Bosch geht in seine Cloud

Im Mittelpunkt der digitalen Transformation in der Fabrik steht bei Bosch die Softwarelösung ProCon. Die intern entwickelte modulare Lösung für die Produktionsplanung will den Ansatz von Bosch in Bezug auf Industrie 4.0 verdeutlichen. ProCon möchte die Brücke zwischen der High-Level-Planung in ERP-Systemen wie SAP und dem Echtzeitbetrieb in der Fertigung schlagen. Dabei optimiert ProCon den Produktionsplanungsprozess durch die Integration mit SAP und Manufacturing Execution Systems (MES). Dies ermöglicht die Echtzeitüberwachung und -anpassung von Produktionsplänen sowie ein automatisches Replenishment, wodurch Bosch Ineffizienzen beseitigen und traditionelle Methoden wie manuelle Kanban-Systeme überspringen kann. Mehr als 90 Bosch-Fertigungsstätten in über 1.100 Produktionslinien weltweit nutzen ProCon. Vor 2023 liefen die ProCon-Anwendungen auf Docker-Swarm-Clustern in regionalen Rechenzentren. Dieses Setup war zwar funktional, stellte jedoch betriebliche Herausforderungen dar. Durch die Migration zur Bosch Private Cloud (BPC) sollten die Vorteile von Kubernetes wie höhere Verfügbarkeit, Skalierbarkeit, Performance und Betreibbarkeit genutzt werden. Das Migrationsprojekt war auf wirtschaftliche Machbarkeit mit einem strikten Zeitplan ausgelegt.

Einführung einer hochautomatisierten Anwendungsplattform. 

Ein Ziel der Migration bestand darin, in der Bosch Private Cloud die robusten Leistungsmerkmale von Kubernetes OpenShift zu nutzen. Die BPC basiert auf Red Hat OpenShift und läuft auf der Red Hat OpenStack Platform. Damit steht eine skalier- und verwaltbare Cloud-Umgebung zur Verfügung. Im Laufe eines Jahres fand die Migration in zwei sechsmonatigen Phasen statt: einer Planungs- und Entwicklungsphase und der operativen Migration. „Es war einfach, Red Hat OpenShift für unsere Anwendungsfälle anzupassen. Wir waren in der Lage, die ersten Cluster sehr schnell in Betrieb zu nehmen und ProCon-Anwendungen darauf laufen zu lassen“, erklärt Richard Pohl, Lead ProCon Architect bei Bosch. Alle Werksinstallationen wurden in etwas mehr als fünf Monaten migriert. Damit lag Bosch deutlich vor dem ursprünglich engen Zeitplan. Bemerkenswert ist, dass das ProCon-Team während der Migration zugleich den Roll-out von ProCon in fünf neuen Werken durchführte und auch neue Funktionen implementierte. Die Bildung eines speziellen Migrationsprojektteams war entscheidend, um sicherzustellen, dass die Entwicklungs- und Migrationsaktivitäten parallel liefen. Das Team wurde funktionsübergreifend als DevOps-Team zusammengestellt.

Ein paar Herausforderungen. 

Die umfassende Migration erforderte eine akribische Planung und ein tiefes Verständnis der Architektur von Cloud-nativen Anwendungen. Das Migrationsteam bewies dabei eine hohe Anpassungsfähigkeit und Kreativität bei der Bewältigung von Herausforderungen. So wurden bei der Transformation beispielsweise Hunderte von MySQL-Datenbanken zunächst vorübergehend auf Docker Swarm belassen, um eine nahtlose Transition innerhalb des gegebenen Zeitplans zu ermöglichen. Eine weitere zentrale Herausforderung war die Umstellung des Service-Discovery-Mechanismus, der die reibungslose Kommunikation zwischen den verschiedenen Teilen des Cloud-basierten Systems von ProCon gewährleistet. Zum innovativen Ansatz von Bosch gehörte dabei die Nutzung von Kubernetes-Services für die Service-Discovery, die Bosch ohne Änderungen an der Codebasis einführen konnte.
Ergänzend beauftragte Bosch Red Hat Consulting mit der Unterstützung bei der Konzeption der Architektur, der Systemkonfiguration und der ProCon-Migration. „Die Experten von Red Hat unterstützten uns bei der Erstellung von GitOps Helm Charts und Templates“, erläutert Iliyan Iliev, Senior Software Architect bei Bosch und schwärmt: „Sie haben uns geholfen, die Vorlagen so zu gestalten, dass wir die Container im ‚Lift and Shift‘-Verfahren schnell von Docker auf Red Hat OpenShift migrieren und dabei gleichzeitig eine konsistente Installation sicherstellen konnten. Die Hilfe von Red Hat Consulting war entscheidend für unseren Erfolg.“ Die Experten von Red Hat haben auch einen GitOps-Workshop durchgeführt und aufgezeichnet, auf den die Teams auch noch später zurückgreifen können.

