Datum:
19. Dezember 2022
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Neue Technologien – neue Möglichketen: AAS (Asset Administration Shell)

Passgenaue Industrie 4.0-Komponenten – dafür sorgt i.A. die Verwaltungsschale (engl. Asset Administration Shell, AAS). AAS spielt eine wesentliche Rolle, wenn es darum geht, in einem Cyber-physischen System reale Objekte aus der Produktion mit virtuellen Objekten und Prozessen zu vernetzen.

Wir stellen Ihnen vor: Was versteht man unter AAS, welche Vorteile bringt die Technologie mit sich, wie hat ADAMOS die AAS integriert und wie lässt sich das alles in die Praxis umsetzen? Und was gibt es für ein Referenzbeispiel, wie AAS im ADAMOS Ökosystem erfolgreich im Unternehmen eingesetzt werden kann?

ADAMOS AAS Verwaltungsschale

Die Digitalisierung und ihre Folgen – AAS eröffnet spannende neue Geschäftsmodelle!

Die Digitalisierung bringt große Veränderungen in der Industrie mit sich. Die uns bekannte klassische Automatisierungspyramide, in der die verschiedene Ebenen der industriellen Fertigung dargestellt werden, löst sich auf und verwandelt sich in ein Netzwerk von digitalen Diensten und Datenlieferanten.

 

Dadurch steht nicht mehr fest, welche Teilsysteme in welcher Weise interagieren – und das bietet neue Chancen. MES-Hersteller haben das bereits früh erkannt und ihre Systeme entsprechend umgestellt auf modulare Funktionsbausteinen und offene Schnittstellen.

Die Vision alles individuell miteinander zu vernetzen, erfordert die Digitalisierung von Assets und damit einhergehend eine höhere Intelligenz und Adaptionsfähigkeit aller beteiligten Gegenstände (Assets). Dazu werden aus verschiedenen Quellen relevante Datenmengen generiert, die in einem „abgesicherten, digitalen Container“ gesammelt werden und ein virtuelles Abbild des realen Asset ergeben. Um die Datenkommunikation und Adaptionsfähigkeit zu ermöglichen, bedarf es darüber hinaus die Etablierung von Standards auf unterschiedlichen Ebenen. Die Verwaltungsschale (AAS) ist hierfür ein geeigneter Mechanismus.

"Eine Verwaltungsschale ist eine virtuelle, digitale und aktive Repräsentanz einer I4.0 Komponente im I4.0 System."

Die Nutzung und Etablierung der Verwaltungsschale eröffnet neue, flexible Geschäftsmodelle und dynamische Kanäle der Kommunikation. Aber auch die Maschinenbauer, Komponentenhersteller nutzen die AAS-Technologien immer mehr, um digitale Lösungen in den neuen Dienste-Netzwerken standardisiert zu nutzen und das eigene digitale Portfolio zu erweiterten oder in ein anderes zu integrieren.

Definition: Die AAS-Technologie

Unter Asset Administration Shell (AAS) versteht man ein Modell zum standardisierten Austausch von Daten. Es wird auf deutsch auch als Industrie 4.0 „Verwaltungsschale“ (VWS) bezeichnet und ist die organisatorische Umsetzung des „Digitalen Zwillings“ für den industriellen Kontext, sozusagen ein einheitlicher Stecker für alle digitalen Informationen eines physischen Objektes oder Prozesses aus der realen Welt. Beide Begriffe (AAS und VWS) werden synonym verwendet. Die AAS gilt als ein zentrales Element zur Umsetzung von Industrie 4.0-Anwendungen in der Industrie. Die konkrete Umsetzung der AAS mit all ihren Teilmodellen wird von der Industrial Twin Association (IDTA) bearbeitet, entstanden aus einer Arbeitsgruppe der Plattform Industrie 4.0.

 

Das Prinzip der Asset Administration Shell

Mehrwerte dank neuer, smarter Produkte und digitale Lösungen

Hersteller von Hardware statten ihre Produkte schon heute mit standardisierten Schnittstellen „smart“ aus, um Mehrwertdienste zu ermöglichen. Im Idealfall bieten sie den Kunden alle relevanten digitalen Dienste (wie beispielsweise Condition Monitoring oder Lösungen für Predictive Maintenance) direkt selbst mit an. Somit löst sich die klassische Aufteilung zwischen Hersteller, Integrator und Endkunden auf.

Der Erfolg solcher digitalen Lösungen hängt jedoch stark davon ab, dass die neuen dynamischen Kanäle erschlossen und flexibel bespielt werden können. Je mehr sich die Teilnehmer dieser Dienste-Netzwerke darauf einstellen und neben der Digitalisierung auch standardisieren, desto erfolgsversprechender wird es sein, ein Angebots-Portfolio auszubauen und Partner effizient einzubinden.

