Produktionsunternehmen sind komplex geworden. So komplex, dass es nicht mehr einfach ist, alle Prozess-Stränge und alle Ebenen der Organisa­tion in ihrer gegenseitigen Verzahnung zu begreifen. Hinzu kommt, dass inzwischen alle Ebenen und alle Prozesse digital arbeiten und ihre Ergebnisse digital repräsentiert werden. Diese digitale Seite der Unternehmen ist aber nicht einfach nur ein Abbild der realen Welt, sondern sie führt gleichsam ein Eigenleben. Ähnlich komplex ist diese digitale Seite – und für den damit nicht Vertrauten oft noch undurchdringlicher als die wirkliche Fabrik.

Siemens ist in beiden Welten zu Hause: Als Lieferant von Produktionsautomatisierung und als Lieferant von industrieller Software für beinahe alle Aufgabenbereiche eines produzierenden Unternehmens. Dabei hat das Unternehmen als einer der ersten Anbieter in diesem Umfeld darauf reagiert, dass die digitale Seite der Unternehmen künftig eine zentrale Rolle spielt. Denn Daten repräsentieren nicht nur bereits erledigte Arbeiten. Sie sind auch der Schlüssel, um alle Prozesse im Unternehmen zu optimieren und sie besser miteinander zu koppeln.

Die durchgängige und konsistente Datenkette von der Produktidee über die Konzipierung des Produktionssystems bis hin zur Pflege des Produktes im Kundeneinsatz – das ist kurz gesagt, was unter 'Integrierten Produkt- und Produktionslebenszyklen' verstanden und letztendlich mit dem Begriff 'Digital Enterprise' angestrebt wird. Alle Bereiche des wirklichen Unternehmens sollen jederzeit – also in Echtzeit – mit den korrekten Informationen bedient werden, gleichgültig woher diese kommen.

Im Laufe der letzten Jahrzehnte ist Siemens große Schritte vorangekommen, und zwar sowohl durch eigene Entwicklungen und Weiterentwicklungen, als auch durch gezielte Akquisitionen. Aber das Ziel des 'Digital Enterprise' ist noch keineswegs erreicht.

Die Kernprozesse

Die Fertigungsprozesse lassen sich klassisch sauber trennen. Da gibt es zunächst die Planung: Hier werden das Produkt und die zugehörigen Geschäftsmodelle entworfen und entsprechende Entscheidungen getroffen. Dann folgt die Entwicklung, die für die technische Realisierbarkeit sorgt und ihr Ziel in der Freigabe des Produktes für die Fertigung hat. Die Produktion muss anschließend – ob in Serie oder Einzelfertigung – aus der Idee ein auslieferbares Produkt herstellen. Vertrieb, Marketing und Kundendienst schließlich übergeben das Produkt an den Markt und pflegen es während der Nutzung.

In der Praxis trifft diese klassische, vereinfachte Form fast nirgends mehr zu. Globalisierung, verteilte Entwicklung und Produktion, aber auch die Digitalisierung von Produkten und Prozessen haben einerseits zu einer unglaublichen Beschleunigung und damit Verkürzung der Prozesse geführt, andererseits aber vor allem zu einer Parallelisierung vieler Schritte, die bislang nacheinander abgearbeitet werden mussten.

Das führt zu mehreren Strängen von Prozessen, die de facto nebeneinander ablaufen. Die wichtigsten für Fertigungsunternehmen sind:

• Planung, Entwicklung und Validierung des Produktes;
• Planung, Entwicklung und Validierung des Produktionssystems;
• Planung und Organisation der Produktion und der Auftragsabwicklung.

Als digitale Werkzeuge für diese Prozesse haben sich im Laufe der letzten Jahrzehnte bestimmte Softwaresystem­arten durchgesetzt. Siemens ist in allen drei Strängen unter den führenden Lieferanten von industrieller IT und Industrie-Software – in manchen Gebieten seit Dekaden, in manchen seit einigen Jahren.

Der Oberbegriff PLM

Die ersten beiden Prozessstränge werden heute allgemein unter dem Begriff Produktentstehungsprozess zusammengefasst. Als Oberbegriff für die unterstützenden digitalen Werkzeuge hat sich dabei Produkt-Lebenszyklus-Management (PLM) etabliert.

In diesem Feld ist Siemens mit der Übernahme von UGS im Jahr 2007 – heute Siemens PLM Software – schlagartig zu einem führenden Anbieter geworden. Geführt als eigenständige, weltweit agierende Business Unit arbeitet das Unternehmen am Ausbau seiner Softwarelösungen und im Siemens-Verbund nun zusätzlich an der Software-Funktionalität und den Software-Produkten zur Integration der genannten Prozess­stränge, also konkret von dem Produkt-Entstehungsprozess und der Produktion bis hin zur Wartung über die gesamte Lebensdauer. Das Unternehmen hat deshalb den Begriff des Produkt-Lebenszyklus-Managements erweitert zu Produkt- und Produktions-Lebenszyklus-Management.

