Integration von

Verwaltungs-
schalen

Aufbau einer Verbundkomponente in einer Unternehmensübergreifenden Wertkette

Ihr Ansprechpartner

Dr. Matthias Freund

Festo SE & Co. KG

Entwicklungsingenieur Digital Engineering

Integration von Verwaltungsschalen

Bisher ging es im Wesentlichen um die Schwerpunkte Prozesse, Entwicklung, Produktion und Montage. Das Teilprojekt 5 bildet den Auftakt für unterschiedlich gelagerte Querschnittsthemen, die jetzt ins Rennen gehen. TP5 bis TP10 befassen sich mit Fragen der Integration von Verwaltungsschalen zu Verbundkomponenten, automatisch ablaufenden Verhandlungsprozessen, Data Governance, der Erprobung sowie dem Wissenstransfer. Außerdem werden die Arbeiten in den Teilprojekten 5-8 mit der Expertise von Unterauftragnehmern vorangebracht.

Ziele des Teilprojekts

In Teilprojekt 5 sollen Umsetzungskonzepte für die Integration und die Verknüpfung von Verwaltungsschalen erarbeitet werden. Bislang ging es eher darum, die Verwaltungsschale an sich zu definieren, notwendige Eigenschaften und Parameter zu bestimmen. Mit dem TP5 sollen Wege gefunden werden, sie in vollständige Prozesse einzubinden. Querbeziehungen zwischen einzelnen Verwaltungsschalen oder zwischen einzelnen Daten und Verwaltungsschalen müssen dafür beschrieben werden. Anhand einer ausgewählten Verbundkomponente wird die Integration der Verwaltungsschalen durchgespielt.

Aktuelle Arbeitsschwerpunkte und Ergebnisse

In TP5 geht es hauptsächlich um die Integration von Verwaltungsschalen und Inhalten. Es wird auf die Vorarbeiten der Teilprojekte 1-4 zurückgegriffen und die Ergebnisse der bisherigen Teilprojekte genutzt. In diesem Teilprojekt spielt die Hierarchisierung von Daten eine große Rolle. Und es wird der Frage auf den Grund gegangen: Wie finde ich vor dem Hintergrund der Verwaltungsschalen-Integration eine passende Maschine bzw. Ressource, die schneidet und crimpen kann.

Stand der Arbeiten

Das TP5 hat im Dezember 2022 begonnen. Erste Workshops zur Anforderungsanalyse haben stattgefunden. Es wurden Fragen erörtert, wie: Welche Daten, Modelle, Teilmodelle, welche Verwaltungsschalen müssen integriert werden? Welche Arten von Beziehungen und Hierarchien müssen abgebildet werden? Als Ergebnis wurden insgesamt 27 Kernanforderungen identifiziert und in die einzelnen Arbeitspakete überführt.

Darüber hinaus wurde ein Ansatz für die Verbundkomponente modelliert, die sich aus Halbfabrikaten und Einzelkomponenten für den Leitungssatz zusammensetzt. Die Verbundkomponente soll auch helfen auf der Ressourcenebene – nämlich dort, wo Maschinen tätig werden, notwendige Fähigkeiten zu beschreiben. Zudem muss hier ein Abgleich der angebotenen gegenüber den geforderten Fähigkeiten ansetzen.

Nächste Schritte sind die detaillierte Ausarbeitung der Anforderungen (AP5.1) und die konkrete Modellierung eines Beispiel-Leitungssatzes auf der Basis von Verwaltungsschalen (AP5.2). Eine Anbindung an Catena X wird in enger Verzahnung mit TP 8 vorbereitet. Außerdem werden die Aufgaben für die Unterbeauftragungen der 4soft und des Fraunhofer IESE ausformuliert. Es ist vorgesehen, diese Punkte in weiteren Workshops zu klären.

Die Unterbeauftragungen im Einzelnen:

Bei 4soft soll es um die Integration von VEC-Modellen - gehen. Das heißt: Wie bilde ich Hierarchien in der Verwaltungsschale ab. Wie sieht es mit der Schachtelbarkeit der Verwaltungsschalen aus? 4soft soll hierfür den Branchenstandard VEC nutzen. Das Ergebnis soll über den AASX-Package-Explorer nutzbar sein.