Das „Digitales Typenschild“ (Digital nameplate)

Das Digitale Typenschild 4.0 ist der Grundbaustein für die Digitalisierung der Produktion. Es reduziert die Komplexität und spart Kosten. Was versteht man darunter? Ein Digitales Typenschild übersetzt das physische Typenschild für digitale Dienste und enthält absolute Basisdaten von spezifischen Assets, wie z. B. Maschinen oder Komponenten. Über das digitale Typenschild und dessen spezifisch zugewiesener Asset-ID sind Assets eindeutig identifizierbar und deren assoziierten Daten programmatisch zuordbar.

Ein wesentliches Ziel von digitalen Typenschildern ist es, gesetzliche Gerätekennzeichnungen in elektronisch lesbarer Form verfügbar machen. Langfristig sollen klassische Typenschilder durch eine elektronische Kennzeichnung ersetzt werden. Zudem besteht der Bedarf, weitere Geräteinformationen bereitzustellen. Die Daten aus dem Typenschild können über einen QR-Code oder RFID einfach ausgelesen werden.

Vorteile der Nutzung digitaler Typenschilder, die zum Austausch und zur Verwaltung von Informationen dienen, sind:

  • Sie machen einzelne Assets eindeutig identifizierbar
  • Sie sind standardisierter und skalierbarer (da herstellunabhängiger, Mechanismus zur Registrierung von Assets in einem Asset Management Model)
  • Es ermöglicht den sofortigen Zugriff auf aktuelle Dokumente bzw. ersetzt die Papierdokumentation. (Keine Fehler mehr durch manuelles Abtippen der Informationen.) 
  • Die wesentlichen Informationen können zeitnah und standardisiert in den jeweils relevanten Teilprozessen der Produktentwicklung bei Bedarf herstellerunabhängig integriert werden (Entwicklung, Betrieb, Service, Vertrieb).

Die Herausforderungen der Komponentenhersteller und die Lösung „AAS“

Komponentenhersteller haben besonders die Herausforderungen, dass sie einen Mechanismus benötigen, der Ihnen erlaubt die im Betrieb befindlichen smarten Komponenten mit den Daten für den Betreiber zu verlinken. Zum Maschinenbetreiber, bei dem die Komponente im Betrieb ist,haben Komponentenhersteller als Zulieferer der Maschinenbauer in der Regel nur mittelbar einen Kanal. Für das Angebot eines digitalen Mehrwertdienstes muss daher ein Verlinkungs-Kanal und Mechanismus vorliegen.

Über das Digitale Typenschild können Komponentenhersteller ein standardisiertes Informationsmodell zu ihren physischen Komponenten anfertigen, welches auch von Teilnehmern im Dienste-Netzwerk direkt verwertet werden kann (beispielsweise von anderen Komponentenherstellern, Maschinebauern, Systemintegratoren, Dienstleistern und produzierenden Unternehmen).

Integration von AAS bei ADAMOS & Referenzfall

Auch für ADAMOS hat die Verwaltungsschale für die Realisierung neuer, flexibler Geschäftsmodelle eine große Relevanz und Schnittstellen wurden entsprechend umgesetzt. Der erste und einfachste Anwendungsfall ermöglicht die Integration des „Digitales Typenschilds“ und damit Nutzung dieser Informationen in verschiedenen digitalen Lösungen.

Über das Scannen eines QR-Codes aus dem physischen Typenschild kann ein Maschinen-Betreiber seine Maschine und einzelne Komponenten standardisiert im ADAMOS Machine Book abbilden. Die Informationen werden per AAS aus der Cloud der Hersteller importiert. So können z.B. Komponenten einfach zu Maschinen hinzugefügt werden.

Wenn der Maschinen-Betreiber nun die App eines Komponentenherstellers nutzt, erhält die App von ADAMOS die genauen Information zur registrierten Komponente (insbesondere eine eindeutige ID und die zugeordnete Maschine)*.

(*Dies bedarf natürlich einer vorherigen Freigabe von Daten des Betreibers für die jeweilige Applikation.)

Mit der eindeutigen ID der registrierten Komponente kann der Komponentenhersteller dem Betreiber (oder dem Maschinenbauer) seinen für diese Komponente spezifischen Mehrwertdienst anbieten, wie beispielsweise:

  • Dokumentation
  • zugehörige Informationen aus dem Katalog
  • Software Updates
  • Laufzeit-Informationen zum „Condition Monitoring“
  • Analyse-Ergebnisse aus den Laufzeit-Informationen für „vorausschauende Wartung“

 

Anwendungsfall Kübler Group

Registrierung einzelner Komponenten über das Digitale Typenschild in das Machine Book von ADAMOS zur Dokumentation und Verlinkung des Ersatzteiles aus dem Katalog. Im Fall von Kübler Group wurde genau die beschriebene Nutzung des digitalen Typenschilds umgesetzt und auf der SPS-Messe 2022 dem Fachpublikum präsentiert.

