Offene Ökosysteme: Die Industrie 4.0 aktiv mitgestalten

Industrie 4.0 und das „industrielle Internet der Dinge“ stellen eine nächste Evolutionsstufe der Automatisierung dar. Während es in der dritten industriellen Revolution darum ging, einzelne Maschinen zu automatisieren – was noch problemlos von einzelnen Herstellern zu lösen war – geht es in der aktuellen Entwicklung um die Vernetzung und Automatisierung kompletter Fabriken – oder gar globaler Konzerne. Das ist im Unterschied zur klassischen Automatisierung nicht mehr von einzelnen Herstellern zu schaffen. Aus diesem Grund gewinnen herstellerübergreifende offene Ökosysteme ebenso wie der Digital Twin immer mehr an Bedeutung.

Offene Ökosysteme: Mehr Vernetzung für mehr Lösungen

Daher engagiert sich Dunkermotoren in unterschiedlichen Vereinigungen wie der Open Industry Alliance 4.0 (OI4) und der Industrial Digital Twin Association (IDTA) mit diesen Themen. Im Zuge dessen baut der Antriebstechniker zudem unter der Marke nexofox aktuell ein Lösungsangebot rund um die Vernetzung seiner eigenen Motoren und den Roboter- und Automationsanlagen des Tochterunternehmens EGS Automation auf, das neben Steuerungslogik für Antriebe auch Condition Monitoring und Predictive Maintenance für die Antriebe, aber auch für ganze Anlagen, aus einer Hand bereitstellt.

Die Open Industry 4.0 Alliance (OI4)

Die OI4 ist ein offenes Ökosystem unterschiedlicher Hersteller mit dem Ziel, bestehende Standards in der Automatisierung anzuwenden und auf deren Basis gemeinsame Lösungsansätze aufzuzeigen. Die Bandbreite innerhalb der Allianz reicht von Sensorik- und Aktorik-Herstellern über Maschinen- und Anlagenbauern bis hin zu Integrationsfirmen sowie Softwarehäusern, die alle gemeinsam an einem Strang ziehen, um ihre Vision von Industrie 4.0 Wirklichkeit werden zu lassen.

Die OI4 versteht sich dabei selbst als Umsetzungsallianz und nicht als Standardisierungsinstanz. Dunkermotoren ist bereits seit 2019 Mitglied und innerhalb der Allianz an verschiedenen Stellen aktiv. Um das Bild für die Interessen seiner Zielmärkte zu schärfen und mit diesen eng in Kontakt zu treten, ist der Antriebstechniker mit der Marke nexofox unter anderem in den industrieorientierten Arbeitsgruppen Intralogistik und Maschinenbau vertreten. In diesen Arbeitsgruppen geht es um die Ausarbeitung und Darstellung der verschiedenen Anwendungsfälle in der Praxis und darum, wie diese entlang der gesamten Wertschöpfungskette realisiert werden können. Neben der Mitarbeit in den beiden erwähnten Arbeitsgruppen leitet das Unternehmen seit Januar 2022 eine eigene Arbeitsgruppe, die „Components Supplier“. Neben den industrieorientierten Arbeitsgruppen, die vereinfacht gesagt die Anforderungen für technische Implementierungen erarbeiten, gibt es innerhalb der OI 4 diverse technische Arbeitsgruppen, die zum einen die erarbeiteten Anforderungen aufnehmen und technisch realisieren und zum anderen die verschiedenen Layer der Architektur mit Leben füllen.

Die Workgroup Components Supplier

Die von Dunkermotoren geführte Arbeitsgruppe „Components Supplier“ befasst sich speziell mit der Rolle von smarten Komponenten wie zum Beispiel den Motoren des Antriebstechnikherstellers innerhalb eines Ökosystems. Ziel der Gruppe ist es, allgemeingültige Ansätze und Use Cases für das wertschöpfungskettenübergreifende Einbinden von smarten Komponenten zu entwickeln.

Hierfür wird unter anderem nach dem optimalen Design digitaler Services zur einfachen Integration in bestehende Systeme gesucht oder evaluiert, welche Entwicklungen den größten Mehrwert entlang der Wertschöpfungskette liefern können. Interessante Ansätze sind zum Beispiel die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks, vorausschauende Wartung sowie der digitale Zwilling.

Offene Ökosysteme: Die Workgroup Open EDGE Computing

Die Workgroup Open EDGE Computing zeigt Wege auf, wie Assets verschiedener Anbieter auf der Edge-Ebene angebunden und miteinander interagieren können. Zudem beschäftigt sich diese Gruppe mit dem Aufbau eines Ökosystems auf Edge-Ebene sowie der Bereitstellung von Informationen aus der Edge an die verschiedenen Teilmodelle der Verwaltungsschale der OI4, auch AAS (Asset Administraion Shell) genannt.

