Übergreifender Datentausch Elektronisches Typenschild sorgt für durchgängige Informationen

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Mit der Kombination aus elektronischem Typenschild und Verwaltungsschalen können Anwender schnell auf wichtige Informationen wie technische Daten, Dokumente und Zertifikate und CAD-Daten zugreifen. Ein Demonstrator von R. Stahl zeigt, wie es funktioniert.

Der digitale Zwilling, die Verwaltungsschale und das elektronische Typenschild sind zwar in aller Munde, umgesetzt sind sie jedoch nur in wenigen Fällen. Dabei würde der übergreifende Datenaustausch den Alltag erheblich erleichtern, wie nachfolgende Beispiele aus der Praxis zeigen:

• Bei der Entwicklung einer Anlage oder Maschine müssen die Konstrukteure und Ingenieure auf verschiedene Komponenten von Herstellern zurückgreifen und diese in die zu planende Anlage integrieren. Während der Entwicklung stellen sie fest, dass keine 3D-Daten zur Verfügung stehen. Als Lösung zeichnen sie die Konturen der Produktmuster nach, um so die Komponenten zu integrieren. Darüber hinaus werden in ihren Planungstools die technischen Daten und Angaben zu den Komponenten benötigt, jedoch liegen ihnen die Angaben nur als PDF-Datenblatt vor. Um auch hier keine Zeit zu verlieren, kopieren sie händisch die Daten in ihre Entwicklungssoftware.

• Servicetechniker sollen verschiedene Komponenten in der Anlage nach vorgegebenen Schritten prüfen und warten. Diese Wartungsschritte müssen im Vorfeld aus der Dokumentation der Komponenten in die Wartungsaufträge oder Wartungssoftware kopiert werden. Vor Ort in der Anlage dokumentieren sie ihre ausgeführten Arbeiten auf einem Papierformular. Dabei stellen sie fest, dass eine Komponente zur Überprüfung an den Herstellerservice gesendet werden soll. Nach dem Ausbau der Komponente muss ein herstellerspezifisches Rücksendeformular ausgefüllt und der Sendung beigelegt werden. Das Formular kann vorher auf der Herstellerseite gesucht und runtergeladen werden.

• Der Produktionsleiter begleitet ein Anlagenaudit zusammen mit einem externen Auditor. Während der Anlagenbegehung wählt der Auditor zufällig Komponenten aus, zu denen er die Zertifikate, zum Beispiel zum Nachweis des Einsatzes in explosionsgefährdeten Bereichen, einsehen möchte. Der Produktionsleiter und sein Team suchen manuell die geforderten Unterlagen in der Papierdokumentation ihrer Anlage, um diese dem Auditor zur Verfügung zu stellen.

Studie

Digital Twin als Katalysator für Nachhaltigkeitsagenda

Durchgängige Informationen sind Fehlanzeige

So unterschiedlich die geschilderten Anwendungsfälle aus der Praxis erscheinen, sie haben eine Gemeinsamkeit: Es werden detaillierte Produktdaten benötigt, die nicht direkt oder nicht in der benötigten Form vorliegen und somit einen händischen Aufwand verursachen. Dieser Zustand ist bei bestehenden Maschinen und Anlagenteilen keine Seltenheit. In vielen Fällen werden die Dokumentationen und Unterlagen zu Anlagen und Komponenten in Papierform oder maximal als PDF-Dokumente übergeben. Eine durchgängige Übergabe von digitalen Informationsmodellen zu Komponenten, Maschinen oder Anlagen findet nur unzureichend statt. Hier liegen enorme Potenziale zur Effizienzsteigerung und Fehlervermeidung. Die Ursache liegt im Fehlen von herstellerübergreifenden Standards und anerkannten Datenmodellen.

Digitales Typenschild stellt alle Daten in einer Verwaltungsschale bereit

An dieser Stelle setzt das digitale Typenschild in Verbindung mit digitalen Zwillingen auf Basis von Verwaltungsschalen an. Stellen Sie sich vor, jeder Hersteller von Komponenten und Maschinen oder Anlagen würde Ihnen ein universelles Datenmodell mit allen benötigten Informationen, Dokumenten und Inhalten anbieten, welches Sie durch ein Abscannen eines QR-Codes problemlos abrufen können. Eine Utopie? Keineswegs! Mit einer smarten Kombination aus digitalen Typenschildern und Verwaltungsschalen wird das Leben herstellerübergreifend erleichtert. Einen Einblick, wie die Zukunft mit digitalen Produktdaten aussieht, zeigt der Demonstrator des Waldenburger Spezialisten für Sicherheitstechnik für explosionsgefährdete Bereiche R. Stahl.

Wie das digitale Typenschild aussieht

Bei digitalen Typenschildern spricht man von Typenschildern, die um einen zusätzlichen Code erweitert werden. Dieser kann als RFID, QR- oder 2D-Data-Matrix-Code ausgeführt sein und ergänzt die bestehenden, gedruckten Typenschilder. Die Inhalte des Codes sind herstellerübergreifend in der DIN SPEC 91406 beziehungsweise der IEC 61406 beschrieben und beinhalten neben einer weltweit eindeutigen ID einen Link zum weiterführenden Informationsmodell auf einer Herstellerplattform oder Hersteller-Cloud. Neben dem Aufruf der Inhalte kann der Code zur eindeutigen Identifizierung von Komponenten, Anlagen oder Maschinen genutzt werden. Ein Aufbringen von zusätzlichen Kennzeichnungen wie Asset-Nummern entfällt.

