API-Schnittstellen für digitales Geschäft im Maschinen- und Anlagenbau

In der Industrie läuft fast alles über Schnittstellen –  Übergabepunkte von Gütern, die genau aufeinander abgestimmt sind und perfekt ineinander greifen müssen; Einzelne Arbeitsgänge laufen autark, aber brauchen Informationen oder Güter von anderswo. Am Ende wird nur ein gescheites Produkt/ Kundenerlebnis geschaffen, wenn alles zusammenspielt – und so ist es auch mit digitalen Schnittstellen.

Dass die digitale Transformation klassische Industriekonzerne zu Softwareunternehmen werden lässt, ist unlängst bekannt. Der Verkauf von Maschinen und Technologien wird sukzessive ergänzt durch intelligente Software sowie neue Geschäftsmodelle auf Basis elaborierter IoT-Plattformen, auf denen Kunden und Partner neue Services entwickeln.

Aber noch immer ist es für Unternehmen aus der Branche Maschinen- und Anlagenbau  eine große Herausforderung, mit dem schnellen Tempo des Technologiewandels Schritt halten zu können. So versuchen Maschinen- und Anlagenbauer sich an die Anforderungen des Marktes anzupassen, der eine effiziente Produktions- & Kundenschnittstelle, eine digitale, durchgängige und teilautomatisierte Service- & Systemlandschaft erfordert.

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Warum APIs wichtig sind

Dieser Artikel soll dabei insbesondere die strategische Relevanz von APIs als „Digital Business Enabler“ aufzeigen, denn heutzutage werden nicht nur Cloud-Dienste via APIs bereitgestellt. Auch Software wird als Software-as-a-Service konsumiert und über web-basierte und standardisierte Schnittstellen weiterentwickelt und in die Unternehmensprozesse integriert. 

Wachstum-der-Web-API-seit-2005

Denn gerade die Evolution der Softwareentwicklung hin zu agilen, iterativen Deployments, die in Form von Microservices erfolgen und meist in Containern betrieben werden, hat insbesondere in der vergangenen Dekade für einen rasanten Anstieg der Nutzung von APIs (Application Programming Interface) gesorgt, die dokumentiert, weiterentwickelt, verwaltet und gesichert werden müssen. 

APIs werden somit zum zentralen Enabler des digitalen Neugeschäfts und zum Bindeglied zwischen den Unternehmen, den Kunden und ihren PartnernDigitale Schnittstellen sind die große Chance für die Industrie, sich in einem Markt zu behaupten, der von Wettbewerb und Preis- sowie Qualitätsführerschaft geprägt ist. Denn Prozesseffizienz bedeutet Automatisierung, neue Geschäftsmodelle bedeutet digitale Vernetzung der Produkte und damit die Generierung von immer mehr Daten. 

Und so gibt es entlang der Wertschöpfungskette eine Vielzahl von Schnittstellen und Potenzialen, um IT-Anwendungen und Produktlebenszyklus sicher zu integrieren. 

Ein Überblick entlang der Wertschöpfungskette – Anwendungsbeispiele für APIs im Maschinen- und Anlagenbau: 

 

Wertschöpfungskette in der Maschinen- und Anlagenbau-Branche  Beispielhafte Use Cases Beispiele API-Integration
Einkauf & Logistik  Anbindung von Zulieferern, Lieferanten und Service-Dienstleistern zur medienbruchfreien Digitalisierung der gesamten Lieferkette  Logistikplattformen, EDI, SCM, SRM, ERP, PPS etc. 
Forschung & Entwicklung  Anbindung von zahlreichen Anwendungen und Portalen zur digitalen Abbildung von Prozessen in Entwicklung, wie bspw. Änderungsmanagement, Variantenmanagement, Klassifikation etc.  PLM, PDM, DMS, ECM, CAD, ERP, PPS, MES etc. 
Produktion  Industrie 4.0, (I)IoT, Integration von
Shop-Floor-Prozessen mit Business-IT,
Effizienz beim Asset –Management,
Werksautomatisierung PaaS,
Optimierung der Fertigungsprozesse
mit ML/
KI
 
ERP, PPS, MES, OPC UA, PLM, PDM, CAM etc.  
Qualitätssicherung   Austausch von Qualitätsdaten,
Integration des Qualitäts-
managements in Produktion
s-,
Einkauf
s-, Vertriebs-, LogistikprozesseFertigungs-
qualitätsmanagement
 
CAQ, PLM, PDM, ERP, PPS, MES etc.  
Vertrieb & Marketing  Digitale Geschäftsmodelle
(Abo, 
Pay-per-Use) Anbindung aller Anwendungen und Akteure
 
CRM, EDI, SCM, SRM, ERP, PPS,CMS, PIM etc.  
Service & After Sales  Smart-Services, Digitale Nutzungs-, Betriebsmodelle, vorausschauende WartungEnergieeffizienz  Digitale Plattformen für Service & Nutzung, Ersatzteilmanagement, SRM, EDI, WebEDI 

APIs – Garant für digitales Geschäft 

APIs werden heute in jeder erdenklichen Umgebung bereitgestellt. Sie sind On-Premises, in privaten Clouds, öffentlichen Clouds und hybriden Clouds zu finden. Damit APIs auf Unternehmensebene arbeiten können, müssen Management-Tools in der Lage sein, über Multi-Cloud- und Hybrid-Bereitstellungen hinweg arbeiten zu können. 

