie notwendig. Durch diese integrale Betrachtung von Digitalisierungs- und IT-Strategie ist es möglich, Zielbilder und Teilstrategien für die Digitalisierung und die daran ausgerichtete Unternehmens-IT zu wichtigen Aspekten wie IT-Infrastruktur, Informationssysteme, Partner- oder Sourcing-Strategie zu entwickeln. Das Kapitel beschreibt ein strukturiertes Vorgehen für diese Strategieentwicklung. Dieses beinhaltet die Erfassung des Ist-Zustands, die Formulierung von Zielen und Umsetzungsprojekten. (Quelle: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-63758-6_6)
Integrationsmanagement
(2022)
Die Notwendigkeit, Insellösungen zugunsten einer integrierten IT-Landschaft abzuschaffen, wird seit über 30 Jahren diskutiert. Produzierende Unternehmen haben Konzepte bisher nur unzulänglich umgesetzt, selbst im Bereich der klassischen Office-IT. Es besteht eine große Vielfalt an Systemen, die redundant Daten speichern und nicht zur Entscheidungsfindung genutzt werden. Im Rahmen von Industrie 4.0 spielt das Integrationsmanagement eine außerordentliche Rolle, da die Digitalisierung des Unternehmens vor allem die Nutzung und Erweiterung der vorhandenen Datenquellen des Unternehmens erfordert. Darin sind sowohl die klassischen Informationssysteme als auch Operational Technology (OT) auf dem Shopfloor inbegriffen. Durch die Konvergenz von IT und OT werden Datensilos zunehmend aufgelöst. Der entwickelte Integrationsprozess wird in sieben Phasen unterteilt: (1) Bestimmung der allgemeinen Integrationsziele, (2) Ist-Analyse, (3) Detaillierung der Integrationsziele in Anwendungsfällen (4) Abgleich zum Status quo, (5) Ableiten von Anwendungsfällen, (6) Nutzwert-Analyse sowie (7) Erstellung der Gesamtroadmap. (Quelle: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-63758-6_16)
Visionsentwicklung
(2022)
Im Rahmen der Visionsentwicklung für das Digitalisierungs- und Informationsmanagement werden grundlegende Leitbilder entwickelt, die einem Unternehmen Handlungsleitlinien und Existenzberechtigungen geben. Sie bilden Grundlagen für die strategische Ausrichtung des Unternehmens. Abgeleitet aus der Vision wird die Mission, die einen Steuerungskompass für das Heute bildet. Es werden darin kulturelle Leitlinien, Verhaltensstandards und Unternehmenswerte festgelegt.
Im vorliegenden Kapitel wird vorgestellt, wie Vision und Mission entwickelt werden. Die Methodik unterstützt beim Verständnis des Ist-Stands im Unternehmen. Dabei werden Veränderungsbedarfe sowohl von Geschäftsmodellen, Produkten und Geschäftsprozessen als auch der Positionierung, der Zusammenarbeitsmodelle und des Selbstzwecks der beteiligten Organisationsstrukturen untersucht. Zuletzt werden Erfolgsfaktoren von Visionen und Missionen aufzeigt. (Quelle: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-63758-6_5)
Mit dem Internet of Production kann gemäß den spezifischen Bedürfnissen und komplexen Anforderungen von produzierenden Unternehmen eine systemübergreifende Informationsverfügbarkeit erreicht und somit systemweit Prozesse beschleunigt werden. Zur Implementierung der Idee des Internet of Production bedarf es einer Software-Plattform, welche den hohen Anforderungen an die Verlässlichkeit von bereitgestellten Daten, umfassender Datenintegration und analytischen Features gerecht wird. Unternehmen werden dabei vor die Herausforderung gestellt, aus der stetig wachsenden Anzahl an IoT-Plattformen eine auszuwählen, die den individuellen Anforderungen des Unternehmens gerecht wird. Die vorliegende Plattformstudie bietet deshalb eine Übersicht über die wichtigsten IoT-Plattformen, welche für eine Implementierung der Ansätze des Internet of Production infrage kommen. Sie soll eine Entscheidungsgrundlage für produzierende Unternehmen bilden, anhand derer eine individuelle und qualifizierte Auswahl einer Softwareplattform getroffen werden kann. Für die Studie wurde daher eine Befragung bei IoT-Plattformanbietern durchgeführt. Die Auswertung der Befragung zeigt unterschiedliche Schwerpunkte der Funktionen von IoT-Plattformen.