Verwaltungs­schale für den

Leitungssatz

Umsetzung der Verwaltungsschale als interoperabler Digitaler Zwilling für die Wertkette des Leitungssatzes.

Ihr Ansprechpartner

Christian Kosel

ARENA2036 e.V.

Ergebnisse des Projekts

Auf dieser Seite bieten wir einen kompakten Überblick über die Ergebnisse des Projekts.

Verwirklichung einer interoperablen digitalen Wertschöpfungskette durch die Implementierung eines standardisierten digitalen Zwillings.

 

Wie kann die Verwaltungsschale als standardisierter digitaler Zwilling mit den vorhandenen Datenstandards aus dem Kontext des Leitungssatzes erfolgreich verknüpft werden?

Diese Fragestellung wurde im Rahmen des Projektes VWS4LS adressiert und dessen Ergebnis auf dem Bordnetzkongress am 21. September 2023 in Landshut präsentiert.

Schwerpunkt des präsentierten Inhalts lag auf:

  • Das Ziel und die Eigenschaften der Verwaltungsschale
  • Vorteile einer Implementierung der Verwaltungsschale in die Wertschöpfungskette des Leitungssatzes
  • Wie können etablierte Branchenstandards (VEC und KBL) mit der Verwaltungsschale interagieren
  • Entwicklung einer Companion Specification (OPC-UA) für die Kabelbaumproduktion

Zur Präsentation

 

Teilprojekt 1 - Konzepte, Informationsmodell und Produktbeschreibung

 

1 Inhalt und Vorgehen (PDF)

Das TP 1 fokussiert sich auf die Entwicklung eines einheitlichen und kollaborativen Ansatzes für die Beschreibung von Leitungssatz-Komponenten. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein detaillierter Arbeitsplan mit sechs APs erstellt. Diese APs dienen als Leitfaden für das Projektteam und ermöglichen eine strukturierte und effiziente Erfüllung der Projektziele.


2 Wesentliche Zwischenergebnisse (PDF)


3 Ergebnisse AP 1.1 – AP 1.5

Arbeitspaket 1.1 – Zielbeschreibung des Gesamtkonzepts
Arbeitspaket 1.2 – Entwicklung Informationsmodelle
Arbeitspaket 1.3 – wurde in das TP7 verschoben
Arbeitspaket 1.4 – Tiefe des Informationsmodells
Arbeitspaket 1.5 – Validierung der Standards

 


4 Relevante Inputs oder Verbindung zu Kooperationspartnern (PDF)


5 Ausblick für die weitere Projektlaufzeit (PDF)

Teilprojekt 3 - Produktionsprozesse des Leitungssatzes

 

In Teilprojekt 3 wurden Produktionsprozesse des Leitungssatzes vor dem Hintergrund der Digitalisierung untersucht.


Arbeitspaket 3.1 - Untersuchung von Anforderungen

Dieses Dokument beschreibt die Aktivitäten und Ergebnisse aus dem Arbeitspaket 3.1 (Untersuchung von Anforderungen) innerhalb des Teilprojekts 3. Der primäre Fokus dieses Arbeitspakets lag auf der Erfassung und Analyse aller Anforderungen für die Anwendung des digitalen Zwillings eines Leitungssatzes unter Nutzung der Verwaltungsschale. Dies erfolgte durch explizite Partnerzusammenarbeit innerhalb des Projektes, um eine Anforderungsbasis zu erstellen. Auf diese Basis wurde im weiteren Projektverlauf zurückgegriffen, um die Berücksichtigung bzw. Implementierung der einzelnen Anforderungen zu prüfen.

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Arbeitspaket 3.2 - Erforschung eines Referenzmodells

Dieses Dokument beschreibt die Ableitung und Definition der Verbundkomponente (VBK) „Produkt“ (Leitungssatz). 

