Image: Leitplanken für die digitale PandemieFERCHAUFERCHAUDer smarte Handschuh ProGlove soll Arbeiter in der Produktion, Fertigung und Logistik dazu befähigen, schneller und sicherer zu arbeiten. (Foto: Copyright © ProGlove) | (Foto: Copyright © ProGlove)
TrendIndustrie 4.0 und Internet der Dinge

Leit­planken für die digi­tale Pandemie

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Bernd Seidel

Bernd Seidel

freier Journalist

Die Geschwin­dig­keit, mit der momentan Produkte und Geschäfts­mo­delle im Umfeld von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge entstehen, übertrifft die kühnsten Erwartungen. Ausreichend Zeit, um das Wachstum auf ingenieur­mä­ßige Standards und Normen zu stellen, fehlt. Doch was passiert mit den Daten, und wie könnte eine Referenz­ar­chi­tektur für Industrie 4.0 aussehen?

18. Februar 2016

Das Virus der Digitali­sie­rung ist entfacht. Kein Tag vergeht, an dem nicht ein neues Produkt angekündigt wird oder ein bestehendes durch digitale Lösungen angereichert wird. Beispiele sind: Der intelligente Logistikro­boter der Firma Magazino, ein „Multi Elevator“ von Thyssen-Krupp, ein Aufzug, der sowohl vertikal als auch horizontal Personen befördern kann. Oder der mit Sensoren, RFID-Chips und Scanner ausgestat­tete Handschuh ProGlove.

Sensoren als Anbauhelfer

Auch in der Agrarwirt­schaft ist Digitali­sie­rung angesagt: Erntemaschinen von John Deere sind beispiels­weise mit Sensorik ausgestattet, mit deren Messungen des Getreides sich während des Erntens das Mikroklima auf jedem Quadratmeter Acker exakt bestimmen und damit die künftige Düngung optimieren lässt. Kaliforni­sche Winzer statten ihre Rebstöcke mit Sensoren aus, bestimmen damit das Mikroklima am Weinberg und justieren die Menge an Wasser sowie Dünge- und Pflanzen­schutz­mittel punktgenau.

Die explosions­ar­tige Geschwin­dig­keit hat allerdings eine Kehrseite: Übergrei­fende, internatio­nale Standards für das Design, die Entwicklung und die Implemen­tie­rung von IoT- und Industrie-4.0-Lösungen gibt es nicht oder nur auf der Ebene von Sensoren und Protokollen. „Diese adressieren allerdings in der Regel nur Teilaspekte der ganzheit­li­chen Sicht auf Industrie 4.0“, kritisieren Branchen­ver­bände wie der BITKOM und ZVEI in Strategie­pa­pieren.

Verhaltene Umsetzung im Mittelstand

„Die zunehmende Vernetzung und Interaktion von Systemen braucht ganz neue Festlegun­gen“, wurde auf einer Veranstal­tung des Münchner Kreises Ende Januar gefordert. Speziell mittelstän­di­sche Unternehmen seien überfordert und skeptisch bezüglich der Datensicher­heit. Die verhaltene Umsetzung von Industrie 4.0 sei bei diesen Unternehmen daher eine logische Konsequenz, meldete sich eine Teilnehmerin des Kongresses zu Wort.

Prof. Helmut Krcmar, Inhaber des Lehrstuhls für Wirtschafts­in­for­matik der TU München, kennt den Ruf nach Standards. Aber: „Man sollte die Vielfalt, die derzeit entsteht, nicht durch langwierige Normierungs­ar­beit bremsen“, erklärte er auf der Veranstal­tung. Er plädiert für eine Lösung, die auf semantischer Ebene dafür sorgt, dass unterschied­lichste Systeme miteinander kooperieren können. Einen ähnlichen Ansatz habe es bereits beim Konzept der serviceori­en­tierten Architek­turen (SOA) gegeben.

Wem gehören die Daten?

Doch wie kann das funktionieren; in einer Welt, in der jeder Mensch laut den Prognosen von Forrester Research im Jahr 2018 eine Datenmenge von 1 GB transferiert, in der es zig Milliarden von Sensoren und IoT-Devices geben soll? Wem gehören die Daten, wie tauscht man sie sicher aus und wie lässt sich der Datentransfer zwischen unterschied­li­chen IoT- sowie I-4.0-Systemen gestalten?