Die Workgroup Open Operator Cloud

In der Arbeitsgruppe Open Operator Cloud (OOC) werden die aus den industrieorientierten Arbeitsgruppen (wie die „Components Supplier“) stammenden Anwendungsfälle in technische Konzepte überführt. Die Implementierung erfolgt immer auf Basis der AAS und wird den Mitgliedern als Referenz-implementierung zur Verfügung gestellt. Neben der Unterstützung der Mitglieder beim Einstieg in ein neues Themengebiet und der Hilfe bei der Adaption des Use Cases auf eigene Anwendungsfälle werden durch die Referenzimplementierung grundlegende Rahmenbedingungen für spezifische Implementierungen gelegt. Zusätzlich zu diesen technischen Konzepten, wird in enger Zusammenarbeit mit der oben genannten OEC-Arbeitsgruppe an einem durchgängigen Datenbereitstellungsprozess gearbeitet.

Asset Administration Shell (AAS)

Mit der Verwaltungsschale AAS wird die herstellerübergreifende Interoperabilität für nicht-intelligente und intelligente Produkte möglich, wodurch eine durchgängige Wertschöpfungskette erreicht wird. Die Verwaltungsschale unterstützt zum einen dabei, den gesamten Lebenszyklus eines Assets abzubilden. Zum anderen wird mit der Verwaltungsschale jedes Asset in die Kommunikationswelt der Industrie 4.0 eingebunden und innerhalb dieses Netzes eindeutig adressier- und identifizierbar.

Industrial Digital Twin Association

Seit diesem Jahr ist Dunkermotoren zudem Mitglied in der Industrial Digital Twin Association (IDTA). Ihr Ziel ist der Aufbau, die Modellierung und die Standardisierung des digitalen Zwillings. Sie setzt wie die OI4 auf die von der Plattform Industrie 4.0 und dem Fraunhofer Institut definierte Verwaltungsschale, also auf die AAS. Die bestehende Kooperation zwischen der IDTA, die Submodelle definiert, und der OI4, die als Umsetzungsallianz die Implementierung entlang der Referenzarchitektur vorantreibt, bringt weitere Vorteile für den Antriebstechniker. Hier werden die technologischen Grundlagen für das Konstrukt digitaler Zwilling gelegt und standardisiert, sodass in Realisierungsprojekten in der OI4 genau darauf zurückgegriffen werden kann. Auf diese Weise kann das Unternehmen dabei mitwirken, standardisierte Sub-Modelle zum Beispiel für Antriebe mitzugestalten.

Offene Ökosysteme und der Digital Twin

Daher basiert der digitale Zwilling des Antriebstechnikherstellers auf dem Prinzip der Verwaltungsschale (AAS) und geht weit über das reine digitale Abbild eines Motors hinaus. Das Unternehmen sieht den digitalen Zwilling als ein universell einsetzbares Werkzeug, das sich besonders durch seine Herstellerunabhängigkeit auszeichnet. Daraus ergeben sich für den Anwender folgende Vorteile:

• Durch standardisierte Schnittstellen ist neben der Stand-Alone-Lösung auch die Integration des digitalen Zwillings in vorhandene Ökosysteme sehr einfach möglich.
• Durch Modelle und Submodelle lassen sich auch unterschiedlichste Assets einfach ineinander integrieren.
• Die zentrale Zugriffsstruktur erlaubt Anwendern jederzeit und überall einen einfachen Zugriff auf motorrelevante Informationen und/oder Daten.
• Durch die Möglichkeit zur Integration von weiteren Services erweitert sich auch der Umfang der bereitgestellten Informationen und Daten.
• Es ergibt sich ein nachhaltiger und ressourcenschonender Einsatz der Motoren und verbauter Materialien durch Optimierungen mit dem digitalen Zwilling.

Implementierungsprojekte

Innerhalb der OI4 hat Dunkermotoren bereits erste partnerschaftliche Projekte realisiert. Gemeinsam mit der Gebhardt Intralogistic Group wurde ein Integrationsprojekt nach den Best Practices der Allianz am Hauptstandort des Intralogistik-Anbieters in Sinsheim umgesetzt. Für dieses Integrationsprojekt wurde beiden Unternehmen der Implementation Award der OI4 verliehen. Im weiteren Verlauf des Projektes werden weitere Mitglieder der Allianz integriert.

Der Autor Christoph Baschnagel ist Business Developer IIoT bei Dunkermotoren einer Marke von Ametek.

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