Standardisierte Geräte-Beschreibung eCl@ss als Fundament für Industrie 4.0

Autor / Redakteur: Dr. Ronald Klein und Martin Dubovy* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Solange Gerätedaten und -parameter noch mehr oder weniger unstrukturiert und ohne Verifikation vom Gerätehersteller zum Anlagenbauer bzw. -betreiber übergeben, teilweise sogar komplett manuell übertragen werden müssen, lässt sich der Industrie-4.0-Gedanke in der Praxis nicht umsetzen.

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Der automatisierte Austausch von Prozessdaten ist in der Industrie 4.0 ein Diskussions-Schwerpunkt. Ein wesentlicher Grundstein wird jedoch an anderer Stelle gelegt, nämlich bei den real in der Anlage verbauten Geräten und ihrer Dokumentation.
Der automatisierte Austausch von Prozessdaten ist in der Industrie 4.0 ein Diskussions-Schwerpunkt. Ein wesentlicher Grundstein wird jedoch an anderer Stelle gelegt, nämlich bei den real in der Anlage verbauten Geräten und ihrer Dokumentation.
(Bild: ©Coloures-Pic - stock.adobe.com)

Während Dokumentation früher in vielen Fällen eher als nice-to-have betrachtet wurde, ist sie heute integraler Bestandteil eines Produkts. In einer Zeit, in der vermehrt kleine Losgrößen produziert und Produkte immer individueller werden, ist die Erstellung der Dokumentation und die Übergabe an den Kunden eine Herausforderung. Hersteller sind gefordert, ihre Geräte mit der zu 100 % zu ihnen passenden Dokumentation zu liefern. Dies gilt insbesondere für Produkte, die für den Einsatzfall speziell gefertigt und konfiguriert werden. Gefordert ist also keine Dokumentation mit Gerätedaten nur aus dem Katalog, sondern mit Daten, die von der Qualitätssicherung des Lieferanten während der Fertigung für das konkret ausgelieferte Produkt verifiziert wurden. Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 müssen sich dann diese Daten folgerichtig automatisiert zwischen den Verwaltungs-Systemen der Gerätehersteller und den Systemen der Anwender austauschen lassen. Die industrielle Praxis sieht hier allerdings oft noch anders aus. Unübersichtliche, unstrukturierte Listen (z. B. im Excel-Format) werden übergeben, die aufwändig auf Richtigkeit geprüft und dann manuell ins System der Anlagenbetreiber übertragen werden müssen. Dabei gibt es bereits geeignete Standards und Tools, die diese Arbeit deutlich erleichtern und effizienter gestalten können.

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Standardisierung als Basis für automatisierten Datenaustausch

Mit der NAMUR Empfehlung (NE) 100 war in den letzten Jahren in Deutschland bereits ein Standard im Praxiseinsatz, der einen strukturierten Informationsaustausch zwischen Herstellern und Anwendern von PLT-Ausrüstung ermöglichte. Mittlerweile wurde die PLT-spezifische NE 100 integriert in den viel breiter gefassten Standard eCl@ss. Dieser weltweite, ISO/IEC-normkonforme Datenstandard eignet sich für die Klassifizierung und eindeutige Beschreibung von Produkten und Dienstleistungen mit Hilfe von standardisierten ISO-konformen Merkmalen. eCl@ss legt somit die Grundlage für einen digitalen Austausch von Produktstammdaten, der unabhängig ist von Branchen, Ländern, Sprachen oder Organisationen.

In einem Unterbereich des Standards wurden speziell für die Prozessleittechnik Merkmallisten zu den wichtigsten Gerätetypen erstellt, in denen alle Merkmale abgebildet sind, die ein Gerätetyp generell benötigen könnte, um ihn für die Anwendung in der Prozessindustrie zu spezifizieren.

In eCl@ss werden die verwendeten Begriffe zur Merkmalbeschreibung vereinheitlicht. Gleichzeitig bietet er eine einheitliche Struktur auf Basis eines XML-Schemas an, in dem Informationen zwischen verschiedenen Firmen ausgetauscht werden können. Bei konsequenter Umsetzung lässt sich so jeder Datenaustausch während des Engineering-Prozesses nahezu automatisieren, Angebote einfacher vergleichen und kostbare Arbeitszeit einsparen, insbesondere bei – heute häufig benötigten – Datenrevisionen. Liegen Daten im eCl@ss-Standard vor, lassen sie sich während des gesamten Produktlebenszyklus konsequent weiter nutzen bis hin zu dem Zeitpunkt, an dem Komponenten lange nach der ersten Installation im Betrieb getauscht werden müssen, d. h., wenn gerätetechnische Alternativen mit denselben verfahrenstechnischen Parametern beim Hersteller angefragt werden müssen.

Eine Arbeitsgruppe von eCl@ss arbeitet zudem an der Frage, wie sich für PLT-Geräte noch mehr als die vom Basic-Engineering geforderten Informationen für die Detailplanung strukturiert übergeben lassen. Dazu gehören z. B. noch viel detailliertere Angaben über Geräteabmessungen, Bohrlöcher oder elektrische Verdrahtung.

