Wie die Asset Administration Shell die Zukunft Digitaler Zwillinge prägt

Verwaltungsschale für die Industrie 4.0: Der Schlüssel zu Digitalen Zwillingen

In einer Zeit, in der Daten von großer Bedeutung sind, schaffen Digitale Zwillinge eine innovative Verbindung zwischen der physischen und digitalen Welt. Die Asset Administration Shell ist ein zentraler Bestandteil bei der Implementierung von Digitalen Zwillingen, insbesondere im Kontext von Industrie 4.0 und dem industriellen Internet der Dinge (IIoT). Sie dient als digitale Repräsentation eines physischen Objekts oder Systems (das „Asset”) und ermöglicht die nahtlose Integration und Kommunikation zwischen verschiedenen digitalen und physischen Entitäten. 

In diesem Blogbeitrag erfahren Sie, was sich hinter der AAS verbirgt und wie MHP Sie dabei unterstützen kann, die Asset Administration Shell als Grundlage für Nachhaltigkeit und Innovation in Ihrem Unternehmen zu etablieren. 

Was ist die Asset Administration Shell?

Bei der Asset Administration Shell handelt es sich um eine semantische Standardisierung des Digitalen Zwillings, welche als digitale Repräsentation oder Modell eines physischen und digitalen Assets betrachtet werden kann. Die Verwaltungsschale wird dabei in sogenannte Submodels unterteilt. Diese bilden die standardisierten Bestandteile, deren Inhalte eindeutig identifiziert werden können.

Bei einem Asset kann es sich um ein einzelnes Produktionsgerät, aber auch um eine gesamte Fabrik oder Anlage handeln, die vollständig und ganzheitlich durch die AAS abgebildet wird.

AAS basieren auf digitalen Abbildungen, im Folgenden Modelle genannt, und begleiten ein Produkt über dessen gesamten Lebenszyklus. Je nach Anwendungsfall unterliegt das Modell unterschiedlichen Anforderungen. Da die Erstellung eines Modells jedoch mit hohem Aufwand verbunden sein kann, bedingt ein effizientes Vorgehen die Wiederverwendbarkeit von Modellen oder Modellteilen im Produktlebenszyklus. Das digitale Typenschild ermöglicht es zum Beispiel, grundlegende Informationen über ein Produkt zu transportieren und gemäß globaler Kennzeichnungsanforderungen digital bereitzustellen.

Industrial Digital Twin Association (IDTA)

In diesem Zusammenhang spielt die Industrial Digital Twin Association (IDTA) eine entscheidende Rolle. Sie fördert Standards und Best Practices für die Entwicklung und Implementierung Digitaler Zwillinge, einschließlich der AAS. Dies unterstützt die Digitalisierungsbestrebungen in der Industrie durch die Bereitstellung einer strukturierten und maschinenlesbaren Datenbasis und trägt zu optimierten Prozessen, vereinfachten Wartungen und innovativen Geschäftsmodellen bei. 

Zukunft gestalten mit AAS: Möglichkeiten, die Ihr Unternehmen transformieren

Mit der Implementierung der Asset Administration Shell erschließen sich Ihrem Unternehmen vielfältige Möglichkeiten: 

• Prozessoptimierung: Die AAS ersetzt die heterogene Datenlandschaft durch eine einheitliche und interoperable Datenstruktur, die die Integration verschiedener IT-Systeme erleichtert. Das steigert die Effizienz und Transparenz in den Betriebsabläufen. 
• Innovative Geschäftsmodelle: Die verbesserte Verfügbarkeit und Nutzbarkeit von Daten durch AAS fördert die Entwicklung neuer Geschäftsansätze, indem sie eine Basis für erweiterte Analytik und datengetriebene Entscheidungsfindung bietet. 
• Produktionseffizienz: AAS trägt zur präzisen Überwachung und Steuerung der Produktionsprozesse bei, da es eine nahtlose Kommunikation zwischen Maschinen und Systemen ermöglicht. Das erhöht die Wirtschaftlichkeit und verstärkt die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. 
• Nachhaltigkeit: Durch die optimierte Ressourcennutzung und die Implementierung umweltfreundlicher Praktiken, unterstützt durch AAS-basierte Datenanalytik, kann Ihr Unternehmen nachhaltiger wirtschaften. 
• Digitale Transformation: Mit seiner robusten und sicheren Dateninfrastruktur dient AAS als Schlüsseltechnologie für die Umwandlung traditioneller Betriebsmodelle. Heterogene Datenlandschaften werden abgelöst und eine einheitliche Sicht auf Anlagen und Ressourcen ermöglicht. 
• Marktanpassungsfähigkeit: Mit den dynamischen und skalierbaren Lösungen der AAS für die Datenintegration und -analyse können Sie schnell auf Marktveränderungen reagieren. Das stärkt die Marktposition Ihres Unternehmens. 

