Durch den Einsatz digitaler Technologien hat die Chemieindustrie in den vergangenen Jahren bereits erhebliche Fortschritte erzielt: Anlagen wurden optimiert, die Produktion gesteigert und Kosten gesenkt. Was aber noch fehlt, ist eine einheitliche digitale Ökosystem-Infrastruktur. Hier kommen standardisierte digitale Zwillinge ins Spiel, die physische und digitale Welt miteinander verknüpfen und die Simulation, Überwachung und Optimierung von Prozessen in bisher unerreichter Präzision ermöglichen. Bislang sind digitale Zwillinge jedoch noch nicht standardisiert – das muss sich ändern.
Digital Data Chain – Teamarbeit statt Einzelkämpfer
Auch in diesem Jahr sieht sich die chemische Industrie mit gewaltigen Herausforderungen konfrontiert. Hohe Energiekosten und volatile Verfügbarkeiten dominieren die Schlagzeilen, während altbekannte Probleme wie Fachkräftemangel, Bürokratie und strenge regulatorische Vorgaben weiterhin bestehen. Gleichzeitig wächst der Druck, nachhaltiger zu agieren und dennoch profitabel und wettbewerbsfähig zu bleiben, wodurch erneut die Digitalisierung in den Fokus rückt.
Doch anstatt wie bislang vor allem einzelne Prozesse digitaler umzusetzen, steht nun das Große und Ganze im Mittelpunkt: ein einheitliches digitales Ökosystem. Dabei ist heute mehr denn je Zusammenarbeit gefragt, denn vom Austausch technischer Informationen und Daten profitieren alle: die Anlagenbetreiber, die Service Provider und die Hersteller von Maschinen. Dadurch sind alle Beteiligten in der Lage, die Komponenten für die Prozessindustrie. Betriebsabläufe und Prozesse höher automatisiert und damit effizienter zu gestalten. Beispielsweise können so Daten zur Maschinenleistung und zum Wartungsbedarf in Echtzeit ausgetauscht werden, was Ausfallzeiten minimiert und die Lebensdauer der Maschinen verlängert. Zudem wird die Integration neuer Komponenten in bestehende Systeme erleichtert, da alle auf denselben Daten- und Kommunikationsprotokollen aufbauen. Dadurch können Innovationen schneller implementiert und Skaleneffekte erzielt werden.
Damit dieser Prozess funktionieren kann, bedarf es Standards und Technologien für den Informationsaustausch zwischen allen Partnern. Genau diese haben Anlagenbetreiber der Prozessindustrie, Technologielieferanten und Anbieter von technischen Dienstleistungen für Anlagenbetreiber gemeinsam erarbeitet. Auch Endress+Hauser gehört zu dem sogenannten Digital Data Chain Konsortium, das sich zum Ziel gesetzt hat, die vollständige digitale Datenkette vom Hersteller bis zum Anlagenbetreiber zu etablieren. Dabei verbindet es drei wesentliche Technologien: die automatische Identifikation von physischen Objekten gemäß IEC 61406, digitale Herstellerinformationen nach VDI 2770 und digitale Informationsaustauschplattformen, bekannt als Information Exchange Platform (IEP). Diese Kombination ermöglicht einen harmonisierten Ansatz zur automatisierten Identifikation von Objekten in Arbeitsprozessen sowie zum automatisierten Zugriff auf Informationen zu diesen Objekten.
Der digitale Produktpass als Treiber für einen Standard
Spätestens mit der Etablierung des digitalen Produktpasses wird ein Standard unverzichtbar. Mit einem mobilen Endgerät wie einem Smartphone oder Tablet sollen Anwender künftig mit nur wenigen Klicks umfassende Informationen zu einem Produkt erhalten. Das jüngste Beispiel ist dabei die neue EU-Batterieverordnung, die als erste den digitalen Produktpass vorschreibt. Obwohl Produktinformationen, Zertifikate, Bedienungsanleitungen sowie Daten zur Reparierbarkeit, Wiederaufarbeitung und Recycling bereits verfügbar sind, scheitert der sektorenübergreifende Austausch oft an der Vielzahl unterschiedlicher Akteure und der fehlenden Standardisierung.
Effiziente Integration und Datenverwaltung
Die digitale Infrastruktur eines Unternehmens ist meist sehr komplex, da es eine Vielzahl vernetzter Geräte, unterschiedliche Kommunikationsprotokolle und die Notwendigkeit einer nahtlosen Integration über verschiedene Bereiche hinweg umfasst. Die Verwaltung dieses komplexen Netzwerks stellt hohe Anforderungen an die Interoperabilität der Daten, die Sicherheit und die Entscheidungsfindung in Echtzeit. Damit alle anlagen-, produkt-, prozess- und systembezogenen Daten strukturiert, herstellerübergreifend und branchenneutral zusammengeführt werden können, braucht es einen Standard. Die Implementierung ermöglicht dann beispielsweise den sofortigen Zugriff auf die Telefonnummer des letzten Servicetechnikers, die Demontageanleitung, die Übergabedokumentation oder das Kalibrierzertifikat. Zudem dient ein standardisierter Datenaustausch Anwendungsfällen in Engineering und Simulation. Diese Fähigkeit ermöglicht effiziente End-to-End-Lösungen in diesen Bereichen.
Asset Administration Shell – die Implementierung des standardisierten Digitalen Zwillings
Damit der Datenaustausch entlang der Wertschöpfungskette erleichtert wird, braucht es einerseits den verstärkten Einsatz von digitalen Zwillingen und andererseits ein gemeinsames Verständnis aller Beteiligten in Industrie, Verbänden und Forschung. Aus diesem Grund wurde die Industrial Digital Twin Association (IDTA) gegründet. Diese versteht sich als eine leistungsstarke Allianz, die die Zukunft des digitalen Zwillings aktiv und innovativ gestaltet und bei der zahlreiche Spitzenadressen der Industrie Mitglied sind. Das wichtigste Instrument in der Arbeit der IDTA ist die Verwaltungsschale, auch „Asset Administration Shell“ (AAS) genannt – eine standardisierte Beschreibung des Verhaltens und der Fähigkeiten eines Assets für Kommunikation und Interaktion. Die Verwaltungsschale dient dabei definierten Anwendungsfällen auf der Kundenseite, ist interoperabel in Bezug auf Datenformate, Schnittstellen und Semantik, basiert auf bestehenden oder neu geschaffenen Standards und bildet den gesamten Lebenszyklus eines Assets ab. Sie ermöglicht es, Daten aus verschiedenen Quellen in den digitalen Zwilling zu integrieren und bietet damit eine einheitliche Basis für die Kommunikation und Interaktion zwischen unterschiedlichen Systemen und Akteuren.
Auch Endress+Hauser ist aktives Mitglied der Industrial Digital Twin Association (IDTA). Im eigenen Unternehmen setzt Endress+Hauser bereits digitale Zwillinge in Form von digitalen Typenschildern ein. Dabei handelt es sich um eine technologische Weiterentwicklung des herkömmlichen Typenschilds, das alle erforderlichen Informationen und Kennzeichnungen für den sicheren Einsatz und die Wartung von Produkten in digitaler Form liefert. Über QR-Codes oder RFID-Tags nach IEC 61406, die auf den Produkten angebracht sind, können diese Informationen weltweit und jederzeit abgerufen werden. Damit ist der Grundstein gelegt, um später – wenn der Standard im Einsatz ist – den Datenaustausch zu revolutionieren.
Text- und Bildquelle: Endress+Hauser
