Digital Twins: Vom Datenträger zum Prozessoptimierer

EH 2021 digitalization 1
Bild: Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG.

Ein Scan mit dem Smartphone und alle entscheidenden Geräteinformationen sind verfügbar: Kalibrierzertifikate, Handbücher, Konformitätserklärungen oder die komplette Service-Historie. Der Schlüssel dazu dazu ist ein digitaler Typenschild-QR-Code. Für Betreiber heißt das weniger Papieraufwand, schnellere Informationsverfügbarkeit und lückenlose Rückverfolgbarkeit – direkt in der Anlage. Hinter dem QR-Code steckt jedoch mehr Potenzial als nur ein digitales Handbuch. Richtig eingebunden, wird er zur Schnittstelle für optimierte Instandhaltung, automatisierte Dokumentation und durchgängige Prozessdaten.

Während viele Digitalisierungsprojekte auf Einzellösungen und proprietäre Formate setzen, rückt ein neues Verständnis in den Vordergrund: Daten müssen übergreifend nutzbar sein – von der Feldgeräteebene bis zur Unternehmens-IT. Hier kommt der standardisierte digitale Zwilling ins Spiel. Mit der Asset Administration Shell (AAS), einem von der Industrial Digital Twin Association (IDTA) entwickelten Industriestandard, erhalten industrielle Assets eine standardisierte, maschinenlesbare Beschreibung in Form von Datenformat, Schnittstellen und Semantik. Diese ist damit über Systemgrenzen hinweg verständlich – unabhängig vom Hersteller. Verschiedene IDTA-Mitglieder bringen dabei praxisnahe Perspektiven aus der Automatisierungstechnik in die Entwicklung des Standards ein.

Die AAS beschreibt die Eigenschaften, Fähigkeiten und Zustände eines Assets – modular aufgebaut, anwendungsbezogen und kompatibel mit bestehenden Standards. Damit wird aus einem Gerät nicht nur eine Datenquelle, sondern ein vollständig eingebundener Bestandteil einer digitalen Prozesslandschaft.

Ziel des Konsortiums 'Digital Data Chain' ist es, einen durchgehender Informationsfluss entlang der industriellen Wertschöpfungskette zu schaffen.
Ziel des Konsortiums ‚Digital Data Chain‘ ist es, einen durchgehender Informationsfluss entlang der industriellen Wertschöpfungskette zu schaffen.Bild: Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG.

Digital Data Chain: Von der Komponente bis zur Anlage

Entscheidend für den Erfolg solcher Konzepte ist die Zusammenarbeit über Unternehmensgrenzen hinweg. Im Konsortium ‚Digital Data Chain‘ haben sich Anlagenbetreiber, Technologielieferanten und Dienstleister zusammengeschlossen, um dies zu ermöglichen. Das Ziel: ein durchgehender Informationsfluss entlang der industriellen Wertschöpfungskette. Basis dafür sind drei miteinander kombinierte Technologien und Themen. Erstens, die eindeutige Identifikation physischer Objekte gemäß IEC61406, etwa über QR-Codes oder RFID-Tags. Zweitens, strukturierte digitale Herstellerinformationen nach VDI 2770. Und drittens, sogenannte Information Exchange Platforms (IEP), auf denen diese Daten kontrolliert geteilt und abgerufen werden können. Daraus entsteht eine einheitliche Datenquelle, die Planung, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung abdeckt – unabhängig vom konkreten Einsatzort oder der Systemumgebung.

Stacked from 15 images. Method=B (R=8,S=4)
Stacked from 15 images. Method=B (R=8,S=4)Bild: Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG.

Von Brownfield bis Greenfield

Besonders relevant ist diese Entwicklung für Betreiber komplexer Anlagen – nicht nur bei Neubauten, sondern auch im Brownfield. Der Einstieg in standardisierte digitale Zwillinge erfordert dabei keinen vollständigen Systemaustausch. Geräte können mit Metalltags samt QR-Codes nachgerüstet werden. Informationen wie die letzte Kalibrierung, verfügbare Ersatzteile oder Servicenummern stehen auf Knopfdruck bereit – mobil, mehrsprachig und aktuell.

Bei neuen Anlagen lassen sich Geräte bereits mit vollständigem Digital Nameplate ausstatten. Nutzer profitieren von einer sauberen digitalen Datenstruktur, die sich direkt in bestehende Systeme integrieren lässt. Das reduziert Schulungsaufwände, verbessert die Dokumentation und schafft Prozesssicherheit.

Aus Pflicht wird Potenzial

Mit dem digitalen Produktpass gewinnt die Standardisierung weitere Relevanz. Ab 2026 schreibt die EU diesen für bestimmte Produktgruppen – wie etwa Batterien – verbindlich vor. Ziel ist es, Informationen zu Reparierbarkeit, Wiederaufarbeitung und Recycling digital bereitzustellen.

Der digitale Zwilling birgt Potenzial für die Praxis – vorausgesetzt, er ist standardisiert, interoperabel und nahtlos in die Systemlandschaft eingebunden. Die Kombination aus IEC61406, VDI 2770 und AAS bildet – ergänzt durch weitere Standards – das Fundament dafür. Anlagenbetreiber profitieren von effizienteren Abläufen, kürzeren Reaktionszeiten, weniger ungeplanten Stillständen und einer skalierbaren Basis für durchgängige Fertigungsoptimierung.

