Die Etikettiermaschinen von Bausch+Ströbel sind ein Beispiel für komplexe Mechanik. Bevor ein neues Modell in Serie geht, testen die Ingenieure des Herstellers von Abfüll- und Verpackungsanlagen für die Pharma- und Kosmetikindustrie das mechatronische Verhalten virtuell in einem digitalen Zwilling. So sehen sie etwa sofort, ob mechanische Komponenten miteinander kollidieren.
Damit die virtuelle Inbetriebnahme realistisch gelingt, braucht der digitale Zwilling alle Informationen über diese Einzelteile – etwa Maße, Material oder Eigenschaften. Allerdings bezieht Bausch+Ströbel mechanische, elektrische und pneumatische Komponenten von verschiedenen Herstellern. Die Informationen mussten die Ingenieure bisher etwa von Webseiten oder über die direkte Kommunikation mit dem Hersteller zusammentragen und zum Teil händisch in die Engineeringtools eingeben. Änderungen der Zulieferer an den Teilen bekamen die Ingenieure dann oft mit. „Bisher konnte fast jeder Lieferant Daten liefern, wie er wollte“, sagt Constantin Liepert, Presales und Business Development Consultant bei Siemens.
Vom Standard zur Norm
Die Verwaltungsschale überwindet diese Hürden. Die AAS (Asset Administration Shell) ist die Drehscheibe für den Datenaustausch. Der Konsortialstandard besteht aus mehreren Teilen und bildet die Grundlage für die Norm IEC63278 sowie für die Regulierung in der EU. Einige Beteiligte bei Normierung und Regulierung sind auch in der IDTA aktiv. Die aktive Beteiligung der Mitgliedsunternehmen als Industriepartner in den IDTA-Arbeitsgruppen unterstützt die Akzeptanz des Standards sowie die Qualitätsprüfung.
Das ist wichtig, weil im Design und Engineering eines Produkts Entscheidungen getroffen werden, die den gesamten Lebenszyklus des Produkts betreffen, über die Nutzung bis zur Reparatur und Recycling. „80 Prozent der Eigenschaften werden in dieser frühen Phase definiert“, sagt Prof. Dieter Wegener von Siemens, der als Sprecher in verschiedenen Arbeitskreisen bei ZVEI, DIN und BDI den digitalen Produktpass 4.0 auf Basis der Verwaltungsschale vorantreibt. Das hat auch erhebliche Auswirkungen auf den CO2-Fußabdruck. Die AAS enthält jeden noch so kleinen Beitrag zur CO2-Emission eines Einzelteils, die sich im Endprodukt bei der Herstellung und später im Betrieb aufsummiert.
In dem Use-Case bei Bausch+Ströbel haben die Partner gezeigt, wie die Daten aus den Verwaltungsschalen der Zulieferer unmittelbar in das Engineering einer Etikettiermaschine einfließen. Die Ingenieure erstellen damit u.a. Szenarien für die virtuelle Inbetriebnahme der Maschine, also eine Simulation der Mechatronik, in der die Ingenieure frühzeitig überprüfen können, ob beispielsweise bewegliche Teile zusammenstoßen, ob das SPS-Programm reibungslos funktioniert oder ob ein optischer Sensor den korrekten Erfassungsbereich hat.
Zulieferer können die Verwaltungsschale direkt aus dem Product-Lifecycle-Management-System (PLM) erzeugen – im Technologiedemonstrator war das Siemens Teamcenter. Der Maschinenbauer wiederum kann die Verwaltungsschalen seiner Zulieferer direkt in die Software integrieren.
Product Change Notification
Bei Bausch+Ströbel haben die Partner eine weitere Funktion erporbt: die Product Change Notification innerhalb von Siemens Teamcenter. Ändert sich etwas an dem Bauteil, wird diese Änderung automatisch über die AAS an das PLM-System übermittelt. Die Zeitersparnis beträgt bis zu 79 Prozent.
Einen weiteren Use-Case haben die Partner bei Engel, einem österreichischen Hersteller von Spritzgussmaschinen, evaluiert. Das Konzept wurde so erweitert, dass die Ingenieure mehrere AAS-Datenräume verschiedener Zulieferer in die PLM-Software einbinden können. Ein AAS-Datenraum ist vereinfacht gesagt ein Speicherort bzw. Server, in dem die Verwaltungsschalen eines Unternehmens abgelegt und bei Bedarf zugänglich sind. Ingenieure können zugleich auf die verschiedenen Datenräume bzw. Verwaltungsschalen zugreifen, die für die Konstruktion notwendig sind. Per Mausklick werden alle notwendigen Engineeringdaten herunterladen, im PLM-System integriert und für die weiteren Engineeringtools verwendbar. Die AAS-Produktänderungen werden im PLM-System angezeigt.
Bei Bausch+Ströbel nahm die Auswahl einer passenden komplexen Komponente sowie die Datensuche und -aufbereitung bisher 30 Tage oder mehr in Anspruch. Ein Grund dafür ist etwa, dass viele Zulieferer noch keine Verhaltensmodelle für ihre Bauteile anbieten. Sind die Daten in der Verwaltungsschale jedoch vollständig und an das PLM angebunden, verkürzt sich die Zeit auf zehn Tage, wie der Technologiedemonstrator gezeigt hat. Bei Engel würde sich der Zeitaufwand von durchschnittlich 28,5 Tagen auf 18 Tage reduzieren.
Immer mehr internationale Mitglieder
Die Möglichkeiten der AAS sprechen sich auch außerhalb Deutschlands herum. Die IDTA verzeichnet hier ein Wachstum an internationalen Mitgliedern. Constantin Liepert: „Die IDTA sorgt für eine schnelle Standardisierung, auch international. Weil deutsche Unternehmen Vorreiter sind, bringt ihnen das einen Wettbewerbsvorteil etwa bei neuen Geschäftsmodellen auf Basis der Verwaltungsschale.“
