Softwarelösungen mit Microservices-Architektur

13.03.2025

Flexibilität und Skalierbarkeit für die Produktion der Zukunft

In der heutigen Fertigungsindustrie stehen Unternehmen vor der Herausforderung, ihre Produktionsprozesse effizient und flexibel zu gestalten, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Moderne Softwarelösungen wie Manufacturing Execution Systems (MES) und Manufacturing Operations Management (MOM) spielen dabei eine zentrale Rolle. Die Architektur dieser Systeme hat einen erheblichen Einfluss auf deren Leistungsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit. Während MES-Lösungen traditionell als monolithische Systeme konzipiert sind, setzen MOM-Lösungen zunehmend auf eine Microservices-Architektur. Dieser Artikel untersucht die Unterschiede zwischen monolithischen und Microservices-Architekturen und hebt die Vorteile von Microservices in der Fertigung hervor.

Inhalt

Monolithische Architektur (MES) vs. Microservices (MOM)
Vorteile der Microservices-Architektur
Nutzervorteile
Sicherheitsbedenken
Herausforderungen von Microservices

Monolithische Architektur (MES) vs. Microservices (MOM)

Die monolithische Architektur ähnelt einem einzigen, großen Steinblock – solide, einheitlich und unnachgiebig. In diesem traditionellen Rahmen umfasst ein einzelner Prozess alle funktionalen Elemente der Softwareanwendung. Man kann es sich wie einen großen Container vorstellen, in dem alle Funktionen, wie Benutzeroberflächenkomponenten, Geschäftslogik, Datenzugriffscode und mehr, eng miteinander verwoben und als eine Einheit bereitgestellt werden. Der monolithische Ansatz hat seine Vorteile, wie z.B. einfache Entwicklungs- und Bereitstellungsprozesse, da alles zusammengefügt ist. Er stellt jedoch auch erhebliche Herausforderungen dar, wenn es um Skalierung geht, da jede kleine Änderung das gesamte Anwendungsupdating und -neubereitstellung erfordert. Dies kann zu längeren Ausfallzeiten und komplexeren Aktualisierungsverfahren führen, was in schnelllebigen Fertigungsumgebungen, in denen Flexibilität und schnelle Anpassung entscheidend sind, hinderlich sein kann.

Im Gegensatz dazu wird die Microservices-Architektur als eine Sammlung kleinerer, modularer Prozesse dargestellt, die einer Reihe von ineinandergreifenden Bausteinen ähneln. Jeder Microservice ist unabhängig und konzentriert sich auf eine spezifische Geschäftsfunktion, die über klar definierte Schnittstellen mit anderen Diensten kommuniziert. Diese Struktur bietet einen flexibleren und skalierbareren Ansatz, da jeder Microservice unabhängig von den anderen entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden kann.

Diese modulare Einrichtung passt gut zu MOM-Systemen, bei denen verschiedene Fertigungsprozesse schnelle und spezifische Anpassungen erfordern können, ohne das gesamte System zu stören. Sie ermöglicht kontinuierliche Liefer- und Bereitstellungspraktiken, die für moderne Fertigungsabläufe, die Agilität und Effizienz anstreben, unerlässlich sind.

Beim direkten Vergleich der beiden Architekturen wird deutlich, dass die Flexibilität, Skalierbarkeit und Unabhängigkeit von Microservices ein anpassungsfähigeres und widerstandsfähigeres Framework bieten. Dies ist besonders vorteilhaft für Hersteller, die Innovationen vorantreiben und wettbewerbsfähig bleiben möchten, da es eine schnellere Implementierung neuer Funktionen, einfachere Wartung und robustere Sicherheitsmaßnahmen ermöglicht.

Vorteile der Microservices-Architektur

Flexibilität: Jeder Microservice kann unabhängig entwickelt und betrieben werden, was das Hinzufügen oder Ändern neuer Funktionen erleichtert. Dies gibt Unternehmen die Möglichkeit, schnell auf Marktentwicklungen zu reagieren.
Skalierbarkeit: Im Gegensatz zu monolithischen Systemen können Microservices individuell skaliert werden. Unternehmen können nur jene Dienste erweitern, die mehr Ressourcen benötigen, ohne das gesamte System anzupassen.
Einfache Integration: Microservices basieren auf offenen Schnittstellen wie APIs und lassen sich daher leicht in andere Systeme integrieren. Dies vereinfacht die Verbindung zu bestehenden Unternehmenslösungen wie ERP oder SCM.
Autonomes Datenmanagement: Jeder Microservice kann seine eigenen Daten speichern und verarbeiten, was das Risiko von Systemausfällen minimiert. Ein Fehler bei einem Dienst beeinträchtigt nicht die gesamte Anwendung.
On-Premises und Cloud: MOM-Lösungen, die auf Microservices basieren, können sowohl vor Ort als auch in der Cloud betrieben werden, was Unternehmen zusätzliche Flexibilität bei der Implementierung ihrer Softwarelösungen bietet.

