Digitale Typenschilder in der Industrie

Der Mechanismus, einen digitalen Code auf einem Produkt abzuscannen und somit weiterführende Informationen zu erhalten, ist den meisten Menschen bestens vertraut. In der Industrie kommen gedruckte Typenschilder nach der DIN SPEC 91406/IEC 61406 oder der VDI 0170-100 zum Einsatz. Der Unterschied liegt dabei in den digital codierten Inhalten und den zulässigen digitalen Codes: Gemäß der VDI 0170-100 sind 2D-Data-Matrix-Codes und RFID für die digitale Codierung zulässig. Der digitale Code beinhaltet hierbei den gesamten gedruckten Inhalt des Typenschilds sowie einen Link und eine eindeutige, weltweit einmalige ID zum Produkt – nach DIN SPEC 91406. Als Nachteil kann die Größe des gedruckten 2D-Codes angesehen werden, da dieser eine Größe von bis zu 4 x 4 cm annehmen kann. Bei vielen Produkten steht auf dem Gehäuse hierfür kein ausreichender Platz zur Verfügung.

Gemäß der DIN SPEC 91406/ IEC 61406 sind neben 2D-Data-Matrix-Codes und RFID-Tags auch QR-Tags zulässig. Der digital codierte Inhalt ist hierbei rein auf einen Link und eine eindeutige, weltweit einmalige ID zum Produkt beschränkt. Somit können die Codes deutlich kleiner ausfallen.

Egal für welche Variante sich Hersteller entscheiden: Beide bedruckten Typenschilder beziehen sich auf die DIN SPEC 91406/ IEC 61406. Unabhängig von den jeweils gedruckten Typenschildern erfolgt der Zugriff auf Daten, die in einer Cloud hinterlegt sind, einheitlich. Somit können sich Hersteller im industriellen Kontext auf die produktbezogenen Inhalte auf dem Server fokussieren.

Bevor man sich näher mit den Inhalten beschäftigt, kommt zunächst die Frage nach dem Format der Daten ins Spiel. Im Rahmen von Industrie 4.0 und dem Ziel, maschinenlesbar Daten und Informationen auszutauschen, bietet sich das Format der Verwaltungsschale (Asset Administration Shell) als digitaler Zwilling an. Dieses herstellerübergreifende Format hat es sich zur Aufgabe gemacht, basierend auf etablierten Standards, herstellerübergreifend Daten und Informationen zu Assets in einer maschinenlesbaren Form auszutauschen. Die Kernstruktur ist ein XML-File, in dem nach Submodellen strukturiert Daten und Informationen hinterlegt und übergeben werden können. Das digitale Typenschild stellt ein solches Submodell dar.

Für eine Maschinenlesbarkeit sind zu jedem Merkmal weiterführende Informationen hinterlegt, die unter anderem neben der Beschreibung des Merkmals den Datentyp und eine Klassifizierung etwa gemäß Eclass enthalten. Neben dem digitalen Typenschild als Submodell sind die Submodelle Identifikation und technische Daten bereits spezifiziert. Weitere Submodelle wie Service und viele mehr werden aktuell vorbereitet. Hierzu ist die Industrial Digital Twin Association (IDTA) unter anderem in Zusammenarbeit mit den Verbänden ZVEI, und VDMA tätig.

Für die Inhalte, die ein Hersteller in dem digitalen Zwilling bzw. der Verwaltungsschale hinterlegen kann, gibt es theoretisch keine Grenze. Durch die offene Struktur kann man alle verfügbaren Produktdaten und Informationen wie die technischen Daten, Service-Informationen, Wartungshinweise, Dokumente und Zertifikate, CAD- und Eplan-Daten zu einem Asset anbieten. Diese Verwaltungsschale kann dann auf einem Server oder im Asset selbst hinterlegt werden.

Der Zugriff erfolgt im industriellen Kontext in gleicher Art wie der Zugriff auf Informationen durch digitale Produktkennzeichnungen bei Konsumgütern. Durch das Abscannen des QR-Tags gelangt man auf eine spezielle Webseite des Herstellers. Hier werden automatisch, ohne dass eine weitere Suche benötigt wird, alle spezifischen Daten und Informationen zu einem Asset ausgespielt und angezeigt. Hierzu wird lediglich ein Smartphone, ein Tablet mit Kamera oder ein industrieller Codescanner sowie eine Internetverbindung benötigt. Alternativ dazu wird es auch möglich werden, auf der Herstellerseite nach Seriennummern zu suchen und somit ohne ein Scannen auf die Informationen zuzugreifen.

Allgemein ermöglicht die Verwaltungsschale sehr viele Anwendungen, insbesondere im Rahmen der Industrie 4.0. Dies beginnt bei einem digitalen Engineering. Durch die digitale Bereitstellung von Produktdaten haben Planer die Möglichkeit, alle relevanten Informationen zu Komponenten in ihre Engineering- und Planungstools zu übernehmen und somit Zeit und Kosten zu sparen. Die Verwaltungsschale dient hierbei als Basis für einen digitalen Engineering-Prozess.

Weitere Vorteile ergeben sich bei Betreibern von Anlagen, selbst wenn diese nicht oder noch nicht vernetzt sind. Im Produktleben einer Komponente gibt es insbesondere auf Betreiberseite den Bedarf für einen einfachen Zugriff auf alle Daten und Informationen einer Komponente. Konkrete beispielhafte Anwendungen, die den Nutzen von digitalen Typenschildern in Kombination mit Verwaltungsschalen zeigen, sind im Infokasten vorgestellt.

Neben diesen Beispielen bietet die Verwaltungsschale weiteres Potenzial – insbesondere als „Digitaler Produktpass“. Durch die Bereitstellung aller Produktinformationen und Daten eines Produkts oder Assets durch den Hersteller haben Anlagen und Maschinenbauer sowie Betreiber die Möglichkeit, die Daten der Verwaltungsschale weiter anzureichern: so zum Beispiel der Installationsort, Verdrahtungsdetails, Parametrierungen, Reparatur und Wartungsdaten. Die Daten können entweder über eine Registry mit den Herstellerdaten in der Cloud verknüpft oder in eigenen Systemen hinterlegt werden. Das Format der Verwaltungsschale bietet sich an, die Daten auch direkt in eigene Softwaretools – zum Beispiel das Asset-Management oder in Wartungssysteme – zu übernehmen. Eine neue EU-Direktive soll zudem Hersteller sowie Maschinen- und Anlagenbauer dazu verpflichten, Daten in Bezug auf den CO2-Fußabdruck und die Nachhaltigkeit von Produkten digital zu hinterlegen. Auch diese Funktion könntn digitale Typenschilder bzw. die Verwaltungsschale übernehmen.