Siemens modernisiert die Fertigung mit der Daten-Streaming-Plattform von Confluent

Die Technologie von Siemens transformiert die alltägliche Infrastruktur und treibt damit Digitalisierungsinitiativen in zahlreichen Bereichen voran, von Stromnetzen über den Schienenverkehr bis hin zu Krankenhäusern.

Mit Lösungen, die von der Industrieautomatisierung über intelligente Gebäude bis hin zu Gesundheitssystemen reichen, hängt der Erfolg davon ab, konsistente Echtzeit-Datenflüsse aufrechtzuerhalten, die eine schnellere Produktlieferung, betriebliche Transparenz und eine nahtlose Kommunikation zwischen Fabrikanlagen und Geschäftsanwendungen ermöglichen.

Der Erfolg wurde jedoch durch ineffiziente Kafka-Cluster beeinträchtigt, die die Kosten in die Höhe trieben, die Verbrauchserfassung einschränkten und eine spezielle Infrastruktur in jeder Abteilung erforderten – selbst für die kleinsten Pilotprojekte.

Die Daten-Streaming-Plattform von Confluent hat den Zugriff und die Weitergabe von Informationen bei Siemens erheblich vereinfacht, indem sie ein einheitliches Daten-Backbone geschaffen hat, das die operative Technologie mit den Geschäftssystemen verbindet.

Jetzt können sich die Teams bei Siemens auf das konzentrieren, was am wichtigsten ist: physische Geräte mit digitalen Systemen verbinden, Produkte schneller auf den Markt bringen und die Sichtbarkeit durch Echtzeitdaten verbessern.

Kafka-Cluster-Herausforderungen für Siemens

Die Bereitstellung intelligenter Technologien für Fabriken, Stromnetze und Gesundheitssysteme in über 200 Ländern generiert eine riesige Datenmenge. 

Und während Siemens all seine kritischen Betriebsdaten mit Open-Source Apache Kafka® erfasste, wurden diese Daten ineffizient über getrennte Systeme hinweg gespeichert.

„Jede Abteilung, die Kafka nutzen wollte, erhielt ihren eigenen dedizierten Cluster, der häufig unausgelastet war“, erklärt Jose Carlos Mendes Neves, Service Owner bei Siemens „Wir konnten keine Ressourcen zwischen ihnen teilen, und nachzuverfolgen, was jedes Team tatsächlich nutzte, war fast unmöglich.“

Unabhängige Cluster führten dazu, dass kritische Fabrikdaten von Geschäftssystemen isoliert blieben, was die Nutzung der Daten bei Siemens einschränkte und gleichzeitig die Kosten und die technische Komplexität erhöhte. 

Dieser Ansatz passte nicht zu den Zukunftsplänen von Siemens. „Wir benötigten eine zentrale Plattform, die unsere Daten- und KI-Strategie umfassend unterstützen konnte“, sagt Jose Carlos „Etwas, das es verschiedenen Arten von Systemen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren und gleichzeitig die gesamte Komplexität der Infrastruktur beseitigt.“

Das war der Zeitpunkt, an dem sich Siemens an Confluent wandte …   

Bereitstellung einer Plattform, die für Einfachheit und Skalierbarkeit entwickelt wurde

Siemens hat Confluent als Daten-Streaming-Plattform für seine einheitliche Datenstrategie eingeführt.

Mit Confluent als zentralem Daten-Streaming-Backbone konnte Siemens seine operative Umgebung nahtlos mit seiner analytischen Umgebung verbinden. Mithilfe von Connectors können die Daten nun effizient zwischen dem globalen Netzwerk von Siemens-Anwendungen, ERP- und Bestandsverwaltungssystemen zu den Data-Warehouses und KI/ML-Plattformen fließen. Während die Komplexität der Kafka-Infrastruktur von Confluent übernommen wird, können sich die technischen Teams von Siemens darauf konzentrieren, ihre Daten zu nutzen, um Business Value und betriebliche Effizienz zu schaffen, anstatt den technischen Overhead zu verwalten.

Einführung eines unternehmensweiten "Topic as a Service"-Modells

Dank Confluent konnte Siemens ein „Topic as a Service“-Modell entwickeln, bei dem Abteilungen jedes beliebige „Topic“ – ein Datenstrom innerhalb eines Apache Kafka-Clusters – abrufen können, ohne sich um die technischen Details kümmern zu müssen.

„'Topic as a Service' ermöglicht es unseren internen Kunden, einfach alle Topics abzurufen, die sie für jedes Projekt benötigen“, erklärt Anibal Pereira, Service Owner bei Siemens. „Sie müssen Kafka nicht verstehen, die Infrastruktur warten oder sich um die Skalierung kümmern; sie können sich voll auf die Daten konzentrieren.“

Dieser Ansatz war besonders wertvoll für Abteilungen, die gerade erst mit Daten-Streaming begonnen hatten. Teams können mit nur wenigen Topics loslegen, sofortige Ergebnisse sehen und bei Bedarf erweitern – alles ohne erhebliche Vorabinvestitionen oder spezielles Fachwissen.

