Was ist die Verwaltungsschale?
Was versteht man unter der Verwaltungsschale (VWS)?
Für eine flexible und wandelbare Produktion innerhalb der Industrie 4.0 ist die Verknüpfung der virtuellen und der realen Welt notwendig. Um dies zu ermöglichen, wird ein standardisierter Digitaler Zwilling benötigt. Im Industrial Internet of Things (IIoT) erhält jedes Asset, wie ein Bauteil oder ein Gerät, eine Verwaltungsschale. Diese dient als digitales Abbild eines physischen Assets und ermöglicht die standardisierte Verwaltung, Vernetzung und Interoperabilität. Sie bindet den Gegenstand in die Industrie 4.0 Kommunikation ein und enthält alle wichtigen Angaben über den gesamten Lebenszyklus von Produkten, Geräten, Maschinen und Anlagen.
Die Verwaltungsschale bildet die Grundlage für eine durchgängige Digitalisierung und Automatisierung, da sie eine nahtlose Kommunikation zwischen Maschinen, Systemen und Unternehmen ermöglicht. Dadurch wird der Datenaustausch vereinfacht, Interoperabilität gewährleistet und der Weg für innovative Geschäftsmodelle, wie digitale Zwillinge oder vorausschauende Wartung, geebnet.
Die AAS basiert auf der Referenzarchitektur RAMI 4.0 und stellt eine einheitliche Datenstruktur bereit, die als Brücke zwischen der physischen und der digitalen Welt fungiert. Sie ermöglicht den Austausch von Informationen zwischen verschiedenen Systemen und Akteuren und besteht aus Submodellen, die thematisch gruppierte Informationen enthalten (z.B. digitale Türschilder, Betriebsdaten, Wartungshistorie)
Damit alle an der Wertschöpfungskette beteiligten Unternehmen mit den Daten arbeiten und sie auch untereinander austauschen können, müssen diese in standardisierten Formaten vorliegen, die hersteller- und systemübergreifend kompatibel sind. Mit Hilfe der Verwaltungsschale lassen sich neue Assets schnell in bestehende Produktsysteme integrieren sowie zukünftige Anlagen planen oder in Betrieb nehmen. Die Anweisungen werden mittels einer standardisierten Schnittstelle an die physische Maschine übermittelt – zurückgespielt werden wiederum relevante Daten und Informationen aus der Produktion. Die Standardisierung der AAS sowie deren relevante Inhalte wird von der Industrial Twin Association (IDTA) organisiert, die darauf abzielt, eine einheitliche Nutzung der Verwaltungsschale in verschiedenen Branchen sicherzustellen.
Teilmodelle der Asset Administration Shell (AAS)
Der Aufbau der AAS ist modular und besteht aus einer Sammlung von Teilmodellen. Diese enthalten etwa Aspekte wie Identifikation, Security oder Energiemanagement. Die Standard Teilmodelle werden vom Standardization Council Industry 4.0 gepflegt und veröffentlicht. Es gibt einige gängige Submodelle, die in der Regel in einer AAS zu finden sind. Diese sind allerdings flexibel und erweiterbar, um die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsfälle und Branchen abzudecken.
Die Identifikation stellt etwa ein wichtiges Teilmodell dar. Darin enthalten sind Informationen zur Identifikation und Kennzeichnung des Assets, wie Seriennummer, Herstellername oder Typ. Das Submodell Sicherheit enthält zum Beispiel Zugriffsrechte, Authentifizierung und Verschlüsselung. Typenschild bietet die Möglichkeit, global auf Geräteinformationen zuzugreifen. Damit kann das analoge Typenschild abgelöst werden.
Typ- vs. Instanzschale
Die Typ-Schale enthält allgemeine und unveränderliche Informationen zu einem bestimmten Asset-Typ. Dazu gehören unter anderem Konstruktionsdaten, technische Spezifikationen, Materialeigenschaften oder normierte Dokumentationen. Diese Daten dienen als Referenz und werden häufig von Herstellern oder Systemanbietern bereitgestellt, um eine einheitliche Datenbasis zu gewährleisten.
Im Gegensatz dazu repräsentiert die Instanz-Schale ein konkretes, physisches Asset mit seinen individuellen Merkmalen. Sie umfasst dynamische Daten wie Seriennummern, Konfigurationsvarianten, Echtzeit-Messwerte, Betriebsdaten oder Wartungshistorien. Gemeinsam ermöglichen Typ-und Instanzschale eine präzise und konsistente digitale Abbildung eines Assets – von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Betrieb.
Anwendungsbereiche:
- Industrie 4.0 & Digitaler Zwilling: Durch die Kombination von Typ- und Instanz-Schale entsteht ein vollständiges digitales Abbild eines physischen Systems, das für Simulationen, Analysen und prädiktive Wartung genutzt werden kann.
- CAD & PLM-Systeme: Die Typ-Schale dient als Konstruktionsvorlage, während die Instanz-Schale Fertigungsvarianten und spezifische Anpassungen dokumentiert.
- IoT & Smart Manufacturing: Sensorbasierte Echtzeitdaten aus der Instanz-Schale ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung und Optimierung von Produktionsanlagen.
Welche Vorteile hat die Verwaltungsschale?
Die AAS stellt die weltweite Interoperabilität und Vernetzung von Objekten und Systemen in einer Industrie 4.0 Umgebung sicher. Die Akteure internationaler Wertschöpfungsketten sind miteinander verknüpft und können in Echtzeit miteinander interagieren. Die Verwaltungsschale ermöglicht die digitale Darstellung eines Produktes oder einer Maschine auf Basis einer einheitlichen „Datensprache“ sowie eines einheitlichen Datenzugangs. Das ist wichtig für den effizienten Austausch von Daten des Digitalen Zwillings zwischen Unternehmen, die meist mit proprietären Formaten sowie heterogenen Systemen und IT-Landschaften arbeiten. Durch die AAS sind Daten offener und leichter austauschbar, wodurch der Engineering-Prozess vereinfacht und beschleunigt wird. Darüber hinaus ermöglicht sie eine energieeffizientere Fertigung und eine vorausschauende Wartung. Als digitaler Repräsentant eines Assets, steigert die AAS die Transparenz des Produktverhaltens über den gesamten Lebenszyklus hinweg.
Fazit
Die Verwaltungsschale ist ein hersteller- und branchenneutraler Standard, der alle Informationen und Funktionen eines bestimmten Assets dokumentieren, beschreiben oder teilen kann. Die AAS ermöglicht einen vereinfachten beziehungsweise beschleunigten Engineering-Prozess und eine effizientere sowie flexiblere Produktion, da Daten offener und leichter ausgetauscht werden können. Darüber hinaus rücken die physische und die digitale Welt näher zusammen. Für Unternehmen ist eine klar ausgerichtete Digitalisierungsstrategie wichtig, um wettbewerbsfähig zu bleiben, das weiß auch CADENAS und unterstützt deshalb die Asset Administration Shell.