Maschinen- und Anlagenbau-Unternehmen, die schon heute eine Vielzahl von APIs im Einsatz haben, stehen vor einer nicht ganz trivialen Herausforderung: der Organisation und Verwaltung von APIs. APIs waren ursprünglich eine spezielle Form der Anwendungsintegration. Mittlerweile tauchen sie jedoch in fast allen Anwendungsbereichen auf. Fertige Anwendungen kommen gar mittlerweile mit APIs – web- und cloudbasierte digitale Dienste setzen APIs als Verbindungspunkt ein. 

Durch den weit verbreiteten Einsatz von APIs ist es ein schmaler Grat hin zu einer komplexen Architektur – ein regelrechter Sog aus Anwendungen, die sich immer wieder neu miteinander verknüpfen. Gerade verschachtelte Abhängigkeiten können verheerende Auswirkungen auf die Leistung verbundener Anwendungen haben. Diese müssen von einem größeren Team gemeistert werden, nicht nur von IT-Profis. All dies erschwert es Unternehmen, die Funktionalität der API-Architektur aufrechtzuerhalten.

API-Architektur-Beispiel-Infografik

Doch wie sollten Unternehmen idealerweise mit dem Thema APIs starten? Um diese Frage zu klären und um eine klare Roadmap zu entwickeln, muss initial analysiert und festgelegt werden, welche Rolle APIs bei der Umsetzung der Cloud- sowie der Digital-Strategie spielen. Sollen komplexe Multi- und Hybrid-Cloud-Szenarien mit einer Vielzahl von Providern realisiert werden, kommt man an einem professionellen API Management als Teil der Cloud-Integration und des automatisierten Cloud-Betriebs ohnehin nicht vorbei. Ebenso gilt: Verfolgt das eigene Unternehmen einen plattform- und ökosystembasierten Digitalisierungsansatz, ist eine vorausschauende API-Strategie ebenfalls unverzichtbar. 

Sinnvolle „Design-Kriterien” für APIs können folgendermaßen aussehen: 

  • One API –> Einheitliches API-Design 
  • API First –> Anwender stehen im Fokus 
  • Konsistente API –> keine „Breaking Chances“ 
  • Open Standards –> Nutzbarkeit und Kompatibilität 
  • Security by Design –> Best Practices, wie starke ID, zero-trust, principle of least privilege 
  • Transparenz über Zustand –> Monitoring, Observability, Systemzustand ist transparent (Statuspage) 
  • Dezentrale Umsetzung mit zentraler Koordination –> Enablement durch klare Hilfestellung 
  • Architecture Decision Log –> Architeketurentscheidungen sind nachvollziehbar und transparent 
  • Infrastrucutre as Code –> Reproduzierbarkeit und Transparenz 
  • Buy > Make –> Fokus auf Business Value 

API – Strategische Aufgabe von IT-Entscheidern

Gemäß der strategischen Relevanz von APIs als „Digital Business Enabler“ sowie als Garant der Datenhoheit im Unternehmen (hier werden ja auch die Regeln definiert, überwacht und abgerechnet, nach denen externe Stakeholder auf Unternehmensdaten und -dienste zugreifen), sollte das Thema auf oberster Ebene verankert und verantwortet werden. API Management sollte somit auf der Agenda von CIOs, CTOs und Chief Digital Officers bzw. Chief Data Officers sehr weit oben stehen. Außerdem sollte natürlich gewährleistet sein, dass die Zuständigkeiten und Verantwortlichkeiten sinnvoll und praktikabel geregelt sind. 

Betrachtet man APIs als strategische Aufgabe, so umfasst diese folgende Handlungsfelder: 

  • API Strategy – Abstimmung mit Digitalstrategie/Unternehmensstrategie; Ableitung der Zielsetzung & KPIs, Planung von Ressourcen & Skills, Festlegung von Vorgehensweisen, Methoden, Guidelines und Technologieeinsatz; Konzepte für Community Building und Developer Evangelism und vieles mehr 
  • API Design & Architecture – Data Discovery & Understanding, Konzeption der Plattform-Architektur, Definition der API-Struktur, Scoping und Spezifikation des API-Funktionsumfangs, Festlegung API-Protokolle, Message Formats und Application Level Semantics 
  • API Development – Prototyping, Testing und Implementierung der APIs und Überführung in ein agiles, aber klar definiertes Innovations- und Lifecycle-Management; Unterstützung für unterschiedliche Entwicklungssprachen, Frameworks und Tools 
  • API Management – Lifecycle und Release-Management, Security Management Data Governance, Policy Management, Dokumentation, Partner & Ecosystem Management 
  • API Security – Auch wenn APIs an vielen Stellen direkt auf Unternehmenssysteme zugreifen müssen, um zum Beispiel einen Lieferstatus aus einem ERP oder PLM auszulesen, müssen diese Systeme und die Privatsphäre der Daten natürlich geschützt sein. 

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