Die Industrie-4.0-Komponente

Abbild Rami

Bild 2: (Quelle: Rami)

Ein weiteres Ergebnis der Arbeit der Verbändeplattform ist das Referenzmodell für die Industrie-4.0-Komponente. Die Version 1.0 ist die erste von mehreren Verfeinerungen, die in unterjährigen Zeitabständen veröffentlich werden sollen.
Die I4.0-Komponente ordnet sich in die Schichten des RAMI 4.0 ein. Sie ist ein Modell, das Eigenschaften von cyber-physischen Systemen – reale Objekte der Produktion, die mit virtuellen Objekten und Prozessen vernetzt sind – genauer beschreibt. Über sie sind  verschiedene Positionen des Life-Cycle und Value-Streams ebenso wie verschiedene Hierarchieebenen abbildbar. Dabei kann sie ein Produktionssystem, eine einzelne Maschine oder Station oder auch eine Baugruppe innerhalb einer Maschine repräsentieren. Wichtig für eine Hardware- oder Softwarekomponente, um I4.0-fähig zu werden, sind die Kommunikationsfähigkeit der realen Objekte und die zugehörigen Daten und Funktionen. Das Modell beschreibt so die Voraussetzungen für Industrie-4.0-konforme Kommunikation zwischen den einzelnen Hard- und Softwarekomponenten in der Produktion.

Eine wichtige Voraussetzung dafür ist, dass Industrie-4.0-Komponenten über ihren kompletten Lebenszyklus hinweg alle relevanten Daten in einem elektronischen, abgesicherten Container sammeln, mit sich tragen und den am Wertschöpfungsprozess beteiligten Unternehmen zur Verfügung stellen [3]. Dieser elektronische Container wird im Modell als „Verwaltungsschale“ bezeichnet. In ihr ist somit das virtuelle Abbild der Hard- und Softwarekomponente gespeichert. Innerhalb einer vernetzten Produk­tion ergeben sich damit vollkommen neue Möglichkeiten. Und für alle am Wertschöpfungsprozess beteiligten Unternehmen resultiert daraus Mehrwert.

In ihrer I4.0-Grafik haben die Experten vier Beispiele für eine I4.0-Komponente mitgeliefert:

  • Eine ganze Maschine kann vor allem aufgrund ihrer Steuerung als I4.0-Komponente ausgeführt werden. Die I4.0-Komponenten-Ausführung übernimmt dann beispielsweise der Maschinenhersteller.
  • Auch eine strategisch wichtige Baugruppe von einem Zulieferer, zum Beispiel eine elektrische Achse, kann als eigenständige I4.0-Komponente aufgefasst werden, um sie beispielsweise von Asset-Management- und Wartungssystemen eigenständig zu erfassen. Die Ausführung der I4.0-Komponente kann dabei der Komponentenhersteller übernehmen.
  • Ebenso ist es möglich, einzelne konstruierte Baugruppen (um den Begriff Komponente zu vermeiden) der Maschinen als I4.0-Komponente aufzufassen. Beispielsweise ist es für einen Klemmenblock wichtig, die Beschaltung mit einzelnen Signalen festzuhalten und über den Lebenszyklus der Maschine aktuell zu halten. Diese Ausführung der I4.0-Komponente übernimmt dann beispielsweise der Elektro-Planer und Elektriker.
  • Letztlich kann eine bereitgestellte Software ein wichtiges Asset eines Produktionssystems und somit eine I4.0-Komponente darstellen. Eine solche Standardsoftware könnte ein eigenständiges Planungs- oder Engineering-Werkzeug sein, das heute oder in Zukunft für den Betrieb der Fertigung wichtig ist. Auch ist es denkbar, dass ein Zulieferer eine Bibliothek, die erweiterte Funktionen zu seinen Produkten bereitstellt, als reine Software verkaufen möchte. Diese Ausführung der I4.0-Komponente übernähme dann beispielsweise der Bereitsteller der Software; eine Verteilung auf einzelne IEC-61131-Steuerungen würde dann von den verschiedenen I4.0-Systemen geleistet.

Mehrwert für Unternehmen

Den aus der I4.0-Komponente für Unternehmen entstehenden Mehrwert hat der ZVEI in einer Übersicht zusammengefasst:

Die Verwaltungsschale beinhaltet eine Vielzahl an Daten und Informationen, die von Herstellern bereitgestellt werden. Das sind beispielsweise CAD-Daten, Anschlussbilder oder Handbücher. Diese können von Systemintegratoren und Betreiber von Fabriken und Anlagen um wichtige weitere Informationen, zum Beispiel solche zur Wartung oder Verschaltung mit anderen Hard- und Softwarekomponenten, ergänzt werden. Außerdem werden in der ­Verwaltungsschale Funktionen bereitgestellt. Diese umfassen beispielsweise Planung, Projektierung, Konfiguration, Bedienung, Wartung und komplexe Funktionen der Geschäftslogik.

Die Daten und Funktionen sind auf der Komponente selbst, im Unternehmensnetzwerk oder auch darüber hinaus in der Cloud verfügbar. Der Mehrwert ergibt sich nun daraus, dass Informationen nur einmal gespeichert und über IT-Dienste für jeden Nutzer und Anwendungsfall transparent bereitgestellt werden können. Durch die Kombination von Industrie-4.0-konformen Kommunikationsprotokollen und der Idee der Verwaltungsschale erfolgt die horizontale und vertikale Integration der Produktion. Als Resultat stehen Informationen auf diese Weise sowohl für das Engineering als auch für den Betrieb und die Wartung lückenlos zur Verfügung.

Für den Erfolg von Industrie 4.0 ist wesentlich, dass nicht nur ganze Maschinen, sondern auch Informationen zu wichtigen Maschinenteilen und -komponenten in der Verwaltungsschale mitgeführt werden. So bestimmen beispielsweise elektrische Achsen wesentlich die Qualität der Maschinenfunktion. Auch sie sollen zukünftig direkt von zen­tralen Wartungssystemen erfasst werden können. Gleiches gilt in der Automatisierungstechnik auch für Produktionskomponenten, die über keine eigene Datenschnittstelle verfügen. Ein Klemmenblock trägt beispielsweise in der Verwaltungsschale Informationen darüber, was wann und zu welchem Zweck angeschlossen wurde. So wird jedes Teil zu einem smarten Teil der vernetzten Produktion.

Nutzen für Unternehmen

Die in der Verwaltungsschale gespeicherten Daten lassen sich beliebig ergänzen. Hersteller und Systemintegratoren können smarte Dienste realisieren, indem sie neue Informationen, Wissensmodelle und fachliche Funktionen schaffen. Auf diese Weise können die Daten in einem Informationsnetz wie dem Internet vielen Anwendern zur Verfügung gestellt werden. Dadurch  wird die digitale oder smarte Fabrik Realität.

Die Industrie-4.0-Komponente dient somit den Unternehmen dazu, ihre Hard- und Softwarekomponenten Industrie-4.0-fähig zu entwickeln.

Literatur

[1]    Bitkom, VDMA, ZVEI: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0, Ergebnisbericht der Plattform Industrie 4.0

[2]    Hankel, M.: Industrie 4.0: Das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0). ZVEI-Papier (April 2015)

[3]    Hoffmeister, M.: Industrie 4.0: Die Industrie 4.0-Komponente. ZVEI-Papier (April 2015)

OA Redaktion
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