Praktische Beispiele

Ein klassisches Beispiel für die Vorteile der Microservices-Architektur in MOM-Systemen ist die nahtlose Integration von Produktionsdaten aus verschiedenen Maschinen. Spezialisierte Microservices können Produktionsdaten von SMT-Schnittstellen oder anderen Maschinen sammeln und in einem zentralen System konsolidieren. Dies ermöglicht eine umfassende Analyse und Optimierung der Fertigungsprozesse in Echtzeit.

Datenintegration: Microservices verarbeiten Daten aus verschiedenen Quellen und erleichtern die Integration in das Produktionssystem.
Konfigurationsmanagement: Microservices bieten umfangreiche Konfigurationsmöglichkeiten und ermöglichen es Unternehmen, ihre Produktionsprozesse individuell anzupassen und zu optimieren.

Nutzervorteile

Die Microservices-Architektur ist ein wesentliches Instrument zur Verbesserung des Kundenerlebnisses, da sie schnellere Reaktionszeiten, größere Anpassungsmöglichkeiten und Innovationen bei Produktangeboten ermöglicht. Mit der Fähigkeit, Microservices unabhängig zu entwickeln und bereitzustellen, können Hersteller schnell auf Kundenbedürfnisse und Marktanforderungen reagieren. Diese Agilität ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung von Produkten und Dienstleistungen und gewährleistet, dass Unternehmen wettbewerbsfähig bleiben. Darüber hinaus unterstützt die modulare Natur von Microservices personalisierte Lösungen, die es Unternehmen ermöglichen, maßgeschneiderte Erlebnisse anzubieten, die bei ihren Kunden Anklang finden. Als Ergebnis steigern Microservices nicht nur die betriebliche Effizienz, sondern fördern auch die Kundenzufriedenheit und -Loyalität.

Sicherheitsbedenken

Obwohl die Microservices-Architektur zahlreiche Vorteile bietet, bringt sie auch einzigartige Sicherheitsherausforderungen mit sich, die Beachtung erfordern. Die dezentrale Natur von Microservices bedeutet, dass sichere APIs und robuste Datenschutzmaßnahmen entscheidend sind, um sensible Informationen zu schützen. Jeder Microservice muss gesichert werden, um Schwachstellen im Netzwerk zu verhindern. Die Implementierung einer umfassenden Sicherheitsstrategie, die Verschlüsselung, Authentifizierung, Autorisierung und kontinuierliche Überwachung umfasst, ist unerlässlich, um die Integrität der Fertigungsabläufe zu schützen. Durch die Berücksichtigung dieser Sicherheitsüberlegungen können Unternehmen Microservices sicher einführen und gleichzeitig potenzielle Risiken mindern.

Herausforderungen von Microservices

Die Microservices-Architektur bringt auch bestimmte Herausforderungen mit sich, denen Unternehmen begegnen müssen. Eine der Hauptherausforderungen ist die erhöhte Komplexität, die mit der Verwaltung eines verteilten Systems verbunden ist. Im Gegensatz zu monolithischen Architekturen, bei denen alle Komponenten innerhalb einer einzigen Anwendung untergebracht sind, erfordern Microservices Koordination und Kommunikation über mehrere unabhängige Dienste hinweg. Dies kann zu Komplexitäten in der Dienstorchestrierung, Überwachung und Fehlerbehebung führen.

Darüber hinaus erfordern Microservices aufgrund der Daten- und Kommunikationsredundanz häufig zusätzliche Ressourcen. Jeder Microservice muss möglicherweise seinen eigenen Datenspeicher pflegen, was zu potenzieller Datenverdopplung und erhöhtem Speicherbedarf führen kann. Außerdem kann die Kommunikation zwischen den Diensten, die in der Regel über APIs erfolgt, Latenzzeiten verursachen und eine stabile Netzwerkinfrastruktur erfordern, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Die Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert einen strategischen Ansatz, einschließlich der Implementierung effektiver Überwachungswerkzeuge, robuster Sicherheitsmaßnahmen und effizienter Ressourcenmanagementpraktiken. Durch die Anerkennung und Vorbereitung auf diese potenziellen Hürden können Unternehmen die Vorteile von Microservices voll ausschöpfen und gleichzeitig betriebliche Effizienz und Zuverlässigkeit aufrechterhalten.

Fazit

Der Übergang von einer monolithischen Architektur zu einer Microservices-Architektur bietet erhebliche Vorteile, einschließlich erhöhter Flexibilität, Skalierbarkeit und Wartbarkeit. Lösungen wie die iTAC.MOM.Suite zeigen, wie Microservices die Produktionseffizienz und Anpassungsfähigkeit als Reaktion auf Marktentwicklungen verbessern können. Es ist jedoch wichtig, die Herausforderungen zu erkennen und anzugehen, die mit diesem Übergang einhergehen, wie erhöhte Komplexität und zusätzliche Ressourcenanforderungen. Durch die Implementierung strategischer Lösungen, einschließlich robuster Sicherheitsmaßnahmen und effizienter Ressourcenverwaltung, können Unternehmen die Vorteile von Microservices voll ausschöpfen. In einer zunehmend digitalen und vernetzten Welt bleiben Microservices ein zentraler Bestandteil einer zukunftssicheren Fertigungsumgebung und treiben Innovationen voran, während sie betriebliche Zuverlässigkeit und Effizienz sicherstellen.