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Manufacturing-X

Mehr Datenraum entlang der Supply Chain

28.11.2023
von Redaktion INDUSTRIELLE AUTOMATION

Die branchenübergreifende Initiative Manufacturing-X soll einen geschützten Datenraum für komplette Lieferketten schaffen. Der durchgängige Datenfluss mit Echtzeitinformation besitzt enormes Potenzial für mehr Effizienz und Robustheit in den Abläufen. Organisatorisch und rechtlich wurden schon wichtige Weichen gestellt.

Die weltumspannende Lieferkette als ebenso effiziente wie problemlose Standardlösung wird seit der Corona-Pandemie und dem russischen Angriffskrieg gegen die Ukraine zwar kritischer betrachtet und punktuell verkürzt, doch gibt es zur internationalen arbeitsteiligen Ökonomie keine realistische Alternative. Neben den politischen Umfeldfaktoren hängt die Robustheit einer Lieferkette vor allem von der Verfügbarkeit und dem freien Fluss der Informationen über die eingebundenen Produktions- und Logistikprozesse ab. Dem ständigen Echtzeitaustausch von Daten stehen heute jedoch noch viele Datensilos und Kommunikationsschranken im Weg. Sie verhindern, dass etwa Daten über aktuelle Bestände oder absehbaren Nachschubbedarf frei verfügbar sind, statt nur punktuell bekannt zu sein. Es gibt bislang weder die Standards noch die Infrastruktur, die für eine echte Durchgängigkeit nötig wären.

Datenraum-Evolution

Hier setzt die vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Initiative Manufacturing-X an. Sie knüpft an die ältere Initiative Gaia-X an, die einen vertrauenswürdigen Datenraum mit abgesicherter interoperabler Punkt-zu-Punkt-Kommunikation und durchgängiger Semantik umsetzt sowie den Eclipse Data Space Connector (EDC) mitbringt. Er verwendet getrennte Kanäle für die Nutz-Daten („Data Plane“) auf der einen und für die Kontrolle und Abwicklung der Kommunikation („Control Plane“) auf der anderen Seite. Im nächsten Schritt wird Catena-X jetzt zur Blaupause für Manufacturing-X, das statt einer Branche die gesamte verarbeitende Industrie verknüpfen soll. Um die damit verbundene erheblich größere Komplexität zu bewältigen, wird sich der Fokus von der Wertschöpfungskette (Catena-X) zum Lebenszyklus (Manufacturing-X) verschieben.

Bewährte Standards der Industrie 4.0 werden sowohl im Rahmen von Catena-X als auch von Manufacturing-X genutzt. Eine wichtige Rolle spielt hier die Verwaltungsschale. Als IEC-Norm 63278-1 definiert, standardisiert sie die digitalen Abbilder von physischen Assets. Sie besteht aus domänenspezifischen Teil­modellen, die sich ihrerseits aus Dateien, Merkmalslisten oder spezifischen beschreibenden Merkmalen zusammensetzen. Diese werden von Experten für die jeweiligen Bereiche definiert. Die International Digital Twin Association (IDTA) übernimmt die Koordination dieser Arbeiten sowie die kostenlose Bereitstellung in Form standardisierter Vorlagen (Templates) in einem Github-Repository. Als ein Teilmodell in diesem Rahmen ist der Digital Product Passport (DPP) gedacht. Die EU fordert ihn ab 2024, zunächst in mehreren Schlüsselindustrien, zur standardisierten Bereitstellung von Daten zu einzelnen Produkten. In diesem „Ausweis“ sind Informationen über Echtheit, Herkunft, Lieferkette und Produktion hinterlegt; er ermöglicht Rückverfolgbarkeit und soll auch zur Entstehung nachhaltiger Wirtschaftskreisläufe beitragen.

Identifizierung und Lokalisierung

Einem ähnlichen Prinzip folgt der Identification Link als Baustein von Manufacturing-X. An seiner Entwicklung und Normung als IEC 61406 war Pepperl+Fuchs als Gründungsmitglied des Digital-Data-Chain-Konsortiums (DDCC) maßgeblich beteiligt. Die Informationen über konkrete Objekte stammen überwiegend aus den Feldebenen von Produktion und Logistik, wo die Komponenten hergestellt werden und verschiedene Stationen durchlaufen, kurz dem Shop-Floor. Von zentraler Bedeutung sind hier besonders Daten zu Anwesenheit, Identität, Lage sowie Position der Materialien, Betriebsmittel und (Vor-)Produkte. Diese Daten werden als nutzbare Messwerte von modernen, netzwerkfähigen Sensoren bereitgestellt, die im Idealfall direkt mit allen beteiligten Ebenen kommunizieren.

Eine durchgängige und normierte virtuelle Repräsentanz physischer Assets (Rohstoffe, Halbfertigwaren und Endprodukte) in Form der Verwaltungsschale ist die Voraussetzung für die Teilnahme an den Prozessen der Industrie 4.0 und wesentliche Grundlage für Manufacturing-X. Für die Zuordnung des physischen Gegenstands zu seiner Verwaltungsschale wird ein eindeutiger Identifikator benötigt. Hier kommt der beschriebene Identification Link zum Einsatz. Eine durchgängige Lokalisierung des Gegenstandes im industriellen Umfeld auf seinem Weg durch die Lieferkette wird mit omlox möglich. Dieser offene Standard kombiniert mit Plug-and-Play-Interoperabilität zahlreiche drahtlose Technologien wie UWB, Wi-Fi, GPS, 5G, RFID und Bluetooth und ermöglicht eine durchgängige Lokalisierung. So kann etwa ein omlox-fähiges RFID-Schreib-/Lesegerät an Bord eines Transportfahrzeugs einzelne Güter beim Beladen identifizieren; während des Transports werden dann Status und Aufenthaltsort via LTE oder 5G drahtlos übertragen. Damit lässt sich zum Beispiel eine Verzögerung automatisch erkennen, die Planung und Steuerung der nachgelagerten Vorgänge kann ohne Zeitverzug auf die veränderte Situation reagieren.

Richtliniendruck und Förderverlockung

Die Bereitstellung der Verwaltungsschale zum Produkt wird praktisch für alle Komponenten und alle Hersteller zur Notwendigkeit werden. Neben dem industriellen Megatrend und den Vorgaben des Digital Product Passport entsteht zusätzlicher Druck durch Gesetze und EU-Richtlinien etwa zur Nachhaltigkeitsberichterstattung (CSRD) oder zur Lieferkettenkontrolle. Ohne eine effiziente Kommunikationsinfrastruktur zwischen den Geschäftspartnern lassen sich die kumulierten Anforderungen kaum erfüllen. Mit einer Verwaltungsschale für jedes Asset wird die Sache erheblich vereinfacht.

Die Erstellung der Verwaltungsschalen wird somit zu einer Pflichtaufgabe aller Komponenten-Hersteller. Die Digital Twin Infrastructure der Pepperl+Fuchs-Tochter Neoception ist eine effiziente und bereits bewährte Lösung dafür. Sie nutzt existierende Datenstrukturen zur automatisierten Erstellung von standardkonformen Verwaltungsschalen.

Bild- und Textquelle: Pepperl+Fuchs

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