Die Komponenten, wie z. B. Drehgeber werden per QR-Code abgescannt und deren eindeutige Asset-ID zusammen mit den zugehörigen Informationen per AAS in das ADAMOS Machine Book eingelesen. Die Stammdaten lassen sich automatisch aus der AAS-Komponente auslesen und direkt an den entsprechenden Maschinen registrieren. Die Stammdaten zu den Komponenten sind damit digital und zentral mit eindeutiger Asset ID abgelegt. Kübler kann darauf basierend dem Kunden weitere Informationen zur Komponente, wie z. B. in dem Fall digitale Handbücher, digital zur Verfügung stellen. Die Komponentenidentifikation kann auch von weiteren Apps aus dem ADAMOS Ökosystem genutzt werden. Mehrwertdienste wie Service-Informationen, Ersatzteil-Informationen oder auch digitale Lösungen, wie Condition Monitoring und Analysedienste können nun von Kübler oder einem Dritten spezifisch zu dieser Komponente genutzt bzw. angeboten werden. 

Vorteile für Komponentenhersteller und Maschinenbetreiber

  • Für Komponentenhersteller bedeutet die Verlinkung mit dem Machine Book von ADAMOS die Integration der Komponenten in die digitalen Shopfloors und die Möglichkeit einfach weitere Mehrwertdienste anzubieten. Die AAS ist dabei der Mechanismus, der das standardisiert und skalierbar über alle Hersteller hinweg ermöglicht. Diese Daten können dann auch von anderen App-Anbietern im ADAMOS STORE genutzt werden, sofern der Betreiber diese dazu freigibt.
  • Maschinenbetreiber können sich selbst schnell und einfach ein umfassendes digitales Abbild ihrer Fertigung schaffen und die verschiedenen Mehrwertdienste für Komponenten wie Dokumentation, Condition Montoring, Analyse Dienste, Ersatzteilkatalog, Verlinkungen von deren Herstellern sowie erweiterte Dienste bei Drittherstellern nutzen.

Win-Win-Win Situationen für alle Beteiligten: ADAMOS macht’s möglich!

ADAMOS kombiniert Marktplatz und Vernetzungstechnologie für die fertigende Industrie und bietet ein einzigartiges Nutzungserlebnis von Software – DIE Win-Win-Win-Situationen für Maschinenbauer, Komponentenhersteller und produzierende Unternehmen. Dazu wird der AAS-Standard mit dem Shop-in-Shop Konzept von ADAMOS kombiniert:

Gerade Maschinenbauer sind es gewohnt ihren Kunden ein 360Grad Portfolio anzubieten. Sind es in der analogen Welt Pakete wie Maschine, Komponenten, Werkzeuge und Automatisierung – alles aus einer Hand – heißt das in der digitalen Welt, dass es zu der gesamten Peripherie auch die entsprechenden digitalen Lösungen im Angebotsportfolio geben muss. Und natürlich „alles aus einer Hand“ und nutzungsfähig ab Installation der Maschine. Damit bieten sie ihren Kunden ein möglichst hohes Maß an Transparenz und die Gewährleistung von Versprechen wie Vermeidung von ungeplanten Ausfällen sowie Reduktion von Wartungsaufwänden – also der Optimierung des eingesetzten Kapitals in der Produktion.

Auf Basis der AAS-Technologie können Maschinenbauer mit den relevanten Komponentenzulieferer kundengerechte Pakete an digitalen Lösungen schnüren, ohne jeweils aufwändige individuelle Integrationen oder neue Schnittstellen umsetzen zu müssen. Und über die Shop-in-Shop Funktionalität im ADAMOS STORE können Maschinenbauer in einem gebrandeten Shop, die eigenen Lösungen als auch die der Partner (gebrandet oder als white lable Lösung) „aus einer Hand“ ihren Kunden anbieten.

  • Ein Win für den Maschinebauer, da er den Mehrwertdienst verschiedener Komponentenhersteller in sein eigenes Portfolio integrieren kann (unter Beibehaltung der primären Kundenschnittstelle und ohne die Komplexität einer jeweiligen Detailintegration mit fehlendem Domänenwissen der Komponentenhersteller).
  • Ein Win für den Komponentenhersteller, sein Domänenwissen über einen Mehrwertdienst zu monetarisieren.
  • Ein Win für das produzierende Unternehmen, Mehrwertdienste unterschiedlicher Hersteller mit unterschiedlichem Domänen-Kontext zu nutzen, um eine möglichst vollständige Transparenz in die Produktion und der dort eingesetzten Mittel zu gewinnen.

 




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