„Industrie-4.0-Komponente“ vernetzt Produkte und Maschinen

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Jedes Produkt, jede Komponente und jede Maschine, die in der intelligent vernetzten Produktion von morgen integriert ist, wird eine zugehörige digitale Komponente haben.

Das Neue an Industrie 4.0 ist die sogenannte Industrie-4.0-Komponente. Sie steht für ein physisches Produkt, erweitert um eine digitale repräsentative Komponente. Bei dieser digitalen repräsentativen Komponente wird vom Digitalen Zwilling oder der Verwaltungsschale gesprochen. Ob es im Kern einen Unterschied gibt und wo dieser ist, darüber herrscht noch Uneinigkeit.

 

Der Digitale Zwilling steht für die virtuelle Produktbeschreibung

Der Begriff des Digitalen Zwillings hat sich vorwiegend in der Engineering-Community etabliert. Im Bereich des Product Life Cycle Management (kurz: PLM) existiert schon seit vielen Jahren ein tiefes Know-how zur digitalen und virtuellen Produktbeschreibung. Unternehmen aus dem Umfeld der Software und Digitalisierung, Unternehmensbereiche der virtuellen Produktentwicklung oder Anwendungsbereiche wie die Virtuelle Inbetriebnahme verstehen unter dem Digitalen Zwilling die exakte virtuelle Abbildung von Komponenten, Maschinen und Anlagen. Mit solchen Digitalen Zwillingen lassen sich Entwicklungskosten sparen und Inbetriebnahmezeiten reduzieren. Die große Herausforderung besteht darin, den Digitalen Zwilling unternehmensübergreifend interoperabel zu gestalten. Die Integration von allen Informationen aus der Produktentwicklung und die weitere Verwertung in der Produktherstellung und -nutzung ist bis heute keine Selbstverständlichkeit.
 

Die Verwaltungsschale zielt auf die intelligent-vernetzte Produktion

Die Fabrikautomation steht ebenfalls vor eigenen großen Herausforderungen. Insbesondere die Idee des Plug & Play, also der interoperable Zusammenschluss von Komponenten, Maschinen und Anlagen in der intelligent-vernetzten Produktion, steht derzeit im Fokus der Aktivitäten. Ziel ist es letztlich, die Wettbewerbsfähigkeit und die Ressourceneffizienz der Produkte des Maschinen- und Anlagenbaus zu erhöhen und damit Arbeitsplätz zu sichern.

Um die intelligent-vernetzte Produktion in den einzelnen Teilbranchen des Maschinenbaus leichter und ganzheitlich umzusetzen, braucht es die standardisierte Bereitstellung aller zu verwaltenden Informationen und Dokumente, welche die Produkte den Maschinen- und Anlagenbaus beschreiben. Diese sollen zusammengefasst in der Verwaltungsschale allen im Produktionsprozess beteiligten Instanzen, also Entscheidungsträgern, übergeordneten Softwaresystemen sowie weiteren Komponenten und Maschinen, zur Verfügung gestellt werden.

Die Verwaltungsschale ist damit ein digitales Abbild eines physischen Produkts. Die Verwaltungsschale beschreibt dessen Funktionalitäten. Mit ihr kann sich jedes Produkt selbst beschreiben und führt ganze Datensammlungen über ihren Lebenszyklus mit sich. Auch die Industrie-4.0-konforme Kommunikation mit OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture, IEC 62541) erfolgt über die Verwaltungsschale. Sie kann dabei firmenintern oder unternehmensübergreifend im Internet erfolgen.
 

Die virtuelle Welt nähert sich der Produktion

Mit der digitalen Vernetzung der im Produktionsprozess beteiligten Produkte auf Grundlage von OPC UA nähert sich die reale Welt der Produktion der virtuellen IT-Welt immer mehr an. Physische Produkte und die Verwaltungsschale verschmelzen zu einer Einheit. Sie können sowohl in der Fabrik als auch unternehmensübergreifend miteinander kommunizieren. Eine technologieneutrale Zustandsüberwachung (Condition Monitoring), die vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) und die damit einhergehende steigende Energieeffizienz in der intelligent-vernetzten Produktion lassen sich im Sinne der Nachhaltigkeit erfolgreicher realisieren. Die sichere Datengenerierung und der Einsatz von KI-basierten Lösungen werden erleichtert, die Wertschöpfungsangebote erweitert und die Souveränität durch freie Gestaltungsräume und Selbstbestimmung erhöht.