Heute zählt die Business Unit Siemens PLM Software etwa 7 Millionen Anwender ihrer Produkte bei mehr als 71 000 Kunden. Die Produkte sind Teamcenter Unified Architecture (TCUA) für Daten- und Prozessmanagement, NX und Solid Edge für die Konstruktion, PLM Components, das KMU-Einstiegspaket Velocity Series und Tecnomatix für die digitale Produktionsplanung und Simulation.

Warum müssen die beiden Prozesse – Produkt-Entwicklung und Produktionssystem-Entwicklung – mehr und mehr parallel betrachtet werden? Weil bereits während der Modellierung und Detailentwicklung des Produktes auch die Werkzeuge, Maschinen und Produktionsanlagen zu seiner Fertigung entwickelt werden können, und es wird zum Wettbewerbsnachteil, wenn Unternehmen dies nicht tun.

Während NX und Solid Edge die geometrische Modellierung sowohl der Produkte als auch der Maschinen und Anlagen erlauben, dient Tecnomatix vor allem der Simulation der Fertigung in der Fabrik. Die Simulation mechanischer Eigenschaften wiederum lässt sich mit Teilen des NX-Portfolios integriert durchführen.

Das Rückgrat beider Stränge aber ist das Tool Teamcenter, in dem nicht nur die Daten aller Teile, Baugruppen und Produkte oder Anlagen gespeichert und verwaltet werden, sondern über das auch alle anderen Prozesse des Unternehmens – also Produktion, Vertrieb, Marketing und Kundendienst – mit den jeweils aktuellen Daten versorgt werden können.

Produktion und Automatisierung

Für den dritten Prozessstrang – Produktion und Auftragsabwicklung – haben sich zwei unterschiedliche Arten von IT-Systemen etabliert. Einerseits solche, die die Planung und Organisation der Abläufe unterstützen, die sich also auf die operativen Transaktionen konzentrieren. Dafür steht das Kürzel ERP (Enterprise Ressource Planning). Andererseits aber gibt es jene, über die die Produktion auf allen Ebenen im Detail geplant, programmiert und gesteuert wird. Hier hat sich die Fachwelt auf den Oberbegriff Manufacturing Execution Systems (MES) geeinigt.

Siemens ist nicht der Anbieter für das Transaktionsmanagement und will dies auch nicht werden. Da ist der führende IT-Hersteller ohne Zweifel SAP. Aber für alles rund um MES und um die Automatisierung selbst sieht sich Siemens als das Haus mit der längsten Erfahrung und dem größten Angebot weltweit.

Auf der untersten technischen Ebene, der sogenannten Feldebene und Automatisierungsebene, bietet Siemens schon seit über 50 Jahren führende Technologien an. 1958 kam die erste Simatic-Steuerung mit Germanium-Transistoren auf den Markt und begründete die Erfolgsgeschichte der industriellen Automatisierung. Mit der nächsten Entwicklungsstufe wurde aus der Steuerung ein Computer. Der Programmable Logic Controller (PLC), auf Deutsch die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), erlaubte ab Anfang der Siebzigerjahre die fest verdrahteten Steuerungsfunktionen durch programmierte – und damit auch neu programmierbare – Funktionen zu ersetzen.

Integration in der Automation

1996 präsentierte Siemens Totally Integrated Automation (TIA). Alle Automatisierungskomponenten bot der Hersteller nun durchgängig aus einer Hand an: von den Antrieben und Sensoren über die Steuerungen und die Bedienoberfläche der Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface, HMI) bis hin zum Engineering in Software, also der Programmierung der Automatisierungskomponenten.

Die Programmierung basiert hierbei auf Step7, die Kommunikation wird abgewickelt über Profinet, Profibus und AS-Interface, und Eigenschaften wie Diagnosefähigkeit und Safety sind im System durchgängig integriert. Über die Visualisierung mit dem SCADA-System Simatic WinCC und über das Prozessleitsystem Simatic PCS7 fließen alle notwendigen Informationen in die Leitebene – ohne Medienbruch. Dies versetzt Anwender in die Lage, optimale Prozesse, eindeutige Diagnosen und schnelle Prozessoptimierungen zu erreichen.

Ende 2010 hat diese Entwicklung mit dem Engineering Framework TIA Portal ihren vorläufigen Höhepunkt erreicht. Alle Komponenten sind seitdem unter einer einzigen Engineering Software mit einheitlicher Datenhaltung vereint und funktionieren über dieselbe Editortechnik.

2001 erwarb Siemens durch die Akquisition der Orsi SPA in Genua, Italien, das MES-System Cube. Simatic IT heißt die MES-Software-Suite von Siemens mittlerweile. Damit kann unternehmensweit in Echtzeit auf sämtliche Prozessinformationen von Fertigungsprozessen zugegriffen werden. Dieses feinstufig skalierbare Softwaresystem ist mit dem ISA-S95-Standard konform.