AASFusion –
Plug und Play für Sensorik
Digitale Zwillinge und standardisierte Schnittstellen ebnen den Weg zur skalierbaren Industrie 4.0
Digitale Brücken statt Datensilos: Wie das Fraunhofer IFF die Industrie vernetzt
Der Weg zur vernetzten Produktion ist oft steinig. Unterschiedliche Systeme, inkompatible Daten und hoher Integrationsaufwand bremsen viele Industrieprojekte aus. Ein Forschungsteam des Fraunhofer IFF zeigt mit der AirBOX und der Verwaltungsschale (AAS), wie sich digitale Zwillinge und standardisierte Schnittstellen zu einer skalierbaren, zukunftsfähigen Lösung verbinden lassen.
Damit Industrie 4.0 Wirklichkeit werden kann, bedarf es einer konsequenten durchgängigen Nutzung von Daten. Für viele Industrieunternehmen ist dies jedoch ein Problem. Wie können Daten reibungslos und standardisiert über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine oder Anlage hinweg vernetzt werden?
Die Anforderungen an moderne industrielle Systeme sind hoch: Maschinen müssen flexibel anpassbar, vernetzt und intelligent steuerbar sein. Doch gerade hier scheitern viele IoT-Projekte. Rund 75 % überschreiten laut Marktanalysen ihre Zeit- und Budgetziele oder scheitern ganz. Die Gründe sind vielfältig: unklare Anwendungsfälle, Sicherheitsprobleme, vor allem aber mangelnde Skalierbarkeit und Integrationsfähigkeit.
Das Ziel
Ziel war es, Planer und Produzenten über ihre individuellen Softwarelösungen hinweg digital zu vernetzen und zwar über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts.
Einheit durch Standard: Verwaltungsschale und AirBox als Lösung
Genau hier setzt ein Forschungsprojekt des Fraunhofer IFF an. Ziel war es, Planer und Produzenten über ihre individuellen Softwarelösungen hinweg digital zu vernetzen und zwar über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts. Dreh- und Angelpunkt ist die sogenannte Verwaltungsschale oder Asset Administration Shell (AAS): ein standardisierter digitaler Zwilling, der Informationen zu Maschinen, Sensoren und Komponenten in einer einheitlichen, strukturierten Form bereitstellt.
„Diese Verwaltungsschale wirkt wie ein universeller Übersetzer zwischen unterschiedlichsten Systemen. Jeder Datenpunkt, zum Beispiel Temperaturwert, Betriebsstatus oder Wartungshistorie, ist eindeutig definiert und über standardisierte Schnittstellen abrufbar“, erklärt Johannes Mäule, Projektleiter am Fraunhofer IFF. Damit wird die AAS zu einem zentralen Baustein in der digitalen Produktion. „Sie erleichtert den Datenaustausch, reduziert Integrationsaufwände und sorgt für Klarheit in einem zunehmend unübersichtlichen digitalen Umfeld“, so der Wissenschaftler.
Im Mittelpunkt des Projekts „AAS Fusion“ stand ein am Fraunhofer IFF entwickeltes Gerät: die AirBOX. Mit ihr können Sensordaten in der Produktion gesammelt und übertragen werden, auch wenn die Maschinen oder Anlagen bisher nicht digital vernetzt waren. An die intelligente Box lassen sich mehrere Sensoren anschließen, die automatisch eingerichtet werden. Die Sensorauswahl beinhaltet alle typischen industriellen Sensoren. Das Ganze funktioniert ohne in die Produktionsprozesse einzugreifen.
Damit die Integration nicht an inkompatiblen Schnittstellen scheitert, wurde die AirBOX mit einer Verwaltungsschale Typ 2 ausgestattet.
Damit die Integration nicht an inkompatiblen Schnittstellen scheitert, wurde die AirBOX mit einer Verwaltungsschale Typ 2 ausgestattet.