Zudem sorgen die elastischen Skalierungsfunktionen von Confluent dafür, dass sich die Workloads automatisch an die Nachfrage anpassen. „Mit Confluent erhöht sich der Durchsatz, wenn unsere Nutzung zunimmt, ohne dass wir die Cluster manuell skalieren müssen," bemerkt Jose Carlos.

Dieser Ansatz hat die Dateninfrastruktur von Siemens transformiert und die einst fragmentierten, nicht ausgelasteten Ressourcen in eine schlanke, kosteneffiziente Plattform verwandelt, die mit der tatsächlichen Nutzung skaliert.

Produkt-Konzept für das Stammdatenmanagement

Einer der frühen Anwendungsfälle von Siemens war die Entwicklung einer Produktstammdaten-Streaming-Lösung, die den Fluss von Produktinformationen innerhalb des Unternehmens veränderte.

Diese Initiative markierte einen entscheidenden Wandel in der Weise, wie das Unternehmen Daten betrachtete, die nun als Produkt und nicht mehr als verstreute Überbleibsel von Geschäftsprozessen behandelt werden. „Früher waren unsere Produktdaten in Batch-Prozessen gefangen und wurden eher als Nebensache denn als strategisches Asset behandelt“, erklärt Stefan Baer, Senior Key Expert für Datenintegration bei Siemens. „Wir haben unseren Ansatz auf Event-basiertes Daten-Streaming umgestellt und Stammdaten als einen Service positioniert, den interne Kunden nutzen und darauf aufbauen können“

Die neue Architektur entkoppelt Producer und Consumer, so dass SAP-Systeme, Systeme zur Erstellung von E-Katalogen und regionale Vertriebssysteme nahtlos interagieren können.

„Früher mussten regionale Vertriebssysteme bis zu vier Wochen auf Produktaktualisierungen warten. Mit Confluent hat sich dies auf nur zwei Tage verkürzt und die Consumer erhalten Aktualisierungen, sobald sie verarbeitet wurden."

Die Plattform von Siemens verarbeitet durchschnittlich 2 Millionen produzierte und 8 Millionen konsumierte Nachrichten täglich, mit Spitzenwerten von bis zu 19 Millionen Nachrichten bei größeren Preisaktualisierungen. Trotz dieses hohen Volumens läuft das System normalerweise mit nur 3 % Clusterauslastung, weil die Ressourcen äußerst effizient genutzt und verwaltet werden. 

„Topic as a Service“ ermöglicht vielfältige Anwendungsfälle

Nach dem anfänglichen Erfolg wollte Siemens den Einsatz von Confluent im gesamten Unternehmen ausweiten, damit jede Abteilung innovative Lösungen für ihre spezifischen Herausforderungen entwickeln kann. 

Modernisierung der Fabriklogistik mit Daten-Streaming

Siemens hat seine Fabriklogistik durch eine modulare Plattform auf Basis von Confluent modernisiert. Diese Lösung nutzt eine Microservices-Architektur, um die interne Lieferkette zu optimieren und sicherzustellen, dass die richtigen Materialien zur richtigen Zeit für die Produktion bereitstehen.

"Wir haben unser monolithisches System analysiert und es in standardisierte, vorgefertigte Softwarekomponenten aufgeteilt", erklärt Stefan Baer. „Die Kommunikation zwischen diesen Geschäftsfunktionen ist jetzt asynchron und läuft über Confluent Cloud.“

Die Ergebnisse waren transformativ: pünktliche Lieferung der Materialien, keine manuelle Nachbestellung erforderlich und eine vollautomatisierte, push-basierte Lieferkette. Die Flexibilität der Architektur beseitigte starre, individuelle Verbindungen und ermöglichte eine einfache Integration von Reporting- und Monitoring-Systemen.

Qualitätsprüfungsdaten-Management

Eine weitere wertvolle Implementierung ist der Zyklus des Qualitätsprüfungsdaten-Managements von Siemens. Mit Confluent werden die Maschinenparameter und Testergebnisse der Qualitätsprüfung aus SQL-Datenbanken an einen zentralen Ort gestreamt, wo sie für jeden Maschinentyp überprüft werden.

„Die validierten oder geänderten Parameter werden dann per Daten-Streaming an die Qualitätsprüfung zurückgesendet“, erklärt Jose Carlos. „Dieser kontinuierliche Verbesserungszyklus wäre ohne Echtzeit- Daten-Streaming nicht möglich und hat unsere Qualitätsprozesse erheblich verbessert, indem er eine einzige zuverlässige Informationsquelle für Inspektionsberichte in allen unseren Betrieben geschaffen hat.“

Asset-Collection und Job-Orchestrierung

Siemens hat außerdem ein Asset-Collector- und -Packager-System implementiert, das Confluent Cloud für die Topic-Orchestrierung nutzt. Dieses System verwaltet Tasks zwischen verschiedenen Asset-Management-Systemen und bietet durch robuste Monitoring-Funktionen vollständige Transparenz der Prozesse.

