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Branche: Manufacturing & Engineering
Ort Germany
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Steinbeis Papier erhöht seine Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit mit einer Industrie 4.0-Plattform

Highlights

  • Bis zu 99 Prozent schnelleres Deployment neuer Analyse-Services – innerhalb von Sekunden statt Stunden.
  • Hochverfügbarer Betrieb der containerbasierten Industrie 4.0-Plattform.
  • Minimaler operativer Aufwand dank hohem Automatisierungsgrad.
  • Zentrales Management und Monitoring aller Cluster und Workloads.
  • Umfassender Schutz sensibler Produktions- und Geschäftsdaten durch einheitliche Sicherheitsstandards.
  • Bereitstellung neuer Kubernetes-Cluster in wenigen Minuten.
  • Einfache Erweiterbarkeit bei wachsenden Anforderungen – on-premises oder in der Cloud.

Produkte

Steinbeis Papier kurz vorgestellt

Steinbeis Papier ist ein echter Vorreiter für nachhaltiges Wirtschaften. Das mittelständische Familienunternehmen mit Sitz in Glückstadt hat bereits in den 1970er Jahren begonnen, Altpapier als Rohstoff für die Papierproduktion zu verwenden. Seit 1976 werden alle Papiere des Unternehmens komplett ohne den Rohstoff Holz hergestellt und bestehen zu 100 Prozent aus Altpapier.

Heute ist Steinbeis Papier europäischer Marktführer und produziert mit rund 350 Beschäftigten jedes Jahr mehr als 300.000 Tonnen grafische Recyclingpapiere. Das Sortiment umfasst Druck- und Kopierpapiere, gestrichene Offsetpapiere sowie Digitaldruck- und Etikettenpapiere. Das Unternehmen betreibt dafür eine der modernsten Recyclingpapierfabriken Europas und achtet im gesamten Herstellungsprozess auf das ökologische Gleichgewicht. Von der regionalen Beschaffung des Altpapiers bis hin zur Produktion mit eigener Energieerzeugung und nahezu geschlossenen Wasserkreisläufen setzt Steinbeis Papier konsequent auf nachhaltige Lösungen. Damit erzielt das Unternehmen die im Branchenvergleich höchsten Einsparwerte beim CO2-Ausstoß sowie beim Energie- und Wasserverbrauch. Steinbeis Papier ist ein Unternehmen der Steinbeis Holding, die sich in den neuen Leitmärkten Umwelttechnik und Energiewirtschaft engagiert.

Auf einen Blick

Steinbeis Papier, Europas führender Hersteller von grafischen Recyclingpapieren, hat ein Smart Data Framework von avato consulting implementiert. Dieses nutzt Echtzeitdaten aus der Produktion und anderen IT-Systemen für die Optimierung von Prozessen. Nach dem Aufbau der Plattform auf Basis von SAP HANA und SUSE Linux Enterprise Server (SLES) benötigte das Unternehmen auch eine leistungsfähige Lösung für das Container Management, um neue Services schnell zu integrieren und das Smart Data Framework effizient und sicher zu betreiben. Mit der Wahl von SUSE Rancher profitiert Steinbeis Papier von einem zuverlässigen und weitgehend automatisierten Betrieb der Industrie 4.0-Plattform und kann schnell und flexibel neue Einblicke und Services bereitstellen.

Der Weg zum Smart Data Framework auf Container-Basis

Die Papierfabrik des Unternehmens arbeitet bereits seit Jahren hochgradig automatisiert und liefert den Verantwortlichen eine Vielzahl von Maschinen- und Produktionsdaten. „Diese Daten haben uns schon immer bei der Rückverfolgung und bei der Fehleranalyse geholfen“, sagt Dr. Michael Hunold, Leiter Projektmanagement Steinbeis Holding und Projektleiter. „Aber wir wollten nicht nur rückblickend verstehen, warum Fehler passiert sind, sondern ein System entwickeln, das Daten permanent kontrolliert und Ano malien frühzeitig erkennt. Letztlich geht es darum, nicht nur die Vergangenheit zu betrachten, sondern auch ein Stück weit in die Zukunft zu schauen.“

Um dies zu erreichen, startete Steinbeis Papier eine umfassende Industrie 4.0-Initiative und holte sich als strategischen Partner das IT-Beratungsunternehmen avato consulting AG ins Boot. „Wir wollten etwas schaffen, das wir so am Markt nicht kaufen konnten“, sagt Ulrich Middelberg, IT-Leiter bei Steinbeis Papier. „Unsere Idee war, eine Plattform aufzubauen, die uns hilft, Fragen zu unseren Geschäftsprozessen zu beantworten – und dafür die Echtzeitdaten zu nutzen, die bereits in den unterschiedlichen Systemen vorhanden waren.“

Im ersten Schritt diskutierte das Projektteam mit unterschiedlichen Fachabteilungen, wie die Digitalisierung ihnen helfen könnte, Prozesse zu optimieren. Anschließend erarbeiteten Steinbeis Papier und avato consulting gemeinsam die technische Lösungsarchitektur der Plattform. Herzstück des neuen Smart Data Frameworks ist SAP HANA. Die hochperformante In-Memory-Datenbank verarbeitet jede Sekunde bis zu 50.000 neue Datenwerte, die von mehr als 27.000 Sensoren in der Produktion erfasst werden. Die Anbindung der Sensoren erfolgt über Streaming-Komponenten, die avato consulting entwickelt hat.

Mit Hilfe von Machine-Learning-Algorithmen werden die gewonnenen Daten analysiert und in nutzbare Informationen für die unterschiedlichen Benutzergruppen umgewandelt. Das Smart Data Framework erkennt etwa sehr schnell Abweichungen im Fertigungsprozess, die die Qualität der Papierprodukte beeinträchtigen oder zu Maschinenstillständen führen können. Intuitive Dashboards mit digitalen Assistenten liefern den Mitarbeitern in der Produktion dann konkrete Hinweise, wie diese Probleme zu beheben sind.

avato consulting entwickelte das Smart Data Framework komplett auf Basis von Microservices, um die Lösungsarchitektur schnell an neue Anforderungen anpassen zu können und die Ausfallsicherheit zu erhöhen. „Die Streaming-Komponenten, die Analyse-Services und die einzelnen Frontends der unterschiedliche Data-Apps laufen jeweils in eigenen Containern“, erklärt Leon Müller, Smart Data Lead bei avato consulting. „Es war daher klar, dass wir auch eine leistungsfähige Container-Management-Plattform für die schnell wachsende Umgebung benötigen. Nur damit sind wir in der Lage, neue Services rasch zu integrieren und das Smart Data Framework effizient und sicher für Steinbeis Papier zu betreiben.“

„Das Smart Data Framework liefert uns jeden Tag wertvolle Informationen, um unsere Prozesse noch nachhaltiger und effizienter zu gestalten. Dank SUSE Rancher läuft die Plattform extrem stabil und kann sehr schnell um neue Analyse-Services erweitert werden.“

Warum SUSE Rancher?

avato consulting und Steinbeis Papier entschieden sich, Kubernetes und die Management-Plattform SUSE Rancher für die Container-Orchestrierung einzusetzen. „Ein wichtiger Faktor war dabei die hohe Standardkonformität“, sagt Ulrich Middelberg. „SUSE Rancher unterstützt alle CNCF-zertifizierten Kubernetes-Distributionen und alle gängigen Cloud-Plattformen. So laufen wir als Kunde nicht Gefahr, in einen Vendor-Lock-In zu geraten, und behalten uns für die Zukunft alle Optionen offen.“

Auch die guten Erfahrungen, die Steinbeis Papier bereits mit SUSE gesammelt hatte, sprachen für den Einsatz von SUSE Rancher. „Unsere gesamte SAP HANA Umgebung läuft auf SUSE Linux Enterprise Server“, erklärt Ulrich Middelberg. „Wir wussten daher schon im Vorfeld, dass wir uns auf den kompetenten Support von SUSE jederzeit verlassen können.“