Beim Fraunhofer IESE geht es um verteilte Verwaltungsschalen. Also wie koppelt und synchronisiert man verteilte Verwaltungsschalen-Infrastrukturen. Kernpunkt ist die Kopplung und Synchronisierbarkeit unter verschiedenen Partnern entlang der Wertschöpfungskette. Aktualisierungen müssen sicher, verlässlich und rasend schnell ausgetauscht werden können. Das Fraunhofer IESE hat bereits eine passende Middleware “BaSyx“- entwickelt und in zahlreichen Projekten angewendet.

Auf Basis der Ergebnisse zahlreicher gemeinsamer Workshops erfolgte in AP 5.2 eine detaillierte Analyse der Beziehungen zwischen den Verwaltungsschalen, wobei für jede Beziehung folgende Parameter beschrieben wurden:

  • Quelle
    Das Element, welches den Ursprung der Beziehung darstellt (z.B. AAS Leitungssatz Tier 1).
  • Ziel
    Das Element, auf das die Beziehung verweist (z.B. AAS Komponente Tier 1).
  • Kardinalität
    Die Anzahl der Elemente, die in Beziehung gesetzt werden (z.B. 1-zu-1 oder 1-zu-n).
  • Art der Beziehung
    Die Kategorie der Beziehung (z.B. hierarchisch, top-down, bottom-up).
  • Use Case
    Der Use Case, für den diese Beziehung im Rahmen der Verbundkomponente notwendig ist.

Basierend auf diesen Ergebnissen wurde der projektweite Use Case „Änderungsmanagement“ ausgearbeitet und detailliert anhand eines exemplarischen Änderungsszenarios (OEM stellt Änderungsanfrage zur Übernahme einer aktualisierten Komponente mit neuer Geometrie) beschrieben. Die folgende Abbildung zeigt das beschriebene Szenario.

Die Umsetzung einer solchen Übernahme erfordert jedoch unterschiedliche Mechanismen und Vorbedingungen:

  • Möglichkeiten zur Versionierung von Verwaltungsschalen
  • Mechanismen zum Referenzieren bestimmter Versionen von Inhalten von Verwaltungsschalen
  • Implementierungen zur Kommunikation von Änderungen mittels Event-Mechanismus
  • Übernahme von Änderungen

Da hierfür aktuell in der Verwaltungsschale noch keine Lösungen existieren werden diese Themen projektweit im Rahmen eines „Architekturteams“ bearbeitet.

Im Rahmen von AP 5.3 erfolgte planmäßig die Untersuchung der Verbundkomponente „Ressource“. Hierzu wurden zunächst drei relevante Use Cases aufgestellt, die mit Hilfe der Verbundkomponente realisiert werden sollen und die den Rahmen der mit Hilfe der Verwaltungsschale zu beschreibenden Sachverhalte darstellen:

  1. Finden einer vorhandenen Maschine, um einen bestimmten Prozess bzw. die dafür benötigten Fähigkeiten ausführen zu können.
  2. Ermittlung notwendiger Werkzeuge und Adapter, um einen bestimmten Prozess ausführen zu können.
  3. Konfiguration und Bestellung einer neuen Maschine durch einen Tier 1 bei einem Tier 3.

Anschließend erfolgte eine Auswahl und Analyse zweier Beispiel-Ressourcen, anhand derer die notwendigen, mit Hilfe der Verwaltungsschale abzubildenden Zusammenhänge, demonstriert werden können. Hierfür wurde ein Crimp-Verdrill-Vollautomat der Firma Komax und eine halbautomatische Crimp-Maschine der Firma WEZAG ausgewählt. Für die Demonstration steht als nächster Schritt die teil-automatisierte Zusammenführung von Modelldaten für die virtuelle Inbetriebnahme von Produktionsressourcen an.

Nächste Schritte und erwartbare Ergebnisse

Mit der Fertigstellung der Anforderungsanalyse entsteht ein fachliches Umsetzungskonzept mit einer Pilotierung, die über mehrere Wertschöpfungsstufen hinweg anwendbar ist. Verbundkomponenten für den Leitungssatz und die Produktionsmittel werden definiert und ein fähigkeitsbasiertes Mapping zwischen den Produktionsressourcen und dem Leitungssatz erarbeitet, sowie Qualitätsdaten erfasst. Nach Abschluss der Arbeiten zu den Verbundkomponenten „Produkt“ (Leitungssatz) sowie „Ressource“ (Produktionsequipment), liegt hier im nächsten Schritt der Fokus auf der Zusammenführung der verschiedenen Verwaltungsschalen von Produkt, Prozess und Ressource mit dem Ziel der durchgängigen Erkundbarkeit der Verbundstruktur.