AG „Referenzarchitekturen, Standards und Normung“

Die Arbeitsgruppe arbeitet an einer Lingua Franca für das industrielle Internet. Sie entwickelt Konzepte, die das Fundament zukünftiger Standards bilden. Ihre Überlegungen setzen einen wichtigen Rahmen für Standardisierungsverfahren - auf nationaler wie internationaler Ebene.

Kai Garrels (links), Leiter der Arbeitsgruppe „Referenzarchitekturen, Standards und Normung“, im Gespräch auf der AG Klausur 2017
Kai Garrels (links), Leiter der Arbeitsgruppe „Referenzarchitekturen, Standards und Normung“, im Gespräch auf der AG Klausur 2017 -
© BMWi / Anja Blumentritt

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Herausforderung und Mission: Maschinen müssen sprechen lernen

Standardisierung in der Industrie ist kein neues Phänomen. Industrie 4.0 bringt jedoch eine wesentliche Änderung mit sich: Standards, die einen kleinen Ausschnitt der Produktion regeln, reichen nicht mehr aus. Die Produktion vernetzt sich und in den Standards müssen Hard- und Software, Anwender- und Anbieterbranchen sowie Produktdesign bis -recycling zusammengedacht werden. Nur so können verschiedene Komponenten in digitalen Ökosystemen reibungslos zusammenarbeiten (Stichwort: Interoperabilität).

Für Unternehmen sind einheitliche, offene Standards sehr wichtig. Sie sichern einen fairen Wettbewerb und senken Investitionsrisiken. Offene Standards helfen dem deutschen Mittelstand seine Innovationskraft ins digitale Zeitalter zu überführen.

Die Arbeitsgruppe "Referenzarchitekturen, Standards und Normung" entwickelt die Grundlagen für einheitliche, offene Standards und trägt ihre Ideen in die internationalen Standardisierungsprozesse.

Referenzarchitekturmodel Industrie 4.0 (RAMI 4.0)
Referenzarchitekturmodel Industrie 4.0 (RAMI 4.0)
© Plattform Industrie 4.0
Ergebnisse 1: RAMI 4.0 als Orientierungsrahmen

Im ersten Schritt hat die Arbeitsgruppe das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) aufgesetzt. Mit dem Modell zeigt die Arbeitsgruppe, welche Bereiche in einem Unternehmen an welchen Schnittstellen in die vernetzte Produktion integriert sind. RAMI 4.0 schließt technische Standards, Geschäftsprozesse, organisatorische Fragen und andere unternehmerisch relevante Aspekte ein (Finden Sie mehr Informationen in der Präsentation "RAMI 4.0 ein Orientierungsrahmen für die Digitalisierung" und im Papier "Das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0" ).

RAMI 4.0 soll der Orientierungsrahmen für die unternehmerischen und technischen Anforderungen im industriellen Internet sein. Um die Verbreitung von RAMI 4.0 sicherzustellen, wurde es in (inter-)nationale Standardisierungsgremien und Kooperationen eingespielt – mit großem Erfolg: RAMI 4.0 ist als DIN-Norm (DIN SPEC 91345) und internationale Vornorm (IEC PAS 63088) anerkannt. Über die internationalen Kooperationen der Plattform Industrie 4.0 wurde RAMI 4.0 mit Referenzarchitekturmodellen aus den USA, Frankreich und China abgeglichen und von den Partnern als wichtiger Referenzpunkt für ein einheitliches Verständnis von Industrie 4.0 anerkannt.


Über die Verwaltungsschale verbundene Assets
Über die Verwaltungsschale verbundene Assets.
© Anna Salari, designed by freepik, Modell Verwaltungsschale ©ZVEI SG
Ergebnisse 2: Die Verwaltungsschale – der Praxistest

RAMI 4.0 ist ein Orientierungsrahmen, ein Grundverständnis von Industrie 4.0. Das RAMI 4.0-Modell kann nur Realität werden, wenn alle vernetzten Maschinen und Produkte reibungslos miteinander kommunizieren können. Hier setzt das Konzept der Verwaltungsschale an, das von der AG1 entwickelt wurde:

