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Dieselbe Sprache: Basis für den digitalen Zwilling legen

IoT Use Case - Neoception + ECLASS
7 Minuten Lesezeit
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Der Datenaustausch zwischen Maschinen und Software standortübergreifend und insbesondere das Thema des CO2-Fußabdrucks und des Product Carbon Footprints stehen derzeit im Fokus: Der EU Green Deal hat das Ziel, den Energieverbrauch und die Emissionen pro Produkt zu erfassen. Diese Regelungen betreffen nicht nur große Unternehmen in Europa, sondern auch kleine und mittelständische Unternehmen (KMU).

Die Partner Neoception und ECLASS, der ISO-konforme und weltweit einzige merkmalsbasierte Klassifikationsstandard für Produkte und Dienