Summary
maxon motor, a leading Swiss manufacturer of precision electric drive systems, partnered with iosys to develop a custom software bridge connecting their production machines to their MES/ERP system. This solution enables bidirectional communication between maxon’s manufacturing operations and ERP for decentralized data access for employees and improved data acquisition as a basis for process optimization. The software bridge, based on Dapr and leveraging the MQTT protocol with a unified namespace, allows for flexible further development and lays the foundation for future innovations. The implementation has resulted in estimated annual six-figure cost savings, accelerated processes, and the potential for global rollout across maxon’s production plants. Want to achieve the same or learn more? Reach out to us.
Introduction
Since 1961, maxon motor has been advancing medical technology, aerospace, robotics and other industries with Swiss quality. The leading provider of precision electric drive systems employs more than 3200 people in over 40 countries and generates sales of over CHF 700 million. To consolidate its market leadership in customer-specific drive technologies, maxon relies on quality and innovation – and on iosys to digitalize production.
“In order to meet our own standards in terms of innovation, we are pursuing a consistent digitalization strategy that will also include the shopfloor. As we were unable to find a suitable standard product to connect our machinery to our ERP, we needed a solution tailored to our operations in order to achieve our vision of OT-IT convergence.”
Digitalization right onto the shopfloor
According to the Swiss Manufacturing Survey 2024, the majority of manufacturing companies use ERP systems extensively. However, in many cases, production operations are not connected to the ERP. Valuable data remains unused as a result. When implementing its digitalization strategy, maxon also faced the following challenges:
- How can machinery be connected with the ERP?
- What is the optimal technical solution for bidirectional communication between the systems?
- What process optimizations can be achieved by using the newly acquired data?
The ERP used by maxon only offered a REST API for basic operations. In addition, there was no suitable, commercially available standard solution for the desired networking of production and ERP. In the summer of 2023, maxon hired iosys to develop a “software bridge” specifically geared towards maxon operation workflows.
“Before the actual software development, the iosys team built up a thorough understanding of our production processes. This blend of process and technology expertise made it possible to develop a solution specifically tailored to our needs.”
Simple and flexible integration of production and ERP
As a digitalization expert for the manufacturing industry, iosys combines industry and technology expertise. A joint project team was also formed for the maxon project. IT experts from maxon focused on the development of the web app. iosys focused on the software bridge to connect production and ERP, which also acts as a manufacturing execution system (MES):
The bridge or connection of the machinery via microcontrollers/ PLCs is based on the open source microservices framework Dapr (distributed application runtime), which can run on both a cloud and an on-premise infrastructure. Machine-to-machine (M2M) communication takes place using MQTT, an open network protocol that is particularly suitable for the Internet of Things (IoT).
The use of a microservices architecture not only enables simple interoperability of the systems, but also lays the foundation for flexible further development of the bridge or application – for example, the creation of a data lakehouse for comprehensive data analysis based on te data routed through the bridge. As the heart of the maxon-specific solution, the application developed by iosys enables bidirectional communication between machines in the production hall (via the microcontrollers/PLCs installed) and the ERP via the MQTT protocol in conjunction with a unified namespace (UNS). Machine operators and other production employees can also access the new application and the newly acquired data in a decentralized manner via web app and MQTT protocol.
“Bridging the systems, decentralized access and the creation of a unified data architecture accelerate our processes and innovations. All in all, the collaboration with iosys has saved costs and enabled flexible further development of the new solution.”
New data, decentralized processes and future innovations
In the past, maxon production employees had to record their working time via a direct ERP interface that was only available centrally. Today, they do this with a tablet (web app), which has decentralized access via the software bridge that has been set up. The new solution has several advantages:
- Decentralized data access from a single point of truth when requesting part lists, drawings and other standard operating procedures (SOPs)
- Data acquisition for process optimization thanks to the connection of previously separate systems
- Cost savings as a result of simpler, decentralized processes
In the new setup, the ERP still plays a central role at maxon as an information, filing and reporting tool. However, the newly created software bridge eliminates the bottleneck in access. At the same time, it paves the way for the extraction of previously unused data as well as for future process optimization and innovations. The solution developed by iosys can be expanded with further workflows, regardless of the ERP used. It is already being used in a test environment at maxon’s Sachseln site. Following the test phase, the global rollout across several production plants is planned.
Reaching Out
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Deutsche Version
Zusammenfassung
maxon motor, ein führender Schweizer Hersteller von präzisen elektrischen Antriebssystemen, hat sich mit iosys zusammengetan, um eine massgeschneiderte Software-Brücke zu entwickeln, die ihre Produktionsmaschinen mit ihrem MES/ERP-System verbindet. Diese Lösung ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen maxons Fertigungsprozessen und dem ERP-System für einen dezentralen Datenzugriff für Mitarbeiter und eine verbesserte Datenerfassung als Grundlage für Prozessoptimierungen. Die Software-Brücke, die auf Dapr basiert und das MQTT-Protokoll mit einem unified namespace nutzt, erlaubt eine flexible Weiterentwicklung und legt den Grundstein für zukünftige Innovationen. Die Implementierung hat zu geschätzten jährlichen sechsstelligen Kosteneinsparungen, beschleunigten Prozessen und dem Potenzial für eine globale Einführung in maxons Produktionsstätten geführt. Wollen Sie dasselbe erreichen oder mehr erfahren? Kontaktieren Sie uns heute.
Einleitung
Seit 1961 bringt maxon die Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Robotik und andere Branchen mit Schweizer Qualität voran. Der führende Anbieter von präzisen elektrischen Antriebssystemen beschäftigt mehr als 3200 Mitarbeiter in über 40 Ländern und erwirtschaftet einen Umsatz von über 700 Millionen CHF. Zur Festigung der Marktführerschaft für kundenspezifische Antriebstechnologien setzt maxon auf Qualität und Innovation – und auf iosys zur Digitalisierung der Produktion.
Um unseren eigenen Ansprüchen in Sachen Innovation zu genügen, verfolgen wir eine konsequente Digitalisierungsstrategie, die auch die Produktionshalle umfassen soll. Da wir bei der Anbindung des Maschineparks an unser ERP kein geeignetes Standardprodukt finden konnte, brauchten wir eine auf unseren Betrieb zugeschnittene Lösung, um unsere Vision der OT-IT-Konvergenz zu erreichen.”
Digitalisierung bis in die Fertigungshalle
Laut der Swiss Manufacturing Survey 2024 nutzt eine Mehrheit der Fertigungsbetriebe ERP-Systeme umfassend. Jedoch fehlt in vielen Fällen die Anbindung der Produktion an das ERP. Wertvolle Daten bleiben dadurch ungenutzt. Bei der Umsetzung der Digitalisierungsstrategie stand auch maxon vor folgenden Herausforderungen:
- Wie lässt sich der Maschinenpark mit dem ERP vernetzen?
- Was ist die optimale technische Lösung für eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Systemen?
- Welche Prozessoptimierungen ermöglicht die Nutzung der neu gewonnen Daten?
Das von maxon genutzte ERP bot bloss eine REST API für Grundoperationen. Zudem fand sich keine geeignete, kommerziell erhältliche Standardlösung für die angestrebte Vernetzung von Produktion und ERP. Im Sommer 2023 erhielt iosys den Auftrag, eine spezifisch auf maxon-spezifischi Produktionsprozesse ausgerichtete “Software-Brücke” zu entwickeln.
“Vor der eigentlichen Software-Entwicklung hat das iosys Team ein fundiertes Verständnis unserer Produktionsabläufe aufgebaut. Diese Mischung aus Prozess- und Technologie-Expertise machte es möglich, eine spezifisch auf unsere Bedürfnisse abgestimmte Lösung zu erarbeiten.”
Einfache und flexible Vernetzung von Produktion und ERP
Als Digitalisierungsexperte für die fertigende Industrie kombiniert iosys Branchen- und Technologie Know-How. Auch für das maxon-Projekt kam es zudem zur Bildung von einem gemeinsamen Projektteam. IT-Experten von maxon fokussierten auf die Entwicklung der Web App. iosys legte den Schwerpunkt auf die Software-Brücke zu Verbindung von Produktion und ERP, das auch als Manufacturing Execution System (MES) fungiert:
Die Brücke bzw. Anbindung des Maschinenparks via Microcontrollers/ PLCs basiert auf dem Open Source Microservices-Framework Dapr (distributed application runtime), das sowohl auf einer Cloud- als auch einer On-Premise-Infrastruktur laufen kann. Die Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) erfolgt mit MQTT, einem speziell für das Internet der Dinge (IoT) geeigneten, offenen Netzwerkprotokoll.
Die Verwendung einer Microservices-Architektur ermöglicht nicht nur eine einfache Vernetzung der Systeme, sondern auch eine flexible Weiterentwicklung der Brücke bzw. Applikation – beispielsweise der Aufbau eines Data Lakehouse für umfassende Datenanalysen. Als Herz der maxon-spezifischen Lösung ermöglicht die von iosys entwickelte Anwendung die bidirektionale Kommunikation zwischen Maschinen in der Produktionshalle (bzw. den dort eingebauten Mikrokontrollern/ SPSen) und dem ERP via MQTT-Protokoll. Maschinenoperatoren und andere Produktionsmitarbeiter können ebenfalls via Web App und MQTT-Protokoll dezentral auf die neue Applikation und die neu gewonnenen Daten zugreifen.
“Die Vernetzung der Systeme, der dezentrale Zugang und die Schaffung neuer Daten beschleunigen unsere Prozesse sowie unsere Innovationen. Unter dem Strich hat die Zusammenarbeit mit iosys Kosten eingespart und eine flexible Weiterentwicklung der neuen Lösung ermöglicht.”
Neue Daten, dezentrale Prozesse und künftige Innovationen
Früher mussten maxon-Produktionsmitarbeiter die Arbeitszeiterfassung über eine direkte, nur zentral verfügbare ERP-Schnittstelle erfassen. Heute erledigen sie das heute mit einem Tablet (Web App), das über die errichtete Software-Brücke dezentralen Zugriff hat. Die neue Lösung bringt mehrere Vorteile mit sich:
- Dezentraler Datenzugriff bei der Verwendung von Stücklisten, Zeichnungen und anderen Prozessen
- Effizientere Prozesse bei der der Berechnung von Ausfallraten, Zeiterfassung und mehr
- Neue Datenquellen für Prozessoptimierungen dank der Anbindung bisher getrennter Systeme
- Mehr Flexibilität beim Reporting durch Entkoppelung vom ERP
- Kosteneinsparungen als Folge von einfacheren, dezentralen Prozessen
Auch im neuen Setup spielt das ERP bei maxon eine zentrale Rolle als Informations-, Ablage- und Reportingtool. Jedoch beseitigt die neue geschaffene Software-Brücke den Flaschenhals beim Zugriff und ebnet gleichzeitig den Weg für die Gewinnung bisher ungenutzter Daten sowie für künftige Prozessoptimierungen und Innovationen. Die von iosys entwickelte Lösung ist flexibel erweiterbar für weitere Workflows, unabhängig vom verwendeten ERP. Im maxon-Standort Sachseln ist sie bereits im Einsatz in einer Testumgebung. Im Anschluss an die Testphase steht der globale Rollout über mehrere Produktionswerke an.
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