Erfolge und Vorteile nach der Migration. 

Die Erfolgsgeschichte der Migration besteht nicht nur aus der Überwindung technischer Hürden, sondern auch aus belegbaren Vorteilen nach der Umstellung. Ein wichtiges Ergebnis ist die erhöhte Ausfallsicherheit durch die Automatisierung, die eine Wiederherstellung von ProCon innerhalb von 30 Minuten gewährleistet. „Unser Betriebsteam muss nichts tun, da die Wiederherstellung vollständig automatisiert ist. Die Technologie von Red Hat gibt uns viel Vertrauen und erspart uns in kritischen Zeiten eine Menge Arbeit“, so Richard Pohl.

Durch die Migration wurden die Rollout-Prozesse für Anwendungen erheblich gestrafft. Die Zeit für die Bereitstellung von Patches konnte von 50 Stunden auf etwa 1,5 Stunden verkürzt werden. Diese Effizienzsteigerung minimiert die Unterbrechungen in den Werken. Für die Zukunft plant Bosch, diese Zero-Downtime-Verfahren auf größere Versions-Upgrades von ProCon auszuweiten. Red Hat OpenShift bietet außerdem eine Fülle von praktischen Tools und Features zur Unterstützung von ProCon. Ein Beispiel dafür ist die Bereitstellung von Statistiken und Metriken. Ergänzend führt Iliyan Iliev an: „Die Benutzeroberfläche von Red Hat OpenShift ist wirklich intuitiv und wir nutzen sie intensiv. Sie erlaubt uns sogar, Terminals für die Ports zu öffnen und sie zu durchsuchen, um die Netzwerk-Egress- und -Ingress-Regeln zu prüfen. Das ist sehr hilfreich.“ Nicht zuletzt hat Bosch durch die Einführung eines GitOps-Ansatzes zur Versionierung von Anwendungskonfigurationen eine verbesserte Betreibbarkeit von ProCon erreicht.

Visionen einer Zukunft. 

Nach der erfolgreichen Migration von ProCon auf Red Hat OpenShift konzentriert sich Bosch nun auf Erweiterungen. „Die Migration auf die BPC ist ein bedeutender Schritt in Richtung standardisierter, effizienter und skalierbarer Cloud-Services“, erklärt Richard Pohl und hebt dabei die Abkehr vom derzeitigen Self-Hosting-Ansatz hin zu standardisierten Infrastruktur-Services hervor. Zu den geplanten Verbesserungen gehören zudem die Einführung einer höheren Automatisierung, um die Bereitstellung größerer Releases zu beschleunigen, und die vollständige Umsetzung von GitOps-Praktiken in allen Entwicklungsteams. Damit sollen die Prozesse weiter optimiert und eine Kultur der kontinuierlichen Innovation und Effizienz gefördert werden.

Die Migration zu BPC ist ein Beispiel für die Vorteile und die Komplexität der Cloud-Einführung in der Industrie. Sie verdeutlicht den auf Innovation ausgerichteten Ansatz von Bosch und den strategischen Nutzen, den die Cloud-Lösungen von Red Hat bieten. Die differenzierte Herangehensweise an die Bewältigung technischer Herausforderungen in Verbindung mit der strategischen Vision, die der Migration zugrunde lag, kann als Präzedenzfall für die digitale Transformation industrieller Abläufe dienen.