Referenzmodell Industrie 4.0 Komponente

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Herbert Sachs
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1 Bild: Referenzmodell Industrie 4.0 Komponente Roland Heidel und Dr. Michael Hoffmeister

2 Inhalt Vorbemerkungen Positionspapier für ein Referenzmodell "I4.0 Komponente" Einordnung: Eines von mehreren Referenzmodellen Nächste Herausforderung: Struktur der "Verwaltungsschale" I4.0 = Industrie 4.0 2

3 Plattformprojekt heute und morgen als Klammer für Industrie-4.0-relevante Aktivitäten in D Die Plattform Industrie 4.0 versteht sich als Kooperation aller Stakeholder Ziel ist ein breit getragener Konsens Plattform Industrie Plattform I4.0 AG2 AG1 Strategie und Framework AG2 Normung und Referenzmodelle AG3 Innovation und Forschung AG4 Sicherheit vernetzter Systeme VDI/VDE BITKOM ZVEI VDMA DIN/ DKE Fokusprojekt Industrie 4.0 GMA 7.21 uvm. Cyber Physical Systems I4.0 Interoperabilität I4.0 Markt & Strategie Dialogplattform SG1.. wie oben SG2 -"- SG3 -"- SG4 -"- Forum Industrie 4.0 Steuerkreis Quelle: Roland Heidel, SIEMENS

4 Inhalt Vorbemerkungen Positionspapier für ein Referenzmodell "I4.0 Komponente" Einordnung: Eines von mehreren Referenzmodellen Nächste Herausforderung: Struktur der "Verwaltungsschale" I4.0 = Industrie 4.0 4

5 Die Lebenszyklen wechseln zwischen Typ & Instanz Typen als auch Instanzen verändern sich über die Lebenszeit! 5

6 Was unterscheidet eine I4.0 Komponente von einem klassischen Anlagenteil? Einheitliches Modell für die Beschreibung von Anlagen-Assets (vom Sensor/Aktor bis zur ganzen Fabrik) Betriebsmitteln beliebigem IP Das Modell umfasst in der sog. Verwaltungsschale virtuelle Repräsentanz des Objekts Statusinformationen alle im Laufe des Lebenszyklus des Assets entstandenen Daten Die Verwaltungsschale ist das zentrale Data-Warehouse für das Asset während des gesamten Lebenszyklus der Anlage 6

Umsetzungstrategie Festlegungen im Sinne von Geschäftslogik und

7 Zentrales Modell: Vom Gegenstand zur I4.0-Komponente "Verwaltungsschale" Funktionen Repräsentation Hier trifft die Umsetzungstrategie Festlegungen im Sinne von Geschäftslogik und Automatisierungsfunktionen Kommunikationsfähigkeit Typ/ Instanz Hier ordnen wir uns in die Begrifflichkeiten der Industrie 4.0 ein Gegenstand/ Entität Einordnung 7

8 Grundsätzliches Ein Gegenstand kann eine Idee, eine Software, ein Archiv oder ein beliebiger physischer Gegenstand sein (ist also nicht an seine physische Existenz gebunden) Jeder Gegenstand hat einen Lebenszyklus Jeder Gegenstand ist zu einer Zeit an einem Ort Jede Information hat einen Träger Durch die Kombination von Gegenständen entsteht ein neuer Gegenstand mit neuen Eigenschaften Zu jedem relevanten Punkt in der dinglichen Welt gibt es einen Punkt in der virtuellen Repräsentation Zu einem Punkt in der virtuellen Repräsentation muss es keinen Punkt in der dinglichen Welt geben Roland Heidel, 2015

9 Beispiele für Gegenstände im Kontext von Industrie 4.0 Anlagen-Einzelteile, elektronische Baugruppen, Anlagenelemente, Teilsysteme, Systeme, Anlagen und Anlagenverbünde, aber auch Konzepte, Pläne, Ideen, Archive und Programme Roland Heidel, 2015

10 Referenz-Architektur-Modell Industrie 4.0

11 Verwaltungsschale als virtuelle Repräsentation eines Gegenstands Verwaltungs- Schale Gegenstand, z.b. Elektr. Achse 11