Die Integration der Asset Administration Shell in das strategische Framework eines Unternehmens erweitert nicht nur dessen Kapazitäten in Bezug auf Optimierung und Innovation, sondern signalisiert auch eine entschlossene Ausrichtung auf die Zukunftsfähigkeit.

Submodels: Die Bausteine der Asset Administration Shell

Submodelle bzw. Teilmodelle, auf Englisch auch Submodels genannt, sind standardisierte Bausteine innerhalb einer Asset Administration Shell. Mit ihrer Hilfe können Sie Ihre Assets detailliert und effizient verwalten.

Beitrag von MHP zur Entwicklung der Teilmodelle

Die IDTA bildet die Organisationseinheit zur Veröffentlichung von Teilmodellen. MHP arbeitet hierbei in verschiedenen Arbeitsgruppen an den Teilmodellen mit. Die Expertenteams kommen in regelmäßigen Abständen – typischerweise alle sechs bis zwölf Monate – zusammen, um die entscheidenden Parameter zu diskutieren, die für die präzise Beschreibung eines jeden Submodells erforderlich sind. Nach einer intensiven Diskussionsphase werden die definierten Parameter dem Entscheidungsgremium der IDTA vorgelegt, das diese mit großer Sorgfalt evaluiert. Nach erfolgreicher Prüfung werden die Submodelle offiziell veröffentlicht und stehen gemäß einem festgelegten Schema zur Nutzung bereit.

Abbildung 1: Submodels bei MHP – Darstellung von Submodellen einer Verwaltungsschale und Verschachtelung mehrerer Schalen in Anlehnung an DPP 4.0, IDTA und ZVEI.

AAS als Enabler des Digitalen Produktpasses (DPP)

Die Asset Administration Shell ist als Enabler des Digitalen Produktpass anerkannt. Bei einem Digitalen Produktpass (engl. Digital Product Passport, kurz: DPP) handelt es sich laut Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) um eine Sammlung von Informationen, die Einzelheiten über die Bestandteile, Materialien und chemischen Bestandteile eines Produkts enthält. Der DPP bietet außerdem Auskunft über Reparaturmöglichkeiten, die Verfügbarkeit von Ersatzteilen und die korrekte Entsorgung des Produkts. Diese Informationen decken den gesamten Lebenszyklus des Produkts ab – von der Entwurfsphase bis zur Entsorgung.

Die AAS spielt dabei eine Schlüsselrolle, da sie als digitale Repräsentation eines physischen Assets die strukturierte Erfassung, Speicherung und den Austausch dieser Informationen ermöglicht. Hier sind einige Gründe, warum die AAS als Enabler für den Digitalen Produktpass fungiert:

1. Standardisierte Informationsstruktur

Die AAS bietet eine standardisierte Struktur, um Informationen über Produkte und Anlagen zu organisieren und zugänglich zu machen. Dies erleichtert die Integration und den Austausch von Daten zwischen verschiedenen Stakeholdern entlang der Wertschöpfungskette und über verschiedene Phasen des Produktlebenszyklus hinweg.

2. Interoperabilität

Durch die Verwendung von standardisierten Modellen und Schnittstellen verbessert die AAS die Interoperabilität zwischen verschiedenen IT-Systemen und Plattformen. Dies ermöglicht einen nahtlosen Informationsaustausch zwischen Herstellern, Lieferanten, Kunden und Recyclingunternehmen.

3. Transparenz und Nachverfolgbarkeit

Die AAS bietet die Möglichkeit einer detaillierten Dokumentation und Nachverfolgbarkeit von Produktinformationen, was für die Transparenz über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts hinweg unerlässlich ist. Dies fördert die Umsetzung von Nachhaltigkeitsinitiativen und die Compliance mit regulatorischen Anforderungen. 

4. Unterstützung von Nachhaltigkeitszielen

Der Digitale Produktpass ist ein wichtiges Instrument, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, da er detaillierte Informationen über die Umweltauswirkungen eines Produkts liefert. Die AAS erleichtert die Sammlung und Bereitstellung dieser Informationen, wodurch Unternehmen umweltfreundlichere und nachhaltigere Entscheidungen treffen. 

