Digitale Zwillinge? Verwaltungsschale? Das ist wichtig, und zwar jetzt!

Dunkermotoren, eine Marke von AMETEK und Weltmarkführer für integrierte BLDC-Motoren, arbeitet unter dem Label nexofox an innovativen IIoT Lösungen, die seinen Kunden neue und ungeahnte Möglichkeiten zur Analyse und Einbettung von Antriebsdaten liefern. In diesem Zuge arbeitet das Team unter anderem intensiv an ganzheitlich digitalen Prozessen zwischen Dunkermotoren und seinen Kunden. Die Entwicklung von digitalen Zwillingen basierend auf der Verwaltungsschale (en: Asset Administration Shell (AAS)) ist dabei ein wichtiges, zentrales Element. Was genau hinter diesem Ansatz steckt und warum er so vielversprechend ist, erschließt sich nicht immer auf den ersten Blick. Unzählige Use Cases helfen jedoch bei einem besseren Verständnis:

Bei der Digitalisierung von Produkten und Fabriken ist der digitale Zwilling immer häufiger als das zentrale Element zu verorten. In diesem Kontext hat sich Dunkermotoren im Rahmen der Open Industry 4.0 Alliance (OI4) mit anderen namhaften Komponentenherstellern zusammengetan und das Thema aus dessen Blickwinkel bewertet. Speziell bei Komponenten ist das Thema schon heute sehr greifbar. Für die marktseitige Anforderung, Produktdokumentationen und -Informationen digital und in standardisierter Form zu liefern, gibt es in diesem Bereich schon heute Use Cases, die mit einem standardisierten digitalen Zwilling deutlich einfacher zu lösen wären. 

Aber auch bei einem Blick in die nahe Zukunft zeichnen sich zahlreiche Anforderungen ab, die den technologischen Ansatz noch interessanter machen. In absehbarer Zeit ist zu erwarten, dass die immer höheren regulatorischen und dokumentarischen Anforderungen an gelieferte Produkte auch seitens der EU vorgegeben werden. Das sind zum Beispiel der Digital Product Passport (DPP) aus der Ecodesign for Sustainable Product Regulation (ESPR) oder der CO2 Footprint aus der Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRP), um nur einige Beispiele zu nennen. Auch Vorgaben zur IT-Sicherheit wie im Cyber Ressiliance Act definiert sind hier zu nennen, wenn es zum Beispiel darum geht, Software von Produkten zu patchen. Die Gemeinsamkeit all jener Regulatorien ist das stetige Ausweiten der Produktinformationen, welche dem Kunden, dem Endkunden oder weiteren Teilnehmern der Wertschöpfungskette bereitzustellen sind. Diese Anforderungen können nur über eine standardisierte Bündelung der produktbezogenen Daten verbunden mit einer einheitlichen Bereitstellung der Daten bewerkstelligt werden. Genau hierfür ist der Digitale Zwilling das perfekte Konstrukt. 

Wird der Horizont noch etwas weiter ausgedehnt, zeichnen sich zusätzliche spannende Ansätze ab, wie digitale Dienste einen echten Mehrwert bieten können. Auch das ist ein Feld, dass von Komponentenherstellern intensiv bearbeitet wird, jedoch bisher oft die Hürde der Datenhoheit mit sich bringt. Die Problematik gestaltet sich dabei wie folgt: Beim Bau seiner Maschinen setzt der Maschinenhersteller die Komponenten des Komponentenherstellers ein. Betrieben wird die Maschine wiederum vom Kunde des Maschinenherstellers. Erst hier, beim Betrieb der Maschine in der Fabrik werden die Daten generiert, die dem Komponentenhersteller und dem Maschinenbauer Aussagen zum Produktzustand liefern können. Pragmatisch betrachtet liegt die Hoheit dieser Daten jedoch weder in der Hand des Komponenten- noch des Maschinenherstellers, sondern in der des Anlagenbetreibers, in dessen Produktion die Daten anfallen. In Pilot- und Lighthouse-projekten lässt sich die Problematik oft durch komplexe Einzelverträge lösen. Für ein Seriengeschäft stellt dies aber meist eine unüberwindbare Hürde dar. Aus Sicht der Komponentenhersteller könnte aber auch hier der digitale Zwilling ein zentrales Element der Lösung sein. Würde parallel zum physischen Produkt ein digitaler Zwilling ausgeliefert und vom Maschinenbauer eingebettet werden, könnte dieser dem Anlagenbetreiber weitergereicht werden und in dessen IT-Umgebung existieren. Die Daten aus dem Betrieb der verbauten Komponente reichern dann auch von dort den mitgelieferten digitalen Zwilling an. Sollen nun Analysen, wie beispielsweise die Erkennung von mechanischem Verschleiß anhand der Motordaten durchgeführt werden, teilt der Anlagenbetreiber die Daten willentlich über die Synchronisation der digitalen Zwillinge entlang der Wertschöpfungskette mit dem Maschinen- und Komponentenhersteller. Der Motorenhersteller ermittelt die über die Kette von digitalen Zwillingen zurückgespielten Datensätze mit den passenden Algorithmen und überträgt das Ergebnis an den Maschinenbauer, der es an den Anlagenbetreiber zurückspielt. Somit kann der Maschinenbauer einen digitalen Service zu Verschleißerkennung von Maschinenkomponenten in seine eigene Predictive Maintenance Lösung einbinden und seinem eigenen Kunden anbieten.  Durch diesen Gedankenansatz entstehen klare willentliche Geschäftstransaktionen. Eine weitere Überlegung wäre auch, dass der Komponentenhersteller die Daten vom Anlagenbetreiber zurückkauft und dieser, im Bedarfsfall, die Analyse ebenfalls käuflich erwerben könnte. So wäre mithilfe standardisierter digitaler Zwillinge und der Vernetzung von Datenräumen eine Implementierung wertschöpfungskettenübergreifender digitaler Mehrwertdienste realisierbar. Auch wenn es bis zur vollständigen Realisierung dieses Szenarios noch einige Puzzlesteine benötigt, ist eine Tendenz in diese Richtung klar erkennbar, weshalb bei Dunkermotoren bereits intensiv an den nötigen Technologien gearbeitet wird.