Damit ein Standard wirklich nutzbar wird, müssen sich Änderungen am Standard, die in praktischer Verwendung notwendig werden, möglichst schnell nutzen lassen. Hierzu tragen bei eCl@ss ein streng festgelegter Release-Plan ebenso bei wie spezielle Vorgehensweisen, mit denen dringende Erweiterungen vor dem offiziellen Release-Datum einer neuen Version bereitgestellt werden können.

eCl@ss in der Praxis

Die BASF setzte bereits seit 2010 auf die NE 100, seither wurden ca. 120.000 Gerätedatensätze aufgebaut. Dr. Ronald Klein, Director – E&I-Engineering 2 bei BASF ist überzeugt, dass ein standardisierter Datenaustausch die Grundlage für Industrie 4.0 bilden wird: „eCl@ss ist derzeit mindestens europaweit das einzige standardisierte branchenübergreifende Strukturierungs- und Klassifizierungssystem für einen solchen automatisierten Datenaustausch. Wer Industrie 4.0 konsequent zu Ende denkt, wird künftig nicht darum herumkommen. Wir portieren daher derzeit alle unsere Gerätedaten von NE 100 nach eCl@ss und werden am Ende dieses Prozesses bei der BASF in Europa für ca. 500.000 PLT-Geräte die Daten im eCl@ss-Format vorliegen haben. Dazu bringen wir momentan unser PLT-CAE-System auf die aktuelle Version.“ Das Update wurde primär nötig, weil die vorhandenen Datenmengen die bislang eingesetzte Systemversion an ihre Performance-Grenzen brachten. Kein Wunder, denn bei ca. 20 bis 200 Merkmaldaten pro Gerät sammeln sich bei 100.000 oder gar 500.000 Geräten große Datenmengen an.

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Die Automatisierungsexperten von Rösberg haben vor gut zehn Jahren nach Forderungen der BASF ein NE 100-PROLIST-Add-on für ihr PLT-CAE System ProDOK implementiert. Mit deren Ende wurde für die neue Version ProDOK NG ein entsprechendes eCl@ss-Modul entwickelt zusammen mit Tools für die Portierung von bestehenden NE-100-PROLIST-Daten in eCl@ss-Daten. Mit der neuen Software-Version lassen sich nun auch sehr große Datenmengen ohne Performanceprobleme zuverlässig verwalten. Auch die Automatisierungsexperten sehen die Wichtigkeit des Standards für die praktische Umsetzung von Industrie 4.0. Martin Dubovy, Leiter Plant Solutions bei Rösberg Engineering, ergänzt: „Momentan ist eCl@ss der einzige nutzbare Standard, mit dem sich ein elektronischer Austausch von PLT-Gerätedaten realisieren lässt. Das könnte sich künftig ändern. Die IEC arbeitet derzeit an der IEC 61987, die eine Alternative werden könnte. Dennoch ist es keine Sackgasse jetzt auf eCl@ss zu setzen. Parallel zur Entwicklung des IEC-Standards arbeitet ein Team an einem Mapping, mit dem sich eCl@ss-Daten dann automatisiert in IEC-Daten (und umgekehrt) übertragen lassen.“

Gerätehersteller in der Pflicht

eCl@ss bietet also beste Voraussetzungen dafür, Gerätedaten automatisiert zwischen Anlagenbauer bzw. -betreiber und Gerätehersteller auszutauschen. Der elektronische Datenaustausch alleine nützt aber wenig, wenn die Datenintegrität nicht gewährleistet wird. Ohne eine geschlossene Datenübertragungskette beim Gerätehersteller, die von der Kundenanfrage über die Fertigung bis hin zur Qualitätssicherung konsequent alle Informationen zum tatsächlich an den Kunden ausgelieferten Gerät erfasst, bleibt die automatisierte Datenübertragung weit hinter ihren Fähigkeiten zurück. Hier sieht Klein die Gerätehersteller in der Pflicht: „Ohne Frage sind heutige PLT-Geräte durchdachte und qualitativ hochwertige High-Tech-Produkte. Dennoch sind sie aus unserer Sicht als Anlagenbetreiber faktisch Commodities, d. h. einfache Gebrauchsgegenstände, die primär funktionieren müssen. Verursacht ein solches Gerät durch schlechte Dokumentation im Anlagenbetrieb Probleme, übersteigen die daraus resultierenden Folgekosten in der Regel die Anschaffungskosten bei weitem.“

In einem Hochlohnland wie Deutschland wäre der Gewinn durch eine geschlossene Datenübertragungskette und konsequente Umsetzung des eCl@ss-Standards immens. Effizienzsteigerungen lassen sich sowohl beim Gerätehersteller erzeugen, wenn Daten von Auftragseingang bis Geräteauslieferung systematisch und von einem entsprechenden ERP-System unterstützt erfasst werden, als auch beim Anlagenbetreiber, wenn die belastbare Dokumentation künftig automatisch ohne aufwändige Verifikation ins System der Betreiber übernommen werden kann.

Ab 2019 soll bei der BASF standardmäßig der Datenaustausch im eCl@ss-Advanced-Format stattfinden. Für Gerätehersteller bedeutet das, dass sie künftig nicht nur funktionierende Geräte, sondern auch verifizierte Dokumentationsdaten im eCl@ss-Standard liefern müssen.

* Dr. Ronald Klein, Director – E&I-Engineering 2, BASF & Dipl.-Ing. (BA) Martin Dubovy, Leiter Plant Solutions, Rösberg Engineering

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