In diesem Arbeitspaket wird auf Grundlage der Ergebnisse des AP3.1 ein Referenzmodell erforscht, mit dem es in Zukunft möglich ist, einen automatisierten Austausch eines Digitalen Zwillings eines Leitungssatzes mit der Verwaltungsschale durchzuführen. Die wesentlichen Elemente dieses Modells beziehen sich auf die VWS für Produktionsmittel und der Integration der Daten-/Informationsmodelle aus TP1. Wertschöpfungskettenübergreifend gilt es die verschiedenen Systemlandschaften der ein-zelnen vor- und nachgelagerten Wertschöpfungsstufen (Bsp. OEM, Tier-n) miteinander zu verbinden, um eine Datendurchgängigkeit über die VWS zu erreichen. Dies schließt Systeme mit ein, wie bspw. PLM, MES oder Leitungssatzspezifische Entwicklungs- und Produktionssysteme.

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Teilprojekt 5 - Integration von Verwaltungsschalen / Verbundkomponenten

 

In Teilprojekt 5 wurden Umsetzungskonzepte für die Integration und die Verknüpfung von Verwaltungsschalen erarbeitet.


Arbeitspaket 5.1 - Analyse von Anforderungen an Verbundkomponenten für Produkte und Ressourcen, an die Verwaltungsschalen

Dieses Dokument beschreibt die Anforderungen an TP5 („Integration von Verwaltungsschalen“), welche im Rahmen von AP5.1 ermittelt wurden. Die Anforderungen wurden auf Basis einer Workshop-Reihe ermittelt, um ein gemeinsames Verständnis für den Fokus und Inhalt von TP5 zu erlangen. Das Ziel der Anforderungen ist es folglich, sicherzustellen, dass das Teilprojekt gemäß den Bedürfnissen und Erwartungen aller Beteiligten geplant und umgesetzt wird. Sie sollen als Leitfaden für das gesamte Teilprojekt dienen und eine erfolgreiche Umsetzung gewährleisten.

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Arbeitspaket 5.2 - Verbundkomponenten für den Kabelbaum

Dieses Dokument beschreibt die Ableitung und Definition der Verbundkomponente (VBK) „Produkt“ (Leitungssatz). 

Grundlage für die VBK sind dabei zunächst die relevanten Beziehungen zwischen den beteiligten Verwaltungsschalen bzw. zwischen Elementen dieser Verwaltungsschalen. Diese Beziehungen wurden im Rahmen von AP5.2 ermittelt, wobei die Analyse notwendiger Beziehungen von den Ergebnissen des PPR-Workshops ausging, in dem relevante Assets und Verwaltungsschalen (unter anderem) für die Abbildung des Leitungssatzes analysiert wurden. Abbildung 1 zeigt eine Übersicht über die relevanten Verwaltungsschalen, welche zur Analyse der Beziehungen herangezogen wurden.

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Arbeitspaket 5.3 - Verbundkomponente Ressource (Produktionsmittel)

Dieses Dokument beschreibt die Ableitung und Definition der Verbundkomponente (VBK) „Ressource“ (Produktionsmittel). Zur Ableitung wurden zunächst zwei Beispiel-Ressourcen analysiert, die typische Vertreter der Produktionsmittel in der Domäne „Leitungssatz“ darstellen. Diese Beispiel-Ressourcen werden in Abschnitt 2 genauer vorgestellt. Basierend auf diesen Ressourcen wurden im Rahmen von AP5.3 typische Use Cases analysiert, die auf Basis des Konzepts der Verbundkomponente realisiert werden können bzw. für die die Beziehungen zwischen den einzelnen Teilen der Verbundkomponente
relevant sind.

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Arbeitspaket 5.4 - Integration der Verwaltungsschalen

Dieses Dokument diskutiert die Integration der Verwaltungsschalen über die verschiedenen Aspekte des PPR-Dreiecks (Produkt-Prozess-Ressource) mit dem Ziel, eine durchgehende Erkundbarkeit der Verbundstruktur zu erreichen. Hierzu werden vier verschiedene Use Cases definiert und deren Umsetzbarkeit auf Basis der miteinander verknüpften Verwaltungsschalen analysiert.