Die Technologie kurz erklärt

Wie in den skizierten Fällen erwähnt, spielt ein standardisierter digitaler Zwilling eine entscheidende Rolle bei der Realisierung digitaler Mehrwertdienste. Doch wie kann ein solcher aussehen? Hier sieht Dunkermotoren die Verwaltungsschale (AAS) als eine erste Schlüsseltechnologie. Deren Standard wird bereits über verschiede Branchen und Initiativen wie Catena-X, Factory-X, den VDMA, die Industrial Digital Twin Association (IDTA) und die Open Industry 4.0 Alliance anerkannt und wird immer breiter diskutiert und angewendet. Der Scharm liegt hier analog zur Entwicklung des Internets in einem dezentralen Ansatz. Dieser erlaubt es, aus verschiedenen Umgebungen heraus über einen gemeinsamen Standard Daten auszutauschen. Um beim Beispiel Internet zu bleiben, können hier zum Beispiel verschiedene Produktkataloge mit Browsern, Unternehmens-IT mit Homepages und die AAS mit IP-Protokoll gleichgesetzt werden. Nur wenn ein heterogenes System entsteht, in dem alle über klar abgestimmte Regeln miteinander Daten austauschen und handeln können, hat die unternehmensübergreifende Digitalisierung und die Datenökonomie im industriellen Umfeld eine Chance. 

Dunkermotoren und das IIoT

Aus dieser Überzeugung heraus hat sich Dunkermotoren dazu entschlossen, das Thema Verwaltungsschalen und digitale Zwillinge anzugehen. In der aktuellen Version können über das Scannen eines 2D-Codes auf dem Antrieb die zugehörigen Dokumente sowie technische Daten abgerufen werden. Stück für Stück arbeitet Dunkermotoren daran, diese Funktion für sein gesamtes Portfolio auszurollen Funktional ist das nur der Anfang. Die Bereitstellung von CO2-Footprints, der Austausch von Time Series Daten und die direkte Einbindung von digitalen Zwillingen in das ERP- oder PLM-System des Kunden sind weitere Schritte, an welchen Dunkermotoren gemeinsam mit anderen Firmen der Open Industry 4.0 Alliance aktuell arbeitet.

Einmal zum Anfassen – Die Technologie live testen

Wie bereits erwähnt ist neben aller Technik auch die Kollaboration und der Austausch mit anderen Firmen essenzielles Thema bei der Entwicklung interoperabler Lösungen. Hier bilden die IDTA und die OI4 für Dunkermotoren ein ideales Umfeld. Die IDTA übernimmt die grundlegende Standardisierung und Definition der Verwaltungsschale, was besonders für funktionierende Interoperabilität essenziell ist. Die OI4 stellt handfeste Use Cases und Best Practices bereit, wie eine erfolgreiche Implementierung entlang der verschiedenen Industrien erfolgen kann. 

Wer einen Blick in die Zukunft wagen möchte, kann das ganze Konstrukt auch schon in live testen! Im Rahmen der Hannover Messe 2024 wird von der Open Industry Alliance wiedereine Digital Twin Challenge ausgerichtet. Diese demonstriert eindrücklich, wie offen und interoperabel der Ansatz digitaler Zwillinge ist und wie einfach der Einstieg gelingen kann. In Form einer „Rallye“ können dabei auf diversen Messeständen digitale Zwillinge zu realen Produkten gescannt bzw. gesammelt werden. Seien Sie mit dabei und überzeugen Sie sich von digitaler, unternehmensübergreifender Zusammenarbeit als der Schlüssel zukünftiger Wettbewerbsfähigkeit.

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Digitale Zwillinge? Verwaltungsschale? Das ist wichtig, und zwar jetzt! (PDF)