Nachgefragt: 3 Experten zu Industrie 4.0 – Teil 2 Automatisierer gestalten die Verwaltungsschale aus

Autor Sariana Kunze

Der ZVEI-Führungskreis Industrie 4.0 treibt Entwicklungen und Projekte für den digitalen Wandel voran – u.a. openAAS (open Asset Administration Shell) für die gemeinsame Ausgestaltung der Verwaltungsschale und LNI 4.0 (Labs Network I4.0), ein Testzentren-Netzwerk, das sich als Parship für die Industrie sieht. Wir haben bei beteiligten Automatisierern nachgefragt, welche Chancen, Hürden und Produkte es gibt.

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Das Projekt openAAS (Asset Administration Shell open Source) macht deutlich, dass es bis zur Umsetzung einer gemeinsam gestalteten Verwaltungsschale noch viel Klärungsbedarf gibt.
Das Projekt openAAS (Asset Administration Shell open Source) macht deutlich, dass es bis zur Umsetzung einer gemeinsam gestalteten Verwaltungsschale noch viel Klärungsbedarf gibt.
(Bild: © Patrick Daxenbichler/Fotolia.com)

Sie sind Teilnehmer/Mitglied des ZVEI-Führungskreises Industrie 4.0. Welche neuen Entwicklungen und Projekte sind für Ihr Unternehmen besonders interessant?

v.l. Jörg Krautter, Vice President Automation, und Bernd Waser, Head of R&D bei Murrelektronik.
v.l. Jörg Krautter, Vice President Automation, und Bernd Waser, Head of R&D bei Murrelektronik.
(Bild: Murrelektronik)

Jörg Krautter: Der ZVEI definiert derzeit einen herstellerübergreifenden Leitfaden, welche Kriterien eine I4.0-Komponente erfüllen muss. Daran arbeitet unser Bernd Waser, Head of R&D, mit. Das Referenzmodell RAMI vereint Produktmerkmale, Lebenszyklen, Workstreams sowie Wertschöpfungsketten und stellt die Plattform für I4.0 dar. Die in RAMI beinhalteten Produktmerkmal-Geräteschnittstellen – die Verwaltungsschalen – können zukünftig strukturierte Geräteinformationen übergeordneten Datenbanken zur Verfügung stellen. Mit der Kommunikation innerhalb des RAMI-Modells wird es zukünftig neue Kommunikationswege an der Steuerung vorbei geben. Wir werden zusätzliche Kommunikationsprotokolle wie OPC UA und MQTT in unsere Geräte implementieren, die es uns dann möglichen machen, direkt mit der Cloud zu kommunizieren bis sich die Verwaltungsschale im Markt etabliert hat.

Armin Pühringer, Business Development Manager netIOT bei Hilscher.
Armin Pühringer, Business Development Manager netIOT bei Hilscher.
(Bild: Hilscher)

Armin Pühringer: Allgemein ist der Führungskreis Industrie 4.0 ein wichtiges Forum, in dem sich die deutsche Automatisierungsindustrie trifft und dort auch gemeinsam informiert wird. Der neue Arbeitskreis „IT und Automation“ adressiert darüber hinaus eines der wichtigsten Themen: Die Zusammenarbeit zwischen Produktionstechnik „Operation Technology OT“ und der Informationstechnik „Information Technology IT“ allgemein. Die Themen Security Architektur „End-to-End” und auch letztlich die Ausgestaltung der Verwaltungsschale als beschreibendes Element einer I4.0 Komponente sind hier aus unserer Sicht relevant.

Dr. Jan Stefan Michels, Leiter Standard- und Technologieentwicklung bei Weidmüller.
Dr. Jan Stefan Michels, Leiter Standard- und Technologieentwicklung bei Weidmüller.
(Bild: Weidmüller)

Dr. Jan Stefan Michels: Weidmüller unterstützt die Arbeit des ZVEI Führungskreises Industrie 4.0 von Anfang an, und wir unterstützen auch viele Aktivitäten des ZVEI im Umfeld der Industrie 4.0. Konkret geht es z.B. darum, die Verwaltungsschale so weiterzuentwickeln, dass diese in reale Anwendungen einziehen kann. Das betrifft die inhaltliche Definition der Verwaltungsschale, aber auch die Implementierung. Das heißt, die Schnittstellen und die Integration aller IT-Systeme vom Engineering bis zum Betrieb. Unser Anliegen als Lösungsanbieter ist es, dass hierbei ein konkreter, messbarer Nutzen für alle Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette entsteht. Dabei starten wir nicht bei null, denn es gibt bereits Informationsmodelle, die administrative Prozesse oder auch das Engineering deutlich unterstützen.