5. Flexibilität und Erweiterbarkeit 

Die modulare Natur der AAS ermöglicht es, spezifische Submodelle für unterschiedliche Aspekte eines Produkts oder Assets zu definieren – einschließlich solcher, die für den Digitalen Produktpass relevant sind. Die AAS kann mit den Anforderungen an Produktinformationen und die Nachhaltigkeitsberichterstattung weiter wachsen und sich zunehmend anpassen. 

Folglich etabliert die Asset Administration Shell eine fundamentale technologische Basis, die den Digitalen Produktpass mittels standardisierter Datenarchitekturen, optimierter Interoperabilität, gesteigerter Transparenz und der Förderung von Nachhaltigkeitszielen unterstützt. Das macht sie zu einem essentiellen Element, um die Vision eines ganzheitlichen, digitalen Lebenszyklusmanagements für Produkte zu verwirklichen.

Sustainability und Carbon Footprint: Wie kann Circular Economy auf Basis von Verwaltungsschalen aussehen?

Im Zuge des Klimawandels ist Nachhaltigkeit nicht mehr nur ein erstrebenswertes Ziel, sondern eine Notwendigkeit. Folglich gewinnt das Konzept der Circular Economy immer weiter an Bedeutung.

Bei Circular Economy handelt es sich um einen grundlegenden Wandel, weg von der traditionellen, linearen Wirtschaftsweise hin zu einem regenerativen System. Dieses zielt darauf ab, Abfall zu minimieren und die Wiederverwendung von Ressourcen zu maximieren.

Innerhalb dieses Rahmens spielt die Reduzierung des Carbon Footprints eine zentrale Rolle. Die Asset Administration Shell bietet hierfür innovative Lösungen an, indem sie spezielle Submodelle für die Messung und den interoperablen Austausch von CO₂-Bilanzen nutzt. Ein anschauliches Beispiel für die praktische Anwendung ist der Batteriepass. Dieses Instrument dient dazu, den Product Carbon Footprint über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts hinweg zu dokumentieren und zu teilen. 

Die Herausforderung für viele Unternehmen besteht darin, den Product Carbon Footprint genau zu bestimmen. Häufig kommen innerhalb verschiedener Unternehmensbereiche unterschiedliche Methoden zur Datensammlung zum Einsatz, was eine einheitliche Erfassung erschwert. Durch die Implementierung eines standardisierten Verfahrens mittels Verwaltungsschalen lässt sich diese Problematik effektiv angehen. Diese Lösung ermöglicht nicht nur eine vereinfachte Überwachung des Carbon Footprints, sondern fördert auch die Interoperabilität zwischen allen beteiligten Akteuren, was einen nahtlosen Übergang zu einer nachhaltigeren Wirtschaftsweise unterstützt.

MHP verfügt über umfassende Expertise im Bereich der AAS-Umsetzung. Wir helfen Ihnen dabei, Ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und einen signifikanten Beitrag zur Circular Economy zu leisten. Lesen Sie unsere Whitepaper zum Thema Zero Impact Products oder Circularity Assessment und überzeugen Sie sich von unserer Expertise.

Vorteile der AAS im Überblick

Was macht die Verwaltungsschale so bahnbrechend? Die AAS ermöglicht eine nahtlose Integration und Kommunikation zwischen Maschinen, Anlagen und IT-Systemen. Sie dient als Enabler für Echtzeit-Datenübertragung, maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz, die alle auf einer einheitlichen Plattform zusammenarbeiten. Zudem kann die AAS den Informationsaustausch über den gesamten Lebenszyklus eines Assets auf Basis einer einheitlichen und standardisierten Semantik realisieren. Informationen über den gesamten Lebenszyklus – von Entstehung und Fertigung über Nutzung bis hin zu Wartung, Reparatur, Entsorgung oder Wiederverwendung – werden gesammelt, aktualisiert und ausgetauscht. Applikationen, welche Asset Administration Shells nutzen, können standardisiert entwickelt, integriert, skaliert und genutzt werden. 

Dadurch können Unternehmen ihre Prozesse optimieren, innovative Geschäftsmodelle realisieren und die Produktionseffizienz steigern. Aktuelle Herausforderungen, wie Nachhaltigkeit in der Industrie, können sie durch die Implementierung der Asset Administration Shell bewerkstelligen. Für Unternehmen, die an der Spitze technologischer Innovation stehen möchten, ist die AAS eine wichtige Säule der Digitalisierung ihrer Assets. 

