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Industrie-4.0-Verwaltungsschalen – was steckt dahinter?
28. April 2022 um 9:00 - 16:30
In der Industrie 4.0 ist in letzter Zeit viel von Verwaltungsschalen die Rede. Kein Wunder, denn das Konzept ist vielversprechend: Jedes Produkt, jede Maschine oder Komponente erhält ein virtuelles Gegenstück in der digitalen Welt, die alle relevanten Informationen und Funktionalitäten in nutzbarer, verständlicher und interoperabler Form bereitstellt. Dies eröffnet ganz neue Dimensionen für die Zusammenarbeit entlang nahtloser, digitaler B2B- und B2C-Prozessketten. Zudem liefert die Verwaltungsschale einen zentralen Baustein für die technische Realisierung digitaler Zwillinge, deren Aufgabe es ist, nachhaltige und effiziente Produktionsprozesse durch Optimierungen in einem digitalen Prozessgegenstück zu unterstützen.
So einfach die Grundidee der Verwaltungsschale auch zu sein scheint, so stellt ihre erfolgreiche Umsetzung doch eine erhebliche Herausforderung dar. Die Idee der Industrie-4.0-Verwaltungsschalen kann jedoch nur erfolgreich in die Praxis gelangen, wenn es eine gemeinsame Vision und Umsetzungsstrategie gibt. Zudem wird das volle Potential der Verwaltungsschale noch lange nicht ausgeschöpft.
Grundlagen, Anwendungen und Perspektiven
Welches Potential in Verwaltungsschalen steckt und welche Herausforderungen es zu meistern gilt, wollen wir in dieser hybriden Veranstaltung genauer beleuchten. Hierfür möchten wir Grundlagen und Ideen vermitteln und Ihr Feedback in Diskussionsrunden und einem Panel sammeln.
Nach einer Einführung in die Thematik, insbesondere in die Ziele, Konzepte und Herausforderungen der Industrie-4.0-Verwaltungsschale, tauchen wir mit den Labs Network Industrie 4.0 (LNI 4.0), der Industrial Digital Twin Association (IDTA), dem Verband der Elektro- und Digitalindustrie (ZVEI), dem Fraunhofer IESE und den Firmen Lenze und Siemens in aktuelle Aktivitäten und wichtige Anwendungen im Bereich der industriellen Produktion ein. Anschließend beleuchten wir weitere technologische und anwendungsbezogene Potentiale von Verwaltungsschalen mit spannenden Einblicken in das BMBF-Projekt BaSys, das die Verwaltungsschalen-Referenzimplementierung BaSyx vorantreibt, sowie in das BMWK-Projekt IIP-Ecosphere, das unter anderem eine Software-Plattform für Künstliche Intelligenz in der industriellen Produktion mit Hilfe von Verwaltungsschalen entwickelt.
Mehr über VerwaltungsschalenDie Grundidee der Verwaltungsschale stammt von der Plattform Industrie 4.0. So einfach sie auch sein mag, ihre erfolgreiche Umsetzung stellt eine erhebliche Herausforderung dar. Beispielsweise sind Strukturen zur Darstellung von Maschinen oder Prozessen oft noch nicht festgelegt. Die aktuellen Arbeiten an der Verwaltungsschale werden von der Industrial Digital Twin Association (IDTA) organisiert und durch Standardisierungsaktivitäten begleitet. Zahlreiche Firmen und Organisationen, wie die Lab Networks 4.0 (LNI 4.0), sind daran beteiligt. Unterstützung erhalten sie von Projekten wie BaSyx oder IIP-Ecosphere.
Auch wenn Verwaltungsschalen vermehrt in den Fokus rücken, sind noch viele Fragen offen, die wir in unserer Veranstaltung beleuchten wollen: Was sind Nutzen und Potential von Verwaltungsschalen – lohnt sich ihr Einsatz? Werden Verwaltungsschalen in der Praxis (bereits) angewendet? Sind Verwaltungsschalen einfach austauschbar? Wie weit ist die Standardisierung fortgeschritten? Welche Realisierungen gibt es? Sind Verwaltungsschalen effizient bzw. wo sind die Grenzen? Bringen Verwaltungsschalen Künstliche Intelligenz in die Produktion?