Die Verwaltungsschale ist das digitale Abbild, das jeder relevante Gegenstand (Asset) in der vernetzten Produktion bekommt soll. Alle wesentlichen Eigenschaften eines Assets sind in der Verwaltungsschale gespeichert. Dazu gehören beispielsweise physische Eigenschaften (Gewicht, Größe), Prozesswerte, Konfigurationsparameter, Zustände und Fähigkeiten. Die Verwaltungsschale ist nicht nur Speicher, sondern auch Kommunikationsschnittstelle – über sie ist ein Asset in die vernetzt organisierte Industrie 4.0-Produktion eingebunden. Es ist möglich, auf alle Informationen zum Gegenstand zuzugreifen und ihn zu kontrollieren. Beispielsweise kann eine Bohrmaschine auf ihre Verfügbarkeit geprüft und der Befehl gegeben werden: „Bohre ein Loch 3.5 mm Durchmesser 4 mm tief an Position 4“.

Alle bisherigen Veröffentlichungen der Plattform Industrie 4.0 zum Thema Standards finden Sie hier.

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Ziele: Verwaltungsschale ausrollen und langfristig Interoperabilität in digitalen Ökosystemen ermöglichen

Die Arbeitsgruppe hat die Grundstruktur der Verwaltungsschale festgelegt. Nun arbeitet die AG die Verwaltungsschale im Detail aus und führt sie in die Anwendung. Im Herbst/Winter wird die Arbeitsgruppe zwei weitere Publikationen zur VWS veröffentlichen:

  • In „Verwaltungsschale im Detail“ (Teil 1) beschreibt die Arbeitsgruppe, wie Informationen in der Verwaltungsschale aufbereitet und strukturiert sein müssen, um Informationen als Paket von einem Partner zum nächsten weiterzugeben.
  • In „Verwaltungsschale konkret“ definiert die Arbeitsgruppe übergreifende Basis-Teilmodelle, stellt Templates für Teilmodelle zur Verfügung und erklärt, wie Anwender Teilmodelle selbst entwickeln können. Zudem beschreibt sie ein Industrie 4.0-Szenario, das die Verwaltungsschale umsetzt und verwendet.


Darüber hinaus will die Arbeitsgruppe RAMI 4.0 als Lingua Franca für Industrie 4.0 etablieren, Standardisierungslücken identifizieren, Leitthemen erarbeiten und vertiefen und Use Cases in Testbeds umsetzen. Langfristig zahlen diese Aktivitäten auf das eine übergeordnete Ziel ein: Interoperabilität in digitalen Ökosystemen ermöglichen.

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Arbeitsstrukturen: Das Standardisierungs-Netzwerk der Plattform

Der Druck wächst schnell Standards zu setzen – schließlich setzen immer mehr Unternehmen eigene vernetzte Produktionen auf. Mit über 75 Treffen pro Jahr pflegen die rund 50 ehrenamtlichen Mitglieder der Arbeitsgruppe einen intensiven Austausch. Die Experten aus Industrie, Forschung und Bundesbehörden, Normung und Verbänden sind gut vernetzt und haben sich die Arbeit in verschiedenen Unterarbeitsgruppen aufgeteilt:

  • Modelle & Standards (ZVEI)
  • Semantik und Interaktion für I4.0-Komponenten
  • Sichere Kommunikation für Industrie 4.0, gemeinsam mit AG1 und AG3 (Sicherheit vernetzter Systeme)
  • GMA 7.20
  • Kommunikationsprotokolle (BITKOM)
  • Durchstich-Projekte: Umsetzung von Use Cases in Testbeds


Durch eine enge Partnerschaft mit dem Standardization Council Industrie 4.0 (SCI4.0) werden die Ergebnisse der Plattform Industrie 4.0 schnell in internationalen Standardisierungsgremien platziert. Die Kooperation mit dem Labs Network Industrie 4.0 (LNI4.0) sichert, dass die Praxiserfahrungen aus zahlreichen ersten Anwendungsfällen in den Standardisierungsprozessen angemessen berücksichtigt werden.

Sie haben Interesse, in der Arbeitsgruppe mitzuarbeiten? Finden Sie hier Details zu den Beteiligungsmöglichkeiten in der Plattform Industrie 4.0.