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Teilprojekt 6 - Automatisierte Verhandlungsprozesse

 

Das Teilprojekt 6 soll an Beispielen zeigen, wie sich das automatisierte Verhandeln konkret umsetzen lässt.


Arbeitspaket 6.1 - Konzeptentwicklung für die technische und automatisierte Verhandlung

In dem AP6.1 wird ein Konzept entwickelt, dass eine Verhandlung von verschiedenen Systemen (z.B. Maschine zu Maschine, Leitungssatz zu Maschine oder Leitstand zu Maschine) zulässt. Die Verhandlung zwischen den Systemen soll autonom durch die I4.0-Kompenten geführt werden, die anhand von Daten und Informationen Entscheidungen treffen.

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Publikationen

 

Paper: EKA 2024 – Entwurf komplexer Automatisierungssysteme

Die Asset Administration Shell (AAS) wird immer wichtiger für die Umsetzung autonomer und interoperabler Produktionsanlagen und -produkte, um flexible Produktionspläne zu ermöglichen. Die aktuelle Forschung und die Definition der proaktiven Typ 3 AAS zielen darauf ab, diese Vision in standardisierte Spezifikationen zu überführen. Das Paper präsentiert einen Ansatz, der AAS-Technologien mit in der Industrie üblichen Systemen wie Workflow Management Systems (WMS) integriert. Der Ansatz soll die Implementierung proaktiver AAS für verschiedene Anwendungsfälle erleichtern und die Integration in Unternehmen ohne große IT-Abteilungen unterstützen. Zum Paper

Paper: Advancing Industry 4.0: Integrating Data Governance into Asset Administration Shell for Enhanced Interoperability

Das Konzept der Asset Administration Shell (AAS) wird im Kontext der digitalen Transformation und Industrie 4.0 immer wichtiger. AAS ermöglicht die digitale Darstellung und Optimierung von Informationen und Diensten in Bezug auf Assets und unterstützt den kollaborativen Informationsaustausch entlang der Wertschöpfungskette. Es ist notwendig, die Aspekte der Datenverwaltung (Data Governance) zu definieren, um die Nutzung von AAS in der Industrie zu ermöglichen. Dieses Thema wurde bisher in der wissenschaftlichen Gemeinschaft vernachlässigt. Daher zielt dieses Papier darauf ab, relevante DG-Aspekte zu identifizieren und Lösungen zur Integration in das AAS-Metamodell vorzuschlagen, um die Einführung von AAS in der Industrie zu fördern. Zum Paper PDF-Download

Paper: Asset administration shell-based engineering change management process: Challenges and ways forward

Die zunehmende Komplexität der Produkte und die Marktschwankungen führen zu einer signifikanten Zunahme der technischen Änderungen im Lebenszyklus eines Produkts. Das Management dieser Änderungen ist ein komplexer Prozess, der eine umfassende Kommunikation zwischen den beteiligten Parteien erfordert. Die Verwaltungsschale (VWS), eine konkrete Implementierung des Konzepts des digitalen Zwillings, etabliert sich in der Fertigungsindustrie als eine Methode zur Standardisierung des Informations- und Dienstleistungsaustauschs mittels Submodellen. In diesem Artikel stellen wir die Herausforderungen des Prozesses des Änderungsmanagements durch eine Überprüfung der aktuellen Literatur und Normen sowie durch Beobachtungen von Experten in industriellen Prozessen dar. Anschließend untersuchen wir das Potenzial der VWS zur Entwicklung von Lösungen für diese Herausforderungen. Abschließend schlagen wir ein konkretes Konzept zur Optimierung des Änderungsmanagementprozesses mit Hilfe der VWS vor. Zum Paper

Artikel: VDMA berichtet zur Hannover Messe 2024 über Projektergebnisse von VWS4LS

Der VDMA hat unter dem Titel "VWS4LS: Datengetriebene Leitungssatzproduktion mit OPC UA" einen Artikel veröffentlicht, der einen guten Überblick über die aktuellen Projektergebnisse und deren Anwendung in einem ersten Demonstrator gibt. Zum Artikel beim VDMA PDF-Download