Welche Hürden und Chancen sehen Sie bei der gemeinsamen Ausgestaltung der Verwaltungsschale?

v.l. Jörg Krautter, Vice President Automation, und Bernd Waser, Head of R&D bei Murrelektronik.
v.l. Jörg Krautter, Vice President Automation, und Bernd Waser, Head of R&D bei Murrelektronik.
(Bild: Murrelektronik)

Jörg Krautter: Im Zuge des Megatrends Industrie 4.0 werden im Laufe der nächsten Jahre Schritt für Schritt alle Automatisierungskomponenten – die sogenannten Smart Products – einer Maschine bzw. Anlage von der Produktionsebene (Shop Floor) mit der Büroebene (Office Floor) vernetzt. Das Smart Product bildet damit den Schlüssel der Vernetzung. In der Verwaltungsschale werden alle Gerätekriterien beschrieben. Eine Herausforderung ist die Semantik und Ontologie der Komponenten. Denn die Komponenten müssen alle die gleiche Sprache sprechen. Auch die Inhalte der Verwaltungsschale müssen noch definiert werden. Mit dem Leitfaden haben wir jetzt einen ersten Schritt gemacht. Als weiteres großes Thema sehen wir den Schutz des Eigentums: Wem gehören die Daten? Die Rechtslage muss hierfür noch geklärt werden. Also: Welche Daten veröffentlicht werden und wie sich die Datentransparenz für den Wettbewerb gestaltet.

Armin Pühringer, Business Development Manager netIOT bei Hilscher.
Armin Pühringer, Business Development Manager netIOT bei Hilscher.
(Bild: Hilscher)

Armin Pühringer: Generell ist der Einsatz einer Industrie-4.0-Komponente, die hinsichtlich Funktionalität und Schnittstelle durch die Verwaltungsschale beschrieben wird, noch in der Erprobung und damit entfernt von einer konkreten Ausprägung und dem operativen Einsatz. Die Balance zwischen einer Generalisierung von gleichen Produkten in einem generischen Ansatz und der notwendigen Differenzierung im Wettbewerb untereinander ist hier sicherlich auch noch für die betroffenen Produktgruppen zu finden. Die großen Chancen liegen in der Virtualisierung der realen Objekte – übrigens sowohl in der Produktionstechnik als auch bei den Kundenprodukten – und der so erzielten tiefen Integration in die IT-Anwendungen hinein und den daraus entstehenden neuen Geschäftsmodellen und Geschäftsmöglichkeiten.

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Dr. Jan Stefan Michels, Leiter Standard- und Technologieentwicklung bei Weidmüller.
Dr. Jan Stefan Michels, Leiter Standard- und Technologieentwicklung bei Weidmüller.
(Bild: Weidmüller)

Dr. Jan Stefan Michels: Die aktuellen Informationsmodelle enthalten schon weitaus mehr als nur Bestell- oder Materialdaten. Das langfristige Ziel ist, einen virtuellen Produktzwilling zu erschaffen, den alle Unternehmen in der Wertschöpfungskette nutzen können, sei es der Maschinenbauer, der Betreiber, der Großhändler als auch wir als Hersteller. Durchgängig verfügbare Datenmodelle sind ein Grundpfeiler der digitalen Produktion. Hierfür sind standardisierte Schnittstellen zwischen virtuellen Produktdaten und den miteinander vernetzten Engineering-Tools und Product-Lifecycle-Management-Systemen (PLM) notwendig. Aufgrund dieser Datensätze können neuartige Geschäftsmodelle entstehen, z.B. kann die Analyse der Anwendungen eines Reihenklemmen-Kunden dafür genutzt werden, um ihn mit Informationen über neue Produkte und Lösungen zu informieren, die seine Applikation beispielsweise effektiver und platzsparender löst. Eine entsprechende Information wird einfach beim nächsten Bestellvorgang maßgeschneidert eingespielt. Für die Digitalisierung müssen alle Seiten an einem Strang ziehen – Kunde und Hersteller. Deshalb gilt es auch, Verbände und Gremien zu sensibilisieren, um, wo es erforderlich ist, das Thema in einen entsprechenden Standard zu überführen.

Welche Produkte und/oder Services haben Sie bereits digitalisiert? Und: Gibt es schon neue Geschäftsmodelle, die Sie Ihren Kunden anbieten?

v.l. Jörg Krautter, Vice President Automation, und Bernd Waser, Head of R&D bei Murrelektronik.
v.l. Jörg Krautter, Vice President Automation, und Bernd Waser, Head of R&D bei Murrelektronik.
(Bild: Murrelektronik)

Jörg Krautter: Mit dem Cube-System haben wir die dezentrale Installationstechnik im vergangenen Jahrzehnt verändert: nie war es einfacher, Sensoren und Aktoren von Maschinen und Anlagen mit der Steuerung zu verbinden und damit für einen reibungslosen Betrieb zu sorgen. Mit dem Schnittstellenmodul können Kommunikationsdaten ausgelesen und dazu genutzt werden, um die Betriebssicherheit durch vorbeugende Fehlermeldungen zu erhöhen. Der Nutzen der Analyse liegt darin, mögliche Fehlerquellen und Qualitätsmängel in der Maschine bzw. Anlage im Vorfeld zu erkennen und rechtzeitig Gegenmaßnahmen einzuleiten. Die Herausforderung liegt darin, Fehlalarme weitgehend zu vermeiden. Wir glauben auch, dass die Vorverarbeitung kundenspezifischer Informationen ein Trendthema ist. Mit dem Schnittstellenmodul können wir eine Datenkommunikation an der Steuerung vorbei ins SAP realisieren. Eine OPC UA-Schnittstelle ist in Vorbereitung.