Verwaltungsschalen als universelles Informationsmodell

Mit dem in den digitalen Typenschildern hinterlegten Links hat man die Möglichkeit, direkt auf alle Informationen und Dokumente zuzugreifen. Bei der Verwaltungsschale handelt es sich um ein herstellerübergreifend definiertes Informationsmodell, welches für jedes erdenkliche Produkt verwendet werden kann. Verwaltungsschalen sind maschinenlesbar und für eine direkte Kommunikation von Maschinen untereinander entwickelt. Dies bringt den Vorteil, dass sie auch problemlos und mit geringem Aufwand in jede Software implementiert werden können. Neben den eigentlichen Informationen werden alle für eine Maschinenkommunikation benötigten Beschreibungen mitgegeben. So wird unter anderem sowohl der Datentyp - zum Beispiel String, Integer - als auch die Klassifizierung, zum Beispiel gemäß Eclass, übermittelt. Für einen Software- oder Maschinenzugriff auf die Daten stehen in der Regel API-Schnittstellen zur Verfügung.

Unterteilung in Submodelle sorgt für klare Struktur

Für eine klare Struktur der Daten und Dokumente sorgt die Unterteilung der Informationen in sogenannte Submodelle. Diese werden in einem offenen Prozess bei der IDTA (Industrial Digital Twin Association) spezifiziert und publiziert. Neben führenden Komponenten und Maschinenherstellern sind der ZVEI und der VDMA mit seinen Mitgliedsunternehmen beteiligt.

Man unterscheidet bei den Verwaltungsschalen zwischen Typ- und Instanz-Verwaltungsschalen:

• Typ-Verwaltungsschalen basieren auf den Produktstammdaten und enthalten die wesentlichen Informationen / Daten und Dokumente zu einem Produkt. Wichtig: Hierbei handelt sich rein um das Datenmodell, aus dem Grund werden Typ-Verwaltungsschalen auch als digitaler Schatten bezeichnet. Alle Informationen und Dokumente sind bei Typ Schalen immer auf dem aktuellsten Stand. Dies betrifft insbesondere Dokumente und Firmware Informationen.

• Instanz-Verwaltungsschalen sind der digitale Zwilling von real gefertigten Produkten. In ihnen findet man die Informationen aus den Typ-Verwaltungsschalen ergänzt um zum Beispiel die Seriennummer, Produktionsdatum und Merkmalen zur Identifikation. Die Inhalte entsprechen hierbei dem Stand zum Produktionszeitpunkt. Dies ist insbesondere bei Zertifikaten und Firmware Informationen zu beachten. Instanz-Verwaltungsschalen sind die Basis für digitale Produktpässe und begleiten ein Produkt über den gesamten Produktlebenszyklus.

Verwaltungsschalen lassen sich neben dem einfachen Informationsaustausch auch für viele andere Anwendungen nutzen. So können mit ihnen auch digitale Produktpässe oder der Nachweis des Carbon Food Print des jeweiligen Produktes erbracht werden.

Hilfe bei Planung und Engineering einer Anlage

Im Planungsprozess einer Anlage lassen sich die Typ-Verwaltungsschalen als Basis für das Engineering nutzen. Sie können unter anderem CAD-Modelle oder Eplan-Makros enthalten, beziehungsweise Produktbeschreibungen und technische Daten. Mit der Klassifizierung der Inhalte lassen sich diese Informationen in der Regel mit einem überschaubaren Aufwand in die jeweiligen Engineering-Tools automatisch implementieren. Ein zeitaufwendiges Nachzeichnen von Konturen oder das händische Kopieren von technischen Daten entfällt. Dies entlastet die Ressourcen in der Entwicklung deutlich.

Verwaltungsschale

IDTA veröffentlicht standardisiertes digitales Typenschild

Unterstützung bei Wartungen

Insbesondere bei Wartungen spielt das digitale Typenschild seine Stärken aus. Assets in Anlagen lassen sich eindeutig identifizieren, und die Dokumentation der Wartung kann digital in der Wartungssoftware erfolgen. Ruft man die Informationen in der Herstellerplattform auf, lassen sich die vom Hersteller hinterlegten Wartungsschritte einsehen und im Feld nutzen. Wegen ihrer Interoperabilität können sie auch in die Wartungssoftware automatisch eingelesen werden. Für den Fall, dass eine Komponente an den Hersteller eingesendet werden muss, können mithilfe der Verwaltungsschalen Rücksendelieferscheine automatisiert vorausgefüllt, digital erstellt und übermittelt werden. Dies reduziert den Aufwand im Wartungs- und Servicefall deutlich.

Hilfe bei Audits

In diesen Fällen überzeugt die Kombination aus Verwaltungsschale und digitalem Typenschild. Mit dem Abscannen des QR-Codes ist ein direkter Zugriff auf alle zugehörigen Dokumente in jeder veröffentlichten Sprache möglich. Die langwierige Suche nach und in der Papierdokumentation entfällt; beispielsweise stehen bei einem Audit die gewünschten Zertifikate passend zur Seriennummer bereit. Auch dies spart Ressourcen auf Betreiberseite.

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