Weitere Vorteile der Asset Administration Shell: 

• Erleichtertes Plug-and-Produce von Geräten: Die Standardisierung von Schnittstellen zur Kommunikation ermöglicht Plug-and-Produce von Geräten in der Produktion. 
• Geringere Shopflooraufwände: Auch die Aufwände auf dem Shopfloor bezüglich Planung, Inbetriebnahme und Betrieb reduzieren sich durch die Datenstandardisierung erheblich. 
• Nutzung bestehender Standards: Dank der AAS können Sie bestehende Standards wie OPC UA weiterhin nutzen und alle Informationen von Geräten in der Produktion auch ohne direkte Datenverbindung umfassend abbilden. 
• Hohe Flexibilität und Skalierbarkeit: Ein weiterer signifikanter Vorteil ist die Möglichkeit, Geräte mit standardisierten Modellen herstellerunabhängig auszutauschen. Das macht die Produktion besonders flexibel und skalierbar.  
• Keine manuelle Zuordnung der Datenpunkte: Die Informationen sind bereits in der Asset Administration Shell hinterlegt, was den Implementierungsaufwand reduziert und die Effizienz steigert.

Herausforderungen bei der Einführung von AAS

Während die Implementierung der Asset Administration Shell signifikante Vorteile für das digitale Lebenszyklusmanagement von Produkten bietet, erfordert der Übergang eine umfassende Berücksichtigung sowohl initialer als auch fortlaufender Herausforderungen.

Hohe Anfangsinvestitionen und Personalschulung

Die Einführung der AAS nimmt anfänglich erhebliche finanzielle Mittel, Zeit und Ressourcen in Anspruch. Die Komplexität dieses Unterfangens erfordert eine sorgfältige Planung und möglicherweise die Schulung des Personals, damit eine nahtlose Integration in bestehende Systeme gelingt.

Datensicherheit und -schutz

Ein weiterer kritischer Aspekt betrifft die Datensicherheit und den Datenschutz. Angesichts der Verarbeitung und Speicherung sensibler Informationen müssen Unternehmen spezifische Schutzmaßnahmen implementieren, um die Integrität und Vertraulichkeit der Daten zu wahren. 

Weitere Herausforderungen

Zusätzlich zu den anderen Herausforderungen stellt auch die Standardisierung viele Unternehmen vor eine Hürde – insbesondere angesichts der Notwendigkeit, divergierende Industriestandards und Anforderungen zu harmonisieren. Zudem erfordert die AAS regelmäßige Wartungs- und Aktualisierungsarbeiten, um ihre kontinuierliche Effektivität und Sicherheit sicherzustellen, was zu zusätzlichen laufenden Kosten führt.

Trotz dieser Herausforderungen stellt die Investition in die AAS eine strategische Entscheidung dar, die sich für Unternehmen langfristig auszahlt. Die Realisierung eines umfassenden digitalen Lebenszyklusmanagements ermöglicht nicht nur eine Optimierung der Betriebsabläufe, sondern auch eine signifikante Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit.

Mit dem richtigen Partner können Sie die Herausforderungen im Zusammenhang mit der AAS effektiv meistern. Die Zusammenarbeit mit MHP erleichtert Ihrem Unternehmen die Umsetzung der AAS. Sprechen Sie jetzt mit unseren Expert:innen!

MHP führt Unternehmen mit Asset Administration Shells und Cloud-Technologien in die Zukunft

In der dynamischen Welt der Industrie 4.0 spielt die AAS eine entscheidende Rolle für die nächste Stufe der digitalen Transformation. Es fungiert als Bindeglied zwischen physischen Assets und der digitalen Welt. Dabei integriert sie standardisierte Datenmodelle, semantische Beschreibungen und sichere Kommunikationsprotokolle. 

Gemeinsam mit MHP können Sie fortschrittliche Digitalisierungsstrategien für Ihre Assets entwickeln, die auf dem Einsatz von Asset Administration Shells fußen. Ein Schlüsselelement in der Umsetzung ist das Plug-and-Produce-Prinzip, welches die Integration neuer Systeme in Ihre Produktionslandschaft fördert. 

MHP bringt umfassende Erfahrung in der Anwendung dieses Prinzips mit und begleitet Unternehmen auf dem Weg zur vollständigen Adoption. Unser Ziel ist es, die Nutzung der AAS über den gesamten Lebenszyklus eines Assets zu erweitern, unterstützt durch die Synergien mit Cloud-Technologien wie AWS, um digitale Asset-Strategien effizient zu skalieren. Kontaktieren Sie uns und erfahren Sie, wie wir Asset Administration Shells für Ihr Unternehmen umsetzen können.

Häufige Fragen zum Thema Asset Administration Shell