Für die Spezialisten von avato consulting, die das Smart Data Framework für Steinbeis Papier als Managed Service betreiben, spielten vor allem die ausgereiften Management- und Monitoring-Funktionen von SUSE Rancher eine Schlüsselrolle. „Mit SUSE Rancher können wir mehrere Kubernetes-Cluster über eine einzige Oberfläche verwalten und haben alle Workloads immer im Blick“, unterstreicht Müller. „Der hohe Automatisierungsgrad von SUSE Rancher hilft uns, die operativen Kosten gering zu halten und so die Umsetzung einer umfassenden Industrie 4.0-Strategie auch für ein mittelständisches Unternehmen wie Steinbeis Papier bezahlbar zu machen.“

avato consulting nutzt SUSE Rancher, um sämtliche Cluster-Vorgänge wie Provisioning, Versionsmanagement und Sicherung zu standardisieren. Alle Workloads des Smart Data Frameworks lassen sich von einer zentralen Konsole aus überwachen. Gleichzeitig ermöglicht die Plattform, einheitliche Richtlinien für Benutzerzugriff und Sicherheit zu definieren und automatisch auf allen Clustern anzuwenden. So stellt der Dienstleister sicher, dass die hohen Security-Anforderungen bei der Analyse von sensiblen Produktions- und Geschäftsdaten konsequent eingehalten werden.

Die Vorteile der neuen Plattform

Verbesserte Transparenz schafft Business-Mehrwerte

Mit Hilfe von Kubernetes und SUSE Rancher stellt avato consulting mittlerweile fast 100 unterschiedliche Analyse-Services und Data-Apps für das Smart Data Framework bereit. Diese geben den Verantwortlichen bei Steinbeis Papier jeden Tag wertvolle Einblicke in ihre Prozesse und helfen ihnen, Abläufe zu optimieren und Kosten zu sparen.

Alle Echtzeitdaten aus der Produktion und aus Qualitäts- und Prozessleitsystemen werden permanent auf Anomalien überprüft. So lassen sich beispielsweise anhand von auffälligen Werten bei der Leistungsaufnahme mögliche Probleme bei Maschinenantrieben frühzeitig erkennen – bevor es zu teuren Maschinenausfällen und Stillstandszeiten kommt.

„Unsere Papiermaschinen sind extrem komplexe Anlagen. Wir geben unseren Mitarbeitern in der Produktion heute alle Informationen an die Hand, um schon proaktiv auf sich anbahnende Störungen reagieren zu können,“ sagt Hunold. „Das Smart Data Framework beschleunigt die Fehlersuche erheblich und unterstützt eine zustandsbasierte Instandhaltung unserer Anlagen. Auch wenn die Kostenvorteile im Einzelfall schwer zu quantifizieren sind, ist das für uns ein enormer Mehrwert.“

Die Plattform kann darüber hinaus Abweichungen bei der Qualität oder beim Rohstoff- und Energieverbrauch sehr schnell sichtbar machen. Damit verbessert das Smart Data Framework nicht nur die Wettbewerbsfähigkeit, sondern auch die Nachhaltigkeit von Steinbeis Papier. „Wir entdecken immer wieder neue Optimierungspotenziale und sind heute in der Lage, mit noch weniger Ressourcen Recyclingpapier in höchster Qualität zu produzieren“, so Hunold.

Von den Möglichkeiten des Smart Data Frameworks profitieren mittlerweile ganz unterschiedliche Abteilungen bei Steinbeis Papier. Schritt für Schritt hat avato consulting verschiedene Use Cases abgebildet, die weit über das Produktionsumfeld hinausgehen. Der Einkauf kann heute beispielsweise mit wenigen Klicks Analysen aller Warengruppen durchführen und die Leistungen von Lieferanten datengestützt bewerten. So sehen die Mitarbeiter sehr schnell, wie viel Geld wofür ausgegeben wurde – und können sich so besser auf die nächsten Verhandlungen vorbereiten.

Hohe Zuverlässigkeit der Industrie 4.0-Plattform

Bei der Implementierung des Smart Data Frameworks legte Steinbeis Papier großen Wert auf einen stabilen Betrieb: „Wir wollten natürlich von Anfang an wissen: Werden alle Daten wirklich zuverlässig erfasst? Was passiert, wenn etwas ausfällt? Wie schnell lassen sich Dienste wiederherstellen?“, sagt Ulrich Middelberg. „Mit SUSE Rancher konnten wir das Smart Data Framework auf eine sehr solide Basis stellen und die Anforderungen unserer 24/7-Produktion erfüllen.“

Die technischen Spezialisten von avato consulting nutzen unter anderem die Monitoring-Funktionen von SUSE Rancher, um den Zustand von Cluster-Nodes, Kubernetes-Komponenten und einzelnen Workloads permanent zu überwachen. Zusätzlich haben sie Alerts eingerichtet, die sie bei bestimmten Ereignissen automatisch benachrichtigen – etwa, wenn ein Service nicht mit der gewünschten Leistung läuft oder wenn die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Services verzögert ist. So können Probleme gelöst werden, bevor sie die Funktionsfähigkeit des Smart Data Frameworks beeinträchtigen.

Mit SUSE Rancher kann avato consulting auch Upgrades der Plattform durchführen, ohne dass die Anwender bei Steinbeis Papier etwas davon mitbekommen. Die einzelnen Cluster-Nodes werden dabei automatisch nach und nach aktualisiert, während die Services auf den übrigen Nodes weiterlaufen und so die ganze Zeit über verfügbar sind.

„Für uns ist es einfach beruhigend zu wissen, dass die Plattform so zuverlässig arbeitet“, unterstreicht Middelberg. „Mit SUSE Rancher ist avato consulting auch in der Lage, Themen wie die Datensicherung und die Wiederherstellung von Clustern abzudecken. So müssen wir uns überhaupt keine Gedanken über den operativen Betrieb des Smart Data Frameworks machen und können uns stattdessen ganz auf die Optimierung von Prozessen konzentrieren.“

SUSE Rancher sorgt für maximale Flexibilität und Agilität

Das Smart Data Framework hat sich seit dem Start der Industrie 4.0-Initiative enorm weiterentwickelt – und weitere Anwendungen kommen derzeit laufend hinzu. Die Entwickler bei avato consulting profitieren dabei davon, dass sie neue Services mit SUSE Rancher sehr einfach auf der Plattform bereitstellen können.

„Fleet, die GitOps-Lösung von SUSE Rancher, hat uns ermöglicht, zu einem Continuous Delivery-Prozess zu wechseln“, erklärt Andor Németh, Lead Architekt bei avato consulting. „Unsere Entwickler sind damit in der Lage, Applikationen direkt vom Git Repository auf einen oder mehrere Cluster zu bringen – und das mit allen benötigten Einstellungen und Richtlinien. Wir konnten so die Deployment-Zeit neuer Services von Stunden auf Sekunden verkürzen.“

SUSE Rancher bietet den Projektpartnern auch maximale Flexibilität bei Erweiterungen der Plattform. Zusätzliche Cluster lassen sich mit wenigen Klicks bereitstellen. Der gesamte Provisioning-Prozess läuft dabei automatisiert nach dem „Infrastructure as code“-Prinzip ab und erfordert keine manuellen Konfigurationsschritte mehr.

„SUSE hat uns bei der initialen Einrichtung sehr gut unterstützt – so können wir heute innerhalb von Minuten neue Cluster zur Verfügung stellen“, bestätigt Németh.

Was kommt für Steinbeis Papier und avato consulting als Nächstes?

Nach den vielen positiven Erfahrungen, die Steinbeis Papier bisher mit dem Smart Data Framework gesammelt hat, will das Unternehmen die Plattform nun noch breiter nutzbar machen. Unter anderem ist geplant, weitere Geschäfts- und Unternehmensbereiche wie zum Beispiel die vollbiologische Kläranlage anzubinden. Zudem sollen auch andere Unternehmen der Steinbeis Holding Zugang zu der Industrie 4.0-Plattform erhalten. „Es zahlt sich auf jeden Fall aus, dass wir auf eine einfach skalierbare Architektur gesetzt haben, die flexibel mit unseren Anforderungen wachsen kann“, sagt Hunold.

avato consulting hat ebenfalls noch viele weitere Ideen für die Zukunft des Smart Data Frameworks. Das Unternehmen entwickelt die Lösungsarchitektur permanent weiter, um auch die Anforderungen anderer Kunden damit adressieren zu können. „Dank SUSE Rancher sind wir jetzt in der Lage, schneller denn je leistungsfähige Industrie 4.0-Plattformen für unsere Kunden zu verwirklichen“, fasst Müller zusammen.