Die vor wenigen Wochen offiziell gestartete Initiative „Industrial Data Space“ sowie das Konzept von „Referenz­ar­chi­tek­tur­mo­dell Industrie 4.0“ (RAMI) könnten Antworten liefern und Leitplanken für die Digitale Transfor­ma­tion sein.

Gemeinschaft­liche Regeln

„Der Industrial Data Space ermöglicht einen sicheren Datenaus­tausch mit gemeinschaft­li­chen Regeln für alle Unternehmen – auf Basis eines offenen Architek­tur­mo­dells“, sagte Prof. Dr. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, anlässlich der Vereinsgrün­dung Ende Januar in Berlin. Bestreben des Vereins ist, die digitale Souveräni­tät über Daten und Dienste für Wirtschaft und Gesellschaft zu erhalten. Die Fraunhofer-Gesellschaft, 16 Wirtschafts­un­ter­nehmen und der ZVEI – Zentralver­band Elektrotechnik- und Elektronik­in­dus­trie e.V. sind Gründungs­mit­glieder.  

Kernaufgaben sind es, die Anforderungen an den Industrial Data Space zu bündeln, den Erfahrungs­aus­tausch zwischen Wissenschaft und Wirtschaft zu organisieren und Leitlinien für die Zertifizie­rung, Standardi­sie­rung und Verwertung der Ergebnisse des Forschungs­pro­jekts „Industrial Data Space“ zu entwickeln. Als Kandidaten für Pilot-Use-Cases lägen rund 70 Vorschläge vor.

RAMI

RAMI ist im Rahmen der Plattform Industrie 4.0 in Zusammen­ar­beit der Verbände BITKOM, VDMA, ZVEI und den Unternehmen der Deutschen Industrie entstanden. Das Referenz­ar­chi­tek­tur­mo­dell besteht aus einem dreidimen­sio­nalen Koordina­ten­system, das die wesentli­chen Aspekte von Industrie 4.0 beinhaltet. Komplexe Zusammen­hänge sollen sich somit in überschau­ba­rere Pakete aufgliedern.  

Die Achse „Hierarchy Levels“:
Auf der rechten horizontalen Achse sind die Hierarchie­stufen aus der IEC 62264, der internatio­nalen Normenreihe über die Integration von Unterneh­mens-EDV und Leitsystemen, angeordnet. Diese Hierarchie­stufen stellen die unterschied­li­chen Funktiona­li­täten innerhalb der Fabrik oder der Anlage dar. Die Funktiona­li­täten wurden um das Werkstück, „Product“, und den Zugang in das Internet der Dinge und Dienste, „Connected World“, ergänzt, um die Industrie-4.0-Umgebung abzubilden.

Die Achse „Life Cycle & Value Stream“:
Die linke horizontale Achse stellt den Lebenszy­klus von Anlagen und Produkten dar. Grundlage hierfür ist die IEC 62890 zum Life-Cycle-Management. Unterschieden wird zusätzlich zwischen Typ und Instanz. Aus einem „Typ“ wird eine „Instanz“, wenn die Entwicklung und Prototypen­fer­ti­gung abgeschlossen ist und in der Fertigung das eigentliche Produkt hergestellt wird.

Die Achse „Layers“:
Mit Hilfe der sechs Schichten, der sogenannten Layers, auf der vertikalen Achse des Modells wird die IT-Repräsen­tanz, das heißt, das digitale Abbild beispiels­weise von einer Maschine, strukturiert Schicht für Schicht beschrieben. Die Darstellung in Schichten stammt aus der Informations- und Kommunika­ti­ons­tech­no­logie. Dort ist es üblich, komplexe Produkte in Schichten aufzuglie­dern.

Die drei Achsen bilden alle wesentli­chen Aspekte von Industrie 4.0 ab. Sie ermögli­chen es, einen Gegenstand wie beispiels­weise eine Maschine im Modell einzuordnen. So können mit dem RAMI 4.0 hoch flexible Industrie-4.0-Konzepte beschrieben und umgesetzt werden. Das Referenz­ar­chi­tek­tur­mo­dell erlaubt dabei die schrittweise Migration aus der heutigen in die Industrie-4.0-Welt.

Ob und welchem Umfang RAMI und Industrial Data Space praktikabel sind, werden die nächsten Monate zeigen: Sicher ist, dass sich das Digitali­sie­rungs­virus weiter ausbreitet.