Digitale Zwillinge auf Basis der Verwaltungsschale

Digitale Zwillinge finden sich in der Industrie überall. Oft ver­stehen Firmen darunter ein Simulationsmodell, welches in ei­genen Formaten erstellt und angeboten wird. Digitale Zwillinge auf Basis der Verwaltungsschale (Asset Administration Shell) unterscheiden sich hier deutlich.

Verwaltungsschalen sind Datenmodelle, die in herstellerüber­greifenden Spezifikationen beschrieben sind. Sie werden maß­geblich durch die „Industrial Digital Twin Association“ (IDTA) entwickelt, einer Organisation, in der sich mehr als 100 Firmen, Verbände und Universitäten zusammengeschlossen haben. Unter den Mitgliedern befinden sich auch viele Unternehmen der Zulieferindustrie. Ziel der IDTA ist die Etablierung der Verwaltungsschale sowie die Weiterentwicklung von Submodellen.

Verwaltungsschalen als Datenmodell zeichnen sich insbeson­dere durch ihre Interoperabilität aus. Durch die Verwendung von Klassifizierungen wie Eclass können alle Informationen einfach in Softwareumgebungen, wie in ein ERP- oder Asset-Management-System, importiert werden. Für den Austausch von Informationen in systemübergreifenden Anwendungen stehen standardisierte Rest-API zur Verfügung.

Verwaltungsschalen sind in Submodelle unterteilt, die die ent­sprechenden Informationen zum Asset enthalten. Diese de­cken alle Aspekte in einem Produktleben ab. Besonders interessant sind Verwaltungsschalen in folgenden Bereichen:

• Digitales Engineering: Mit einer Verwaltungsschale können alle relevanten Daten für ein digitales Engineering übergeben werden. Sie bilden zukünftig die Basis für ein digitales Engi­neering. Typischerweise werden hierzu 3D- und ECAD-Modelle, technische Daten und Maßzeichnungen in einer Verwaltungsschale hinterlegt.

• Simulation: Mit Verwaltungsschalen können Simulationsmodelle sowie die erforderlichen Daten für Simulationen übergeben werden.

• Übergabe von Stammdaten: Über Verwaltungsschalen las­sen sich in der gesamten Wertschöpfungskette der Industrie Daten effizienter übergeben und dadurch Ressourcen scho­nen. Es ist eine durchgängige Datenübergabe, angefangen von der kleinsten Schraube über Komponenten und Maschi­nen bis hin zur gesamten Anlage über alle beteiligten Firmen möglich. Die Daten aus Verwaltungsschalen können für die Integration von Produktdaten in ERP- oder Asset-Manage­ment-Systemen genutzt werden. Derzeit ist dies in vielen Unternehmen mit einem manuellen Aufwand verbunden, der aus Ressourcengründen oft nur rudimentär durchgeführt wird.

• Dokumentenmanagement: In der Verwaltungsschale können Dokumente über das Submodell „Handover Documentation“ übergeben werden. Als Basis dient die VDI 2770, die zu je­dem Dokument weitere Klassifizierungen und Beschreibun­gen vorsieht. Dies vereinfacht eine automatische Einbindung der Dokumente in ein Dokumenten-Management-System.

• Kommunikation von Maschinen untereinander: In vernetzten Systemen können Maschinen mithilfe der Verwaltungsscha­le im Sinne von Industrie 4.0 untereinander kommunizieren. Über die Verwaltungsschale sind zum Beispiel Maschinen in der Lage, bei Bedarf selbstständig einen Service zu ordern.

• Nutzung als „digitaler Produktpass“: Anlagen und Maschi­nenbauer sowie Betreiber können die Daten der Verwal­tungsschale weiter anreichern. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Informationen über den Installationsort, Verdrah­tungsdetails, Parametrierungen, Reparatur und Wartungsdaten handeln.

• Steuerung von Produktionen: Verwaltungsschalen sind nutz­bar, um Produktionen im Sinne einer autonomen Produktion zu steuern. Daten aus einem Konfigurator können beispiels­weise mit einer Verwaltungsschale direkt mit einer Produktion interagieren.

Die Beispiele verdeutlichen die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Verwaltungsschalen. Doch gerade dieser Umstand erschwert die Identifikation der jeweils erforderlichen Anwen­dungen. Insbesondere bei Bestandsanlagen mit einem geringeren Vernetzungsgrad stellt sich für viele Anwender die Frage nach dem Nutzen von digitalen Typenschildern und Ver­waltungsschalen.