Diese stellt sicher, dass die Fähigkeiten und Konfiguration jeder einzelnen AirBOX automatisch erfasst und über eine standardisierte API bereitgestellt werden. Das bedeutet, welche Sensoren angeschlossen sind, welche Daten erfasst werden und in welchem Format, all diese Informationen werden automatisch und nach einheitlichen Standards erfasst. So können Maschinen und Systeme nicht nur Daten lesen, sondern sie auch verstehen und sinnvoll weiterverarbeiten.
Reduzierter Integrationsaufwand
Durch die standardisierte Datenstruktur wird der Aufwand für die Integration externer Sensoren erheblich reduziert.
Automatische Einbindung neuer Sensoren
Neue Sensoren können über die Verwaltungsschale automatisch eingebunden werden, ohne dass jedes Gerät einzeln angepasst und konfiguriert werden muss.
Zeitersparnis
Die automatische Integration spart wertvolle Zeit.
Bessere Skalierbarkeit
Die Lösung ermöglicht eine deutlich bessere Skalierbarkeit für wachsende Systeme.
Wettbewerbsvorteil durch Effizienz und Schnelligkeit
In Zeiten hoher Anforderungen an Effizienz und Geschwindigkeit kann diese Lösung ein entscheidender Faktor für den Unternehmenserfolg sein.
Mit AAS Fusion zur vernetzten Industrie 4.0
Mit dem Projekt „AAS Fusion“ bietet das Fraunhofer IFF einen praxisnahen Beitrag zur digitalen Transformation in der Industrie. Die Verwaltungsschale ist dabei weit mehr als ein IT-Tool. Sie ist die Grundlage für eine neue Qualität der Zusammenarbeit, in der Menschen, Maschinen und Softwarelösungen effizient miteinander kommunizieren.
Einfach. Verständlich. Sofort einsatzbereit.
Gerade kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) profitieren besonders von unserer Lösung – auch ohne große IT-Abteilungen oder eigene Entwicklerteams.
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Intuitive Integration
Sensoren und Maschinen lassen sich einmal einbinden und sind sofort nutzbar.
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Klare Datenstrukturen
Alle Daten sind eindeutig verständlich – für jedes System im Netzwerk.
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Ohne zusätzlichen Aufwand
Keine aufwändige Konfiguration, keine Spezialkenntnisse erforderlich – Einbindung leicht gemacht.
Zukunftsperspektive
Offene Datenräume für vernetzte Wertschöpfung
Die Vision der Forschenden geht weit über einzelne Produktionsprozesse hinaus. In Zukunft könnten kollaborative Datenökosysteme sowie ein Digital Thread (digitale Durchgängigkeit) auf der Basis standardisierter Datenräume entstehen, in denen alle Beteiligten entlang einer Wertschöpfungskette oder sogar dem gesamten Lebenszyklus Zugriff auf relevante, geprüfte und aktuelle Daten haben. Von der Produktidee, Design, Engineering, Herstellung, Lieferung über den Betrieb bis zur Wiederverwertung am Ende des Lebenszyklus basiert jeder Schritt auf verlässlichen, vernetzten Informationen.
„Die Verwaltungsschale ist ein Schlüssel zur Zukunft der Industrie. Sie ermöglicht, was bisher oft an Schnittstellen gescheitert ist: eine durchgängige, skalierbare und sichere Digitalisierung von Anfang bis Ende.“
Damit könnte ein wesentlicher Beitrag dazu geleistet werden, dass nicht nur Projekte gelingen, sondern die Industrie als Ganzes einen weiteren Schritt in Richtung Industrie 4.0 geht.
Johannes Mäule
Wissenschaftlicher Mitarbeiter Menschzentrierte Arbeitssysteme
Kontaktdaten
Telefon 49 391 4090-820
johannes.maeule(at)iff.fraunhofer.de
Gefördert wurde das Projekt durch:
Sachsen-Anhalt, Ministerium für Wirtschaft und Technologie, FKZ I 256
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