Michael Riester
Bild: Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG.

Autor

Der Autor Michael Riester ist
Head of Research & Development bei der
Endress+Hauser GmbH+Co.KG.



  • Neues Institutsgebäude für das KIT

    Neues Institutsgebäude für das KIT

    Ab dem nächsten Frühjahr sollen die Arbeiten am InformatiKOM auf dem Campus Süd des Karlsruher Instituts für Technologie beginnen. Auf 10.000m² entstehen zwei Gebäude, in denen unterschiedliche Disziplinen zusammengebracht werden…

    mehr lesen: Neues Institutsgebäude für das KIT

  • Produktivere Mitarbeiter durch künstliche Intelligenz

    Produktivere Mitarbeiter durch künstliche Intelligenz

    Die große Mehrheit der im Rahmen einer IFS-Studie befragten Unternehmen plant, in KI-Technologien zu investieren. Davon erhoffen sie sich an erster Stelle Produktivitätssteigerungen der Belegschaft.

    mehr lesen: Produktivere Mitarbeiter durch künstliche Intelligenz

  • Datenschutz und Quantencomputing

    Datenschutz und Quantencomputing

    Im neuen Projekt ‘PQC4MED‘ arbeitet das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) gemeinsam mit mehreren Partnern an Verfahren daran, medizinische Daten durch updatefähige Systeme langfristig vor Attacken durch Quantencomputer zu…

    mehr lesen: Datenschutz und Quantencomputing

  • Anzeige
    Retarus beschleunigt Datenaustausch in der Produktion

    Retarus beschleunigt Datenaustausch in der Produktion

    Die Digitalisierungs- und Automatisierungslösungen von Retarus ermöglichen effiziente Abläufe ohne manuellen Aufwand oder Kompromisse bei der Datensouveränität

    mehr lesen: Retarus beschleunigt Datenaustausch in der Produktion

  • Arbeitsmarktbarometer legt zu

    Arbeitsmarktbarometer legt zu

    Das IAB-Arbeitsmarktbarometer ist im November gestiegen. Gegenüber dem Vormonat legte der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) um 0,5 auf 102,1 Punkte zu. Verbessert hat sich der Ausblick…

    mehr lesen: Arbeitsmarktbarometer legt zu

  • Holger Michalka wird Teil der MR-Geschäftsführung

    Holger Michalka wird Teil der MR-Geschäftsführung

    Von Rittal zu MR: Zum April nächsten Jahres stößt Holger Michalka zur Maschinenfabrik Reinhausen und übernimmt dort die Leitung des Geschäftsbereichs ‘Products und Operations‘.

    mehr lesen: Holger Michalka wird Teil der MR-Geschäftsführung

  • Rockwell Automation tritt ISA Global Cybersecurity Alliance bei

    Rockwell Automation tritt ISA Global Cybersecurity Alliance bei

    Der neu gegründete Zusammenschluss ISA Global Cybersecurity Alliance hat sich zum Ziel gesetzt, die IT-Sicherheit in industriellen Betrieben voranzutreiben.

    mehr lesen: Rockwell Automation tritt ISA Global Cybersecurity Alliance bei

  • Hildegard Müller wird neue VDA-Präsidentin

    Hildegard Müller wird neue VDA-Präsidentin

    Hildegard Müller ist neue Präsidentin des Verbandes der Automobilindustrie (VDA). Sie tritt die Nachfolge von Bernhard Mattes an, der sein Amt zum Jahresende aufgibt.

    mehr lesen: Hildegard Müller wird neue VDA-Präsidentin

  • Siemens und Qualcomm installieren erstes privates Standalone-5G-Netz im industriellen Umfeld

    Siemens und Qualcomm installieren erstes privates Standalone-5G-Netz im industriellen Umfeld

    Siemens und Qualcomm Technologies haben das erste eigenständige private 5G-Netz in einer realen industriellen Umgebung bei Nutzung des 3,7 – 3,8GHz-Frequenzbandes implementiert.

    mehr lesen: Siemens und Qualcomm installieren erstes privates Standalone-5G-Netz im industriellen Umfeld

  • Schutz gegen Urgent/11-Schwachstellen

    Schutz gegen Urgent/11-Schwachstellen

    Im Juli 2019 wurde die Entdeckung von elf Zero-Day-Sicherheitsschwachstellen bekannt gegeben, die das Echtzeitsystem Wind River VxWorks betreffen. Alle Geräte, auf denen VxWorks läuft, zu aktualisieren, ist oftmals nicht einfach…

    mehr lesen: Schutz gegen Urgent/11-Schwachstellen

  • Hilfe für den Mittelstand

    Hilfe für den Mittelstand

    Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz in der Produktion können Prozesse überwacht und Routinetätigkeiten übernommen sowie Entscheidungen unterstützt werden. Oft fehlt es Unternehmen allerdings noch an Fachwissen und die Erfahrung, um…

    mehr lesen: Hilfe für den Mittelstand

  • Switches und Router mit Cybersecurity-Funktionen

    Switches und Router mit Cybersecurity-Funktionen

    Die Anybus-Router und unmanaged und managed (Layer 2/Layer 3) Switches von HMS sind in einem Temperaturbereich von -40 bis +75°C einsetzbar. Mehrere Redundanz- und Cybersecurity-Funktionen sollen es Anwendern erlauben, zuverlässige…

    mehr lesen: Switches und Router mit Cybersecurity-Funktionen