Im Rahmen von Industrie 4.0 werden Gegenstände digital abgebildet und vernetzt. Ein digitales Abbild (auch digitaler Zwilling) kann durch eine Verwaltungsschale (VWS) – englisch Asset Administration Shell – erfolgen. In der VWS sind sämtliche Informationen und Funktionalitäten der Gegenstände (Assets) beschrieben. Diese Gegenstände können Anlagen, Maschinen, Produkte oder auch ganze Firmen sein. Die VWS bietet als übergreifendes Informationsmodell zahlreiche Vorteile für digitale Zwillinge der Industrie 4.0. Durch einheitliche Datenstrukturen, eindeutige Identifikation, einheitliche Semantik und nicht-proprietäre Kommunikationsstandards werden digitale Zwillinge mit der VWS zur herstellerübergreifenden Interoperabilität befähigt. Die VWS ist damit die Grundlage für vielfältige innovative Anwendungsfälle und 4.0-Geschäftsmodelle, wie z. B. für herstellerübergreifende Monitoring-Anwendungen oder den KI-basierten Business Excellence. Das Wissen über die Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie ist jedoch nicht weit verbreitet.

Testbed zeigt Mehrwert der Verwaltungsschale

Das Mittelstand-Digital Zentrum Hannover führt daher seit August 2021 ein kooperatives Digitalisierungsprojekt durch, welches die Zukunftstechnologie VWS thematisiert und anhand eines Demonstrators praktisch erprobt (mehr Informationen beim Labs Network Industrie 4.0 e.V.).
Im Kick-Off-Workshop am Produktionstechnischen Zentrum Hannover (PZH) am Standort Garbsen wurden relevante Use Cases, die im Rahmen des VWS-Demonstrators adressiert werden sollen, erarbeitet.

Das Ziel des Projektes ist es, den konkreten Nutzen der VWS aufzuzeigen und somit zur industriellen Verbreitung dieser Technologie beizutragen. Hierzu bauen die beteiligten Projektpartner einen Demonstrator auf, der auf einem konkreten Anwendungsfall basiert. Hierzu wird die bestehende digitale Lernfabrik (virtuelle Tour) des Mittenstand-Digital Zentrums Hannover um eine Verwaltungsschale erweitert. Die Lernfabrik zeigt anhand der Herstellung eines individuell konfigurierbaren Stiftes in Losgröße 1 intelligente Digitalisierungslösungen von der Kommissionierung über die Fertigung bis zur Auslieferung. Durch die Erweiterung der Lernfabrik um die VWS wird gezeigt, dass eine Umsetzung der VWS auch für Brownfield-Anlagen, also einer bestehenden Anlage oder ganzen Fabrik, möglich ist. Dies ist insbesondere in der Produktionstechnik wichtig, da der Anteil an Bestandsanlagen und -maschinen aufgrund der hohen Lebensdauer sehr groß ist.

Digitales Typenschild

Die Grundlage der VWS bildet das digitale Typenschild. Über einen QR-Code am Gegenstand wird auf deren VWS verwiesen, die mit einem beliebigen Endgerät aufgerufen werden kann. Damit besteht grundsätzlich Zugriff auf das individuelle Informationsmodell der VWS. In dem entsprechenden Teilmodell der VWS können Dokumente (CAD-Dateien, Dokumentationen in versch. Versionen und Sprachen etc.) abgelegt bzw. bereitgestellt werden.

Vielfältige Anwendungsgebiete

Die Verwaltungsschale deckt den gesamten Lebenszyklus von Produkten, Geräten, Maschinen und Anlagen ab. Sie bildet die digitale Basis für autonome Systeme und KI. Die Anwendungsmöglichkeiten der VWS für KMU und Großunternehmen aus unterschiedlichen Branchen sind vielfältig. Daher sind derzeit neben den Demonstratoren im Mittelstand-Digital Zentrum Hannover zahlreiche Demonstratoren im Aufbau, um den Mehrwert der VWS aufzuzeigen. Im Forschungsprojekt IIP-Ecosphere wird beispielswiese ein neuartiges KI-Ökosystem aufgebaut, für das unter anderem die VWS eingesetzt wird.

Im Rahmen vom Testbed Verwaltungsschale des LNI ist das Mittelstand-Digital Zentrum Hannover an weiteren Demonstratoren beteiligt.