Industrie-4.0-fähig, Bild: Pixabay - bykst

Ab wann ist eine Komponente Industrie-4.0-fähig? Antworten bietet ein Leitfaden des ZVEI. Bild: Pixabay - bykst

Was ist eine Industrie 4.0-Komponente?

Die Industrie 4.0-Komponente ist ein Modell, das Eigenschaften von Cyber-physischen Systemen – reale Objekte der Produktion, die mit virtuellen Objekten und Prozessen vernetzt sind – genauer beschreibt. Hard- und Softwarekomponenten in der Produktion, vom Produktionssystem über die Maschine oder Station bis hin zur einzelnen Baugruppe innerhalb einer Maschine, werden Industrie 4.0-fähig, indem sie diese Eigenschaften erfüllen.

Zu diesen Eigenschaften zählt die Kommunikationsfähigkeit der realen Objekte und die dazu gehörigen Daten und Funktionen. Das Modell beschreibt so die Voraussetzungen für Industrie-4.0-konforme Kommunikation zwischen den einzelnen Hard- und Softwarekomponenten in der Produktion. Beispiele dafür sind in der Abbildung enthalten. 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.

Dieser elektronische Container wird im Modell als Verwaltungsschale bezeichnet. Alle relevanten Daten einer Hard- oder Softwarekomponente in der Produktion, zum Beispiel einer Maschine, ergeben zusammengefasst ihr virtuelles Abbild, das in der Verwaltungsschale gespeichert ist.

Bereits 2015 haben der ZVEI und die Plattform Industrie 4.0 gemeinsam die oben stehende Definition für die Industrie-4.0-Komponente erstellt. Vereinfacht gesagt setzt sie sich aus einem physischen Gegenstand und dessen virtuellen Beschreibung zusammen. Dabei muss es nicht immer nur eine einzelne Komponente sein, auf die die Beschreibung zutrifft, sondern es kann genauso gut eine ganze Maschine oder Anlage sein.

Nun möchten der Verband und die Plattform tiefer in die Umsetzung einsteigen und bietet mit einem 2016 erschienen Leitfaden "Welche Kriterien müssen Industrie-4.0-Produkte erfüllen?" eine konkrete Umsetzungsbegleitung. Hier werden sieben Kriterien und Produkteigenschaften festgelegt, die ein Produkt 2017 zu einem Industrie-4.0-Produkt machen. Warum sich diese Liste konkret auf 2017 bezieht? Die aufgeführten Produkteigenschaften sind ein erster Schritt. In den nächsten Jahren sollen weitere folgen. Die Digitalisierung wird 2017 noch nicht vollständig geschafft sein - es werden weitere Schritte gegangen werden müssen.

Mit den richtigen Produkteigenschaften in 7 Schritten zum Industrie-4.0-Produkt

1. Identifikation

Herstellerübergreifende Identifizierung mit eindeutigem Identifier (ID) auf dem Produkt angebracht, elektronisch lesbar.

Identifizierung in: Entwicklung (Materialnummer), Logistik und Produktion (Seriennummer oder eindeutige ID, für die Produktion auch Angabe des Herstellers, elektronisch lesbar, physische Produkte über 2D-Code oder RFID), sowie Netzwerk (Identifikation Teilnehmer über IP-Netzwerk)

2. Industrie-4.0-Kommunikation

Übertragung von Daten und Datenfiles des Produkts für z.B. die Auslegung oder Simulation, Daten zum Produkt in standardisierter Form. Der Hersteller macht hierfür kundenrelevante Daten mithilfe der Identifikation online digital verfügbar.

Produkt ist über das Netzwerk ansprechbar über TCP/UDP&IP mit mindestens dem Informationsmodell von OPC-UA und liefert sowie übernimmt Daten, Plug & Produce über Industrie-4.0-konforme Dienste.

3. Industrie-4.0-Semantik

Standardisierte Daten mit herstellerübergreifender eindeutiger Identifizierung in Form von Merkmalen mit Syntax zum Beispiel für: Kaufmännische Daten, Katalogdaten, Technische Daten (Mechanik, Elektrik, Funktionalität, Örtlichkeit, Leistungsfähigkeit), Dynamische Daten und  Daten über den Lebenslauf der Produktinstanz. Diese Daten müssen online abrufbar sein.

4. Virtuelle Beschreibung

Virtuelles Abbild in Industrie-4.0-konformer Semantik

Virtuelles Abbild über den gesamten Lebenszyklus.

Charakteristische Merkmale der realen Komponente, Informationen über Beziehungen der Merkmale untereinander, produktions- und produktionsprozessrelevante Beziehungen zwischen Industrie-4.0-Komponenten, formale Beschreibung relevanter Funktionen der realen Komponente und ihrer Abläufe.

Kundenrelevante Informationen müssen anhand der Typenidentifikation digital abrufbar sein (Produktbeschreibung, Katalog, Bild, technische Features, Datenblatt, Security-Eigenschaften, etc.)

Darüber hinaus müssen ein digitaler Kontakt zum Service und Informationen zum Produktsupport inklusive Ersatzteilinformationen aus dem Feld möglich sein.

5. Industrie-4.0-Dienste und -Zustände

Definition noch offen (Dienstsystem)

Allgemeine Schnittstelle für nachladbare Dienste und Meldung von Zuständen. Notwendige Basisdienste, die ein Industrie-4.0-Produkt unterstützen und bereitstellen muss.

6. Standardfunktionen

Grundlegende standardisierte Funktionen, die herstellerunabhängig auf verschiedenen Produkten lauffähig sind und gleiche Daten in gleichen Funktionen liefern. Sie dienen als Grundstock der Funktionalität, auf die jeder Hersteller seine eigenen Erweiterungen aufbauen kann.

7. Security

Mindestbedingungen zur Sicherstellung der Security-Funktionalität. In der Entwicklung muss eine Bedrohungsanalyse durchgeführt werden. Angemessene Security-Fähigkeiten müssen berücksichtigt und öffentlich dokumentiert werden.

Wichtig ist es dem ZVEI, hervorzuheben, dass es nicht datum geht, nach der Erfüllung aller Produkteigenschaften, ein Label verliehen zu bekommen. Jedoch bietet der Kriterienkatalog eine herstellerunabhängige Orientierung für Kunden und Hersteller.