12 Strategisch wichtige Bestandteile der Maschine (Anlage) werden ebenfalls I4.0 Komponenten Keine I4.0-Komponente Beispiele für I4.0-Komponenten Verwaltungs- Schale Verwaltungs- Schale (Unbekannt) (Anonym) (Individuell bekannt) Entität Gegenstand Gegenstand, z.b. Maschine Gegenstand, z.b. Klemmenblock Verwaltungs- Schale Verwaltungs- Schale Gegenstand, z.b. Elektr. Achse Gegenstand, z.b. Standard-SW = Schnittstelle/ Datenformate I4.0-konform ausgeführt (Gegenstand gibt Zugriff auf Verwaltungsschale) I4.0-konforme Kommunikation (Übergeordnetes System gibt Zugriff auf Verwaltungsschale) 12

Verteilung: Die Daten & Funktionen können zentral gehostet werden Lebenszyklus der Fabrik Entwicklung Typ Nutzung/ Wartung Produktion Instanz Nutzung/ Wartung Engineering-Phasen/-Tools beim Betreiber

13 Verteilung: Die Daten & Funktionen können zentral gehostet werden Lebenszyklus der Fabrik Entwicklung Typ Nutzung/ Wartung Produktion Instanz Nutzung/ Wartung Engineering-Phasen/-Tools beim Betreiber Repository Zugriff auf Daten und Funktionen Verwaltungs- Schale Verwaltungs- Schale Verwaltungs- Schale IT-Serverlandschaft beim Betreiber Shopfloor Identifizierbarkeit Gegenstand, z.b. Maschine 1 Gegenstand, z.b. Klemmenblock Gegenstand, z.b. Maschine 2 Komponenten von einzelnen Komponentenherstellern, Systemintegrator(en) 13

14 Internet of Things: Daten & Funktionen auf dem Gegenstand Lebenszyklus der Fabrik Entwicklung Typ Nutzung/ Wartung Produktion Instanz Nutzung/ Wartung Zugriff auf Daten und Funktionen Gegenstand, z.b. Elektr. Achse Verwaltungs- Schale I4.0-Komponente 14

15 I4.0-Komponenten erscheinen nach Anwendungsfall logisch schachtelbar I4.0-konforme Kommunikation ("oben") I4.0-Komponente = Schnittstelle/ Datenformate I40-konform ausgeführt Gegenstand mit Aktiver I4.0-Komm.- fähigkeit, so dass Schnittstellen ausgeprägt werden können Verwaltungs-Schale, Gegenstand, z.b. Maschine Schnittstelle Komponenten- Management Schnittstelle 1 2 für manche Anwendungsfälle fasst die übergeordnete Komponente die Untergeordneten zusammen z.b. Aktivierung der Funktion I4.0-Komponente Verwaltungs- Schale I4.0-konforme Kommunikation ("unten") I4.0-Komponente Verwaltungs- Schale für andere Anwendungsfälle erscheinen alle Komponenten einzeln auf dem Radar von ganz übergeordneten Fabriksystemen Gegenstand, z.b. Elektr. Achse Gegenstand, z.b. Klemmenblock vorausschauende Wartung oder Condition Monitoring Asset-Management Die Mengengerüste ändern sich auf IT und AT Ebene! 16

DF Asset nach IEC CD2 62832 entspricht der I4.

16 DF Asset nach IEC CD entspricht der I4.0 Komponente DF Asset in IEC CD Verwaltungsschale Industrie 4.0 Heidel/Huhle ZVEI Industrie 4.0 SG2 Frankfurt, Folie 18

17 Industrie 40 Component: Data, Functions and Related Standards Verwaltungs-Schale Identification (elektr. Typenschild) Plant specific information Communication Profile PROFIBUS/NET IEC Profiles IEC Manifest Verwaltungs - Schale Ressource Manager = Engineering Configuration (EDD) IEC IEC TR IEC (Digital Factory) IEC /ISO IEC 61987(Sensors) IEC 62683(Switch Gears) ecl@ss Gegenstand, z.b. Elektr. Achse Safety SIL. Security SL. IEC IEC Lifecycle Status IEC Dr. Michael Hoffmeister, Festo I4.0 SG2 Roland Heidel, 2015 ERP MES.Energy Efficiency :: Thing specific information (i.e. device) ISO/IEC each containing mandatory and optional elements!