Programm
VWS Einführung (Aufbau, Anwendungs-Arten, Spektrum)
Heiko Stichweh, Holger Eichelberger, Claudia Niedereé, IIP-Ecosphere
Die Verwaltungsschale ist ein relativ neues Konzept, dem für die Umsetzung digitaler Zwilling ein hohes Potential zugeschrieben wird. In diesem Vortrag möchten wir in die Thematik “Verwaltungsschale” einführen und damit Grundlagen für die Veranstaltung legen. Dazu gehören Themen wie
- Was ist eine Verwaltungsschale?
- Welche Bestandteile hat eine Verwaltungsschale?
- Welche Modellkonzepte bietet sie?
Zudem soll die Verwaltungsschale in den Gesamtkontext, d.h. die digitale Landschaft einer Produktionsumgebung eingeordnet werden.
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Präsentation
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Präsentation
09:55 Uhr
Umsetzung einer Verwaltungsschale in einer Brownfield-Umgebung
Anja Simon, LNI 4.0 (Labs Network Industrie 4.0)
Während der Umsetzung einer Verwaltungsschale in einer bestehenden Anlage (‘Brownfield’) kommen viele Fragen auf, die zur individuellen “Einpassung” der Verwaltungsschale in die bestehenden Systemlandschaft
beantwortet werden 
müssen – und dabei nicht die Zielfrage aus den Augen zu verlieren – was will das jeweilige Unternehmen mit der Nutzung einer VWS erreichen? In diesem Vortrag werden erste Erfahrungen und Erkenntnisse sowie ein Vorschlag für eine Herangehensweise geteilt.
10:30 Uhr
Kaffeepause
10:50 Uhr
Estainium – der Siemens-Weg für nachhaltige, vernetzte Ecosysteme
Florian Albrecht, Siemens AG
Der Nachweis über die nachhaltige Produktion von Produkten wird für die Industrie immer wichtiger, da dieser nicht nur zunehmend von Kunden verlangt, sondern zukünftig auch eine regulatorisch gefordert wird.
Der cradle-to-gate Product Carbon Footprint (PCF) ist hierfür ein wesentlicher Indikator. Da dieser Indikator neben der eigenen Wertschöpfung auch die vorgelagerte Wertschöpfung betrachtet, wird ein Datenaustausch entlang der Wertschöpfungskette unverzichtbar. Der Vortrag zeigt auf, wie Siemens mit ESTAINIUM hierfür ein offenes Ecosystem initiiert, das gleichzeitig die Vertrauenswürdigkeit der Daten, die Vertraulichkeit der Supply Chain und die Datenautorität sicherstellt.
11:10 Uhr
Umsetzung im ZVEI-Show-Case PCF@Control Cabinet
Stefan Schork, ZVEI e.V.
Gesetzte und zukünftige Klimaschutzziele ziehen Regularien nach sich, beispielsweise im Bereich der Erfassung und Dokumentation des Product Carbon Footprints (PCF) hergestellter Produkte.
Insbesondere der Anteil des PCF, der auf die Lieferkette zurückzuführen ist (Scope 3), ist jedoch aktuell kaum belastbar ermittelbar, da entsprechende Daten oft nicht zur Verfügung stehen oder manuell eingefordert werden müssen. Durch den Einsatz des Digitalen Zwillings können Produktinformationen über die Lieferkette hinweg automatisiert geteilt werden und zur Berechnung eines belastbaren PCF eingesetzt werden, was anhand des ZVEI-Show-Case an einem Schaltschrank gezeigt werden soll.
