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PBS-Produkte als Use Case für die Industrie 4.0-Transformation

Das INVITE-Projekt

Seit 2018 erarbeitet PTS innerhalb des Projektes INVITE 4.0 Leitlinien zur Umsetzung von Industrie 4.0 in der Papierindustrie. Das Projekt wurde zusammen mit dem ifak – Institut für Automation und Kommunikation e.V. – aus Magdeburg durchgeführt. Als wichtiger Bestandteil zur Umsetzung von Industrie 4.0 wurde identifiziert, dass bestehende Produkte und Maschinen zu Smart Products transformiert werden müssen Aber was ist eigentlich ein Smart Product und wie gelingt die Umwandlung?

Projekttitel: » Invite4.0 Smart-Service-Dienstleistungen in der Prozess- und Papierindustrie

Laufzeit: » 01.10.2017 - 30.06.2020

Projektträger: » INNO-KOM VF

Forschungsstellen: » Papiertechnische Stiftung (PTS) Projektleiter: Björn Zimmermann

» Institut für Automation und Kommunikation e.V. (ifak) Projektleiter: Holger Zipper

Smart Product

Ein Product ist smart, wenn es über Informationen zum eigenen Herstellungsprozess verfügt und über die Fähigkeit, Daten während der Fertigungs- und Nutzungsphase zu sammeln und zu kommunizieren. Um digital auf die anfallenden Daten zugreifen zu können, benötigen die Produkte, auch als Assets bezeichnet, eine virtuelle Repräsentation. Auf dieser Grundlage kann in einem weiteren Schritt ein Smart Service implementiert und angeboten werden.

Die Repräsentation des Produktes durch Daten kann über eine Verwaltungsschale (VWS) erfolgen. In dieser digitalen Hülle um einen Gegenstand werden Daten der Herstellung, aber auch der Nutzungsphase abgelegt. Virtualisierung der Verwaltungsschale über den AASX Package Explorer. Für einen Austausch und zur Virtualisierung der Verwaltungsschalen wird von der Plattform Industrie 4.0 eine Software empfohlen: der AASX Package Explorer AASX steht für „Asset Administration Shell Explorer".

Mit dem Tool können VWS mit Konzeptbeschreibungen in den Formaten XML und JSON erzeugt und editiert werden. Jede einzelne Verwaltungsschale ist mit einem „International Registration Data Identifier“, gekennzeichnet, einem weltweit einzigartig Identifikationscode des „ecl@ss“-Standards. Der AASX Package Explorer ist eine Open Source Implementierung, welche kostenfrei zur Verfügung gestellt wird. In der Software lassen sich für Assets VWS, Submodelle und Konzeptbeschreibungen erstellen.

Abb.1: Darstellung der Verwaltungsschale und des Assets

Use Case PBS-Produkte

Die PTS hat die entwickelte Industrie 4.0-Methode am eigenen Produktportfolio getestet Die PaperBaleSensoren (PBS) der PTS, die zur Bestimmung der Qualität von Altpapierballen dienen, sollten zu Assets mit Verwaltungsschale transformiert werden Die Messgeräte generieren Daten, welche in MES- und RP-Systemen oder in Datenbanken genutzt werden können. Damit ist eine wichtige Voraussetzung erfüllt, um die Geräte als Smart Product bezeichnen zu können. Die PTS als Hersteller verfügt auch über Fertigungsdaten zum Produkt, in dem Falle abgelegt als statische Daten in Tabellenform. Mit der Verfolgung der Industrie 4.0-Gedanken werden diese Daten in eine Form transformiert, welche sowohl für Maschinen, als auch für Menschen lesbar ist. Dafür wurde das XML-Format genutzt, in welches die Tabellendaten umgewandelt wurden Nach der Umwandlung können die Daten in einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) übersichtlich dargestellt werden. Dafür wurde der AASX Package Explorer genutzt. In Zukunft kann über diese Software der Zugriff auf die Verwaltungsschalen erfolgen, um Informationen anzupassen oder neue Produkte einzupflegen Unterstützung bei der Transformation des PTS-Geräteportfolios zu Assets mit Verwaltungsschalen bekam die PTS von Dr. Michael Hoffmeister, Festo SE & Co KG, einem Vertreter der Plattform Industrie 4.0. Mit seiner Beratung gelang die Integration der Daten in den AASX-Explorer. Diese Verwaltungsschalen liegen nun zugänglich auf den Servern der PTS und können ortsunabhängig genutzt werden. Der PaperBaleSensor ist damit das erste komplett umgesetzte Smart Product der PTS. 

Abb.2: Auszug aus dem XML-Code der Verwaltungsschale

Fazit der Transformation

Viele der Geschäftsmodelle, welche in der heutigen Zeit entstehen, haben eine Wertschöpfung durch die Nutzung von Daten. Damit ein Unternehmen für diese smarten Geschäftsmodelle gerüstet ist, ist es wichtig, die involvierten Produkte digital zu repräsentieren. Eine Ablage der Daten in Verbindung mit Nutzung einer Verwaltungsschale bildet eine Basis, um in Zukunft für solche datengetriebene Projekte solide aufgestellt zu sein. Mit diesem Anwendungsfall konnte gezeigt werden, wie eine große Anzahl an vorhandenen Messgeräten zu Assets mit einer Verwaltungsschale transformiert werden können. Die PTS bedankt sich herzlich bei dem Fördermittelgeber, für die Finanzierung dieses zukunftsweisenden Projektes und dem ifak für die sehr gute Zusammenarbeit .

Björn Zimmermann,

bjoern.zimmermann(at)ptspaper.de

Richard Fankhänel,

richard.fankhaenel(at)ptspaper.de