18 Inhalt Vorbemerkungen Positionspapier für ein Referenzmodell "I4.0 Komponente" Einordnung: Eines von mehreren Referenzmodellen Nächste Herausforderung: Struktur der "Verwaltungsschale" I4.0 = Industrie

19 Das vorgestellte Referenzmodell ist eines von mehreren in der Industrie 4.0 Beispiele für konzeptionelle Referenzmodelle GMA FA7.21 Referenzmodelle Gegenstände Assets Wertschöpfungsketten Produkte Prozeduren Lebenszyklen Merkmale I4.0-Komponenten Workstream Geschäftsprozesse Dienst-Plattform SelfX-Modelle Dienstmuster Dienstmodelle epple2014

Das vorgestellte Referenzmodell ist eines von mehreren in der Industrie 4.0 (beispielhaft zugeordnete Normen) Beispiele für konzeptionelle Referenzmodelle GMA FA7.

20 Das vorgestellte Referenzmodell ist eines von mehreren in der Industrie 4.0 (beispielhaft zugeordnete Normen) Beispiele für konzeptionelle Referenzmodelle GMA FA7.21 Referenzmodelle Gegenstände Assets Wertschöpfungsketten Produkte Merkmale IEC ISO IEC IEC CDD ISO TC131. Lebenszyklen IEC I4.0-Komponenten DIN Spec Prozeduren VDI/VDE 3682 Workstream Geschäftsprozesse Dienst-Plattform SelfX-Modelle Dienstmuster Dienstmodelle IEC (OPC-UA) VDMA/NAM/ISO/IEC epple2014

Ein Netzwerk konsistenter Standards zeichnet sich ab! Security ISO/IEC 2700x ISO/IEC JTC1 Properties IEC 61987 Sensors IEC 62683 Switch Gears 30 Segments with product families PLC Open e.v.

21 Ein Netzwerk konsistenter Standards zeichnet sich ab! Security ISO/IEC 2700x ISO/IEC JTC1 Properties IEC Sensors IEC Switch Gears 30 Segments with product families PLC Open e.v. PLC Technologies IEC IEC Rules for Properties IEC Sensors Prop. IEC Switch Gears Prop. IEC Digital Factory IEC Security in Automation IEC/ISO e.v. AutomationML e.v. Engineering data AutomationML IEC Time Sensitive Networks Technologies for IoT IEEE ProSTEP e.v. Mechanics STEP + APxxx OPC Foundation Services IEC OPC-UA and Companions Quelle: Heidel, SIEMENS, Hoffmeister, FESTO 23

22 Inhalt Vorbemerkungen Positionspapier für ein Referenzmodell "I4.0 Komponente" Einordnung: Eines von mehreren Referenzmodellen Nächste Herausforderung: Struktur der "Verwaltungsschale" I4.0 = Industrie

23 Nächste Herausforderungen Wir ordnen vorhandene Standards sammeln und in eine Landkarte ein (RAMI4.0) Wir stimmen die Definitionen für alle Referenzmodelle der Industrie 4.0 ab Wir überlegen, was wir in die Verwaltungsschale aufnehmen Folie 25

24 Was gehört in die Verwaltungsschale? Wir sollten in die "Verwaltungs-Schale" aufnehmen: Verwaltungs- Schale Gegenstand, z.b. Elektr. Achse Daten ( Handbücher, Laufzeitdaten) Informationen ( Standards beachten!) Wissen, in einer allgemein anerkannten Semantik. Z.B. Wissen über die Komponente Wissen über externe Beziehungen Merkmalsleisten Verweise auf Daten und Informationen Vernetzungen zwischen Daten und Informationen Das Rad nicht neu erfinden! Etablierte internationale Standards! Die vernetzen Daten und Informationen müssen nicht einzeln semantisch repräsentiert sein Folie 27

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