Interoperabilität durch standardisierte Merkmale

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Der Leitfaden „Interoperabilität durch standardisierte Merkmale“ zeigt auf, wie Nachrichten mit einer Semantik versehen, wie Strukturen zwischen Komponenten in verschiedenen Sichten beschrieben und wie Identifikatoren zur weltweit eindeutigen Identifizierung von Objekten benutzt werden können.

Die Vision von Industrie 4.0, autonome Abläufe durch Vernetzung von Produktionsmitteln und Produkten zu erreichen, kann nur funktionieren, wenn sich die vernetzten Elemente in einer gemeinsamen „Sprache“ austauschen. Diese „Sprache“ basiert auf standardisierten Merkmalen, kombiniert mit standardisierten Übertragungsformaten. Dadurch wird es für empfangende Systeme möglich, die Daten korrekt zu verstehen und sie in Folgeprozessen wie Bestellungen, Fertigungsaufträgen und Wartungshinweisen zu nutzen. Dieses gemeinsame Verständnis von Nachrichten zwischen autarken System-Elementen ist die Basis für die Verwirklichung von Industrie 4.0.

Der Leitfaden zeigt, wie eine Optimierung der Datenorganisation die Betriebskosten senken und die Gesamteffizienz des Unternehmens steigern kann.

Klassifikationssysteme aus dem E-Business bereiten den Weg

Eine funktionierende Kommunikation zwischen unterschiedlichen Systemen ist aber nicht nur für Industrie 4.0 eine Notwendigkeit, sondern auch in vielen anderen Bereichen essentiell. So ist ein wichtiges Element des E-Business der Austausch von Produktdaten in elektronischen Katalogen zwischen Hersteller- und Kundensystemen. Um die Verständigung der Partner sicherzustellen, werden hier Klassifikationssysteme und Merkmal-Lexika eingesetzt, die eine Beschreibung der Bedeutung von Merkmalen und Objekten unabhängig von den benutzten Austauschformaten ermöglichen. Diese „Externalisierung“ der Semantik ist ein Schlüssel für die Definition einer gemeinsamen Sprache in der Maschinenkommunikation. Und tatsächlich liegen im E-Business-Umfeld bereits Definitionen für Tausende von Merkmalen für die Beschreibung von Produktgruppen vor. Dadurch können die Partner sich in der Kommunikation auf diese externen Beschreibungen der Bedeutung von Datenbestandteilen beziehen und damit Verständigungsprobleme vermeiden. Die empfangenen Daten können verstanden und in automatisierten Prozessen weiterverarbeitet werden. Die Übernahme dieses Konzeptes in Industrie 4.0 ist ein großer Schritt auf dem Weg zur Interoperabilität von Anwendungen.

 

Mechanismen lassen sich auf die Beschreibung von Betriebs- und Messdaten übertragen

Allerdings ergeben sich bei Industrie-4.0-Anwendungen auch zusätzliche Herausforderungen und zusätzliche Anforderungen. Für die Kommunikation im Umfeld von Industrie 4.0 spielen die Betriebs-, Mess-, sowie Sensordaten etc. eine wichtige Rolle. Diese Arten von Daten sind an die einzelnen Produkte in ihrem operativen Umfeld gebunden. Sie liegen heute häufig nur in proprietären Formaten oder sogar nur im Inneren von Softwaresystemen vor. Folglich können sie häufig nicht unabhängig von Herstellerformaten und speziellen Übertragungsprotokollen dargestellt werden. Das erschwert die Kommunikation zwischen Komponenten unterschiedlicher Hersteller und Maschinentypen. Die systematische Auswertung dieser Daten, etwa für die Bewertung und Optimierung von Prozessen, wird ebenfalls behindert. Deshalb erläutert der Leitfaden, wie die Mechanismen zur Beschreibung von Katalogdaten auch für die Beschreibung von Betriebs- und Messdaten verwendet werden können.

 

Quelle: VDMA-Leitfaden „Interoperabilität durch standardisierte Merkmale“, 2019

Ziele des Leitfadens

Damit Geräte untereinander und mit „übergeordneten“ Steuerungssystemen (z. B. MES) Daten austauschen können, müssen erstens alle beteiligten Partner identifizierbar und zweitens die Daten für alle einheitlich interpretierbar sein. Zusätzlich sollten alle Partner ein Verständnis darüber haben, welchen Platz (welche Funktion) sie innerhalb des Gesamtsystems einnehmen. Dies erfordert neben einer Standardisierung auch das zentrale Zurverfügungstellen von Informationen (z. B. Dictionary). Wichtig ist somit eine detaillierte Kenntnis dieser drei Gesichtspunkte, die entsprechend im Leitfaden dargestellt werden:

  • Der Leitfaden enthält Wissen und Informationen über die Beschreibung von Produkten und Maschinen durch Merkmale, über Austauschformate, Klassifikationen und Dictionaries sowie über die Zusammenhänge zwischen diesen Elementen. Insbesondere zeigt er auf, dass diese Techniken nicht nur für die Merkmale von Katalogprodukten eingesetzt werden können, sondern dass sie auch für operative Merkmale wie Betriebszustände, Sensordaten und Messwerte benutzt werden können.
  • Der Leitfaden vermittelt ein Verständnis für die horizontale und vertikale Prozess- und Datenintegration in prozess- und fertigungsorientierten Unternehmen, so dass deren Nutzen abgeschätzt und eine Industrie 4.0-Umsetzungsstrategie für das Unternehmen festgelegt werden kann. Er beschreibt, unter welchen Voraussetzungen Produkte in Industrie 4.0 orientierte Prozesse einfließen können und zeigt die notwendigen Schritte in Richtung auf eine standard-basierte digitale Transformation des Unternehmens auf.
  • Der Leitfaden gibt Hilfestellung zur Einschätzung der eigenen Situation in Bezug auf Prozess und Datenqualität bzw. in Bezug auf die Organisation (Industrie 4.0 „Readiness“), insbesondere für KMUs. Er gibt Hinweise zur Erfassung der Ist-Situation und der Festlegung notwendiger erster Maßnahmen.

Leitfaden erhältlich bei VDMA Informatik

Der Leitfaden  „Interoperabilität durch standardisierte Merkmale“ ist kostenfrei. Die Publikation kann bestellt werden bei vanessa.neumann@vdma.org

 

Ansprechpartner

Meinolf Gröpper
VDMA Informatik
Telefon +49 69 6603 1660
Meinolf.groepper@vdma.org

Dr. Christian Mosch
VDMA Forum Industrie 4.0
Telefon +49 69 6603 1939
christian.mosch@vdma.org