11:30 Uhr
Mission Digital Twin – Offene Technologie für Industrie 4.0
Christian Mosch, IDTA (Industrial Digital Twin Association e.V.)
Digitale Zwillinge sind heute bereits in Aktion. Sie sind effizient, aber meist spezifisch auf bestimmte Anwendungen und Lebensphasen gebunden. Die Herausforderung ist die Standardisierung des Digitalen Zwillings.
Mit der Asset Administration Shell (AAS) öffnen wir die Technologie für jedes Unternehmen und setzen Branchenstandards. Die IDTA entwickelt die AAS mit Hilfe von Open Source Software. Standardisierte Teilmodelle füllen die AAS mit Leben.
12:00 Uhr
Mittagspause
13:00 Uhr
Eclipse BaSyx: Verwaltungsschalen einfach machen!
Thomas Kuhn, Fraunhofer IESE (Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE)
Eine flexible Produktion die schnell auf Marktanforderungen reagiert, dezentrale, robuste Lieferketten, niedrige CO2-Fußabdrücke durch kürzere Transportwege und passgenaue Produktionsmengen – 
das ist Industrie 4.0.
Aber wie kann dies erreicht werden? Notwendig ist eine durchgängige sektorübergreifende Vernetzung, die Digitale Zwillinge für Produkte, Prozesse und Produktionsmittel umfasst. In diesem Vortrag zeigen wir, wie die Verwaltungsschale als Basistechnologie für Digitale Zwillinge dies unterstützt, und wie man Verwaltungsschalen mit der Open-Source Middleware Eclipse BaSyx erstellt und betreibt. Wir diskutieren anhand von Anwendungsbeispielen sowohl Nutzungspotentiale, als auch notwendige Infrastrukturkomponenten für die Industrie 4.0.
13:40 Uhr
Lenze: Anwendungen der Verwaltungsschale
Heiko Stichweh, Lenze SE
Der Entwicklungsprozess von leistungsfähigeren und flexibleren Maschinen wird zunehmend komplexer und stellt den Maschinenbau vor große Herausforderungen.
Zeitgleich müssen Produzenten Lösungen für wandelbare Fabriken bzw. Möglichkeiten für eine individualisierte Produktion (Losgröße 1) schaffen und ihre digitale Transformation gestalten.
Der herstellerübergreifende digitale Zwilling in Form der standardisierten Verwaltungsschale (VWS) trägt maßgeblich zur Lösung dieser Herausforderungen bei. Anhand praktischer Beispiele aus Forschung sowie erster industrieller Praxis wird im Vortrag gezeigt, wie mittels der VWS als offene Basistechnologie ein durchgängiges digitales Engineering ermöglicht wird. Somit können z.B. Lösungen zu Condition Monitoring, Simulation oder Asset Management effizient umgesetzt werden. Darüber hinaus werden auch Beispiele für eine wandelbare Produktion auf Basis der VWS gezeigt. Neben der Technik steht die Diskussion des Nutzens bzw. Mehrwerts in diesem Vortrag im Vordergrund.
14:10 Uhr
Verwaltungsschale goes Software
Holger Eichelberger, Universität Hildesheim
Neben Produkten, Geräten und Maschinen sind Software-Komponenten und Software-Services ebenso Assets, die man in Verwaltungsschalen abbilden kann.
Damit kann man Verwaltungsschalen nutzen, um diese Komponenten anzusteuern, z.B., zur Verwaltung von Containern und Services. In diesem Vortrag stellen wir den Ansatz der IIP-Ecosphere IIoTPlattform vor, die diesen Weg geht. Wir sprechen über die Architektur der Plattform, die Nutzung von Verwaltungsschalen, Erfahrungen, Ergebnisse und aktuelle industrielle Anwendungen.
14:50 Uhr
Kaffeepause
15:20 Uhr
Roundtable
Moderator, Vortragende, ggf. Gäste
16:00 Uhr
Wrap Up
Moderator
16:10 Uhr
Networking und Ausklang
Alle