„Snaplogic dient als unser Hauptintegrationstool, während Confluent Cloud die gesamte Themenorchestrierung übernimmt“, bemerkt Stefan „Das macht es unglaublich einfach, Anfragen oder generierende Anwendungen hinzuzufügen oder zu ändern, ohne das Gesamtsystem zu stören.“

Durch die Zentralisierung der Asset-Management-Workflows hat Siemens eine größere Flexibilität, verbesserte Tracking-Möglichkeiten und eine optimierte Zusammenarbeit zwischen den Teams erreicht, die mit digitalen Assets arbeiten. Dies hat zu einer schnelleren Markteinführung neuer Produkte und Dienstleistungen geführt.

Schnellere Abläufe, vernetzte Systeme und erhebliche Kosteneinsparungen

Enorme Einsparungen durch Ressourcenoptimierung

Durch die Konsolidierung von Ressourcen über Confluent hat Siemens ungenutzte Infrastruktur beseitigt und eine bessere Kostenkontrolle über seine Dateninfrastruktur erlangt. 

„Durch die Zentralisierung unseres Confluent-Deployments konnten wir sowohl Mengenrabatte aus unserem jährlichen Commitment als auch die Effizienz einer gemeinsamen Plattform nutzen“, erklärt Anibal Pereira. „Außerdem benötigen die einzelnen Abteilungen keine dedizierten Cluster mehr, was unsere Gesamtkosten für die Infrastruktur erheblich senkt.“

Eine Brücke zwischen IT- und OT-Systemen.

In seiner Fertigungsabteilung nutzt Siemens Confluent, um die Barrieren zwischen Betriebstechnologie (OT) und Informationstechnologie (IT) abzubauen.

"Wir streamen Daten von Industrieanlagen direkt in Energiemanagementanwendungen mit Kafka in Confluent", erklärt Anibal Pereira. „Diese Integration hilft uns, die OT- und IT-Welten in ein einziges Datenökosystem zu integrieren.“

Diese Konvergenz von zuvor isolierten Systemen ermöglicht es Siemens, umfassende digitale Zwillinge ihrer physischen Systeme zu entwickeln, die alles von der vorausschauenden Wartung bis zur Echtzeit-Betriebsoptimierung unterstützen.

Echtzeit-Qualitätsverbesserungszyklen

Dank Echtzeitdaten konnte Siemens ein neues Lebenszyklus-System für die Qualitätsprüfung seiner Maschinen implementieren, das zu einem schnelleren und transparenteren Qualitätsprozess, Qualitätsberichten und Prüfzertifikaten führte.

Siemens überträgt die Maschinenparameter und Testergebnisse der Qualitätsprüfung aus einer SQL-Datenbank an einen Daten-Sink. Anschließend werden die Parameter und Prüfsätze für jeden Maschinentyp an einem zentralen Ort überprüft. Die validierten oder geänderten Parameter werden dann mithilfe von Confluent an das Qualitätssicherungsteam zurückgesendet. 

„Dieser kontinuierliche Verbesserungsprozess wäre ohne Echtzeitdaten-Streaming unmöglich“, sagt Jose Carlos. „Dieser Ansatz hat unsere Qualitätsprozesse erheblich verbessert und eine einzige zuverlässige Informationsquelle für Inspektionsberichte in allen unseren Betrieben geschaffen.“

Was sind die nächsten Schritte für Siemens und Confluent?

Mit Blick auf die Zukunft erweitert Siemens seine Serviceplattform, um vielfältigere Anwendungsfälle im gesamten Unternehmen zu unterstützen.

„Wir konzentrieren uns stark auf Automatisierung, um unseren Service noch zugänglicher zu machen“, erklärt Anibal Pereira. „Durch die Erstellung eines Self-Service-Portals, über das alle Teams Topics anfordern, die Nutzung überwachen und Kosten abschätzen können, werden wir die Einführung beschleunigen und gleichzeitig die Governance gewährleisten können.“

Das Team testet außerdem die Stream-Verarbeitung mit Apache Flink, um komplexere Echtzeitanalysen innerhalb ihrer Datenströme zu ermöglichen.

„Mit dem Ausbau unserer Plattform leisten wir einen aktiven Beitrag zur breiteren Digital- und KI-Strategie von Siemens“, sagt Jose Carlos „Das Daten-Streaming-Fundament, das wir mit Confluent geschaffen haben, wird unsere Initiativen zur Fabrikmodernisierung und den Einsatz intelligenter Infrastrukturen zunehmend vorantreiben.“

Siemens betrachtet seine mit Confluent betriebene Daten-Streaming-Plattform als wesentlich für seine Vision, die physische und die digitale Welt zu verbinden. Indem sie Echtzeit-Datenflüsse zwischen operativen Systemen und Geschäftsanwendungen ermöglichen, schaffen sie die Grundlage für ein effizienteres, nachhaltigeres und datengetriebenes Unternehmen.