Armin Pühringer, Business Development Manager netIOT bei Hilscher.
Armin Pühringer, Business Development Manager netIOT bei Hilscher.
(Bild: Hilscher)

Armin Pühringer: Wir arbeiten bereits an der Verwaltungsschale unserer Edge Gateways und der entsprechenden Integration in das Asset Management gemeinsam mit SAP und Pepperl+Fuchs. Darüber hinaus sehen wir, das die Anwendungsfälle von Industrie 4.0 bereits gut verstanden werden, hier ist die Technologie durchaus vorhanden, um Einsatzfälle zu realisieren. Der letzte und wichtigste Schritt ist der Nachweis der Rentabilität. Hier sehen wir uns gut positioniert und werden ab nächsten Jahr auch entsprechende Innovationen zeigen.

Dr. Jan Stefan Michels, Leiter Standard- und Technologieentwicklung bei Weidmüller.
Dr. Jan Stefan Michels, Leiter Standard- und Technologieentwicklung bei Weidmüller.
(Bild: Weidmüller)

Dr. Jan Stefan Michels: Wir bilden unsere Produkte komplett digital ab und haben die Produktdaten von über 21.000 Artikeln digitalisiert. Diese stellen wir z.B. im Eplan Data Portal bereit. Neben einem mechanischen Modell mit allen relevanten Informationen zu Abmessungen und Anschlussdaten erfolgt auch eine Abbildung der elektrischen Funktionen. Eplan-Anwender können die umfangreichen Weidmüller Engineering-Daten auf vielfache Weise nutzen. Im Gegensatz zur manuellen Erstellung ermöglichen die standardisierten, durchgängig nutzbaren Engineering-Daten eine deutliche Zeitersparnis in allen Prozessphasen. Die Datensätze enthalten funktionale Beschreibungen oder Logik-Makros sowie 3D-Makros und steigern die Qualität im gesamten Prozess sowie der Dokumentation. Zur möglichst effizienten Gestaltung des Planungsprozesses stellen wir den Weidmüller Configurator (WMC) bereit. Die Softwarelösung bietet eine schrittweise Unterstützung bei der Auswahl und dem Zusammenstellen von Reihenklemmenleisten und Zubehör. Die integrierte Plausibilitätskontrolle gewährleistet fehlerfreie Konfigurationen. Die Configurator-Software ermöglicht eine virtuelle Beschriftung des kompletten Projektes und erlaubt den komfortablen Datenaustausch zwischen CAD-Programm und Markierungssystemen wie M-Print Pro. Auch neue Geschäftsmodelle können wir unseren Kunden an die Hand geben, z.B. unser Cloud-Service u-link und Industrial Analytics. Mit der webbasierten Fernwartungslösung u-link lassen sich Maschinen effizient und sicher überwachen. Darüber hinaus vereinfacht u-link die Fernwartung und erhöht die Anlagenproduktivität durch einen beschleunigten Service. Mit Industrial Analytics bieten wir ein datengetriebenes Geschäftsmodell an. Zur Erläuterung folgendes Beispiel: Wenn heute die Maschine steht, muss der Betreiber den Hersteller anrufen, der einen Servicefachmann vorbei schickt. Diese Beziehung wird sich in Zukunft umkehren: Der Maschinenbauer wird dann pro aktiv seinen Kunden kontaktieren und ihn aufgrund der analysierten Daten auf ein aktuelles Problem oder einen bevorstehenden Fehler hinweisen. Wir nutzen zusammen mit unseren Kunden Rohdaten aus ihren Prozessen und Anlagen. Mit Hilfe von Analytics-Verfahren entstehen Modelle, die zuverlässige Vorhersagen, die so genannte Prädiktion für Fehler, Störungen oder Ineffizienzen ermöglichen. Dem Maschinenbauer erlaubt das, seine Service-Prozesse zu optimieren und neue Geschäftsmodelle aufzubauen. Der Betreiber profitiert durch die gesteigerte Verfügbarkeit seiner Anlagen und einen optimalen Betriebspunkt, und er kann das wiederum nutzen, um für seine Kunden ein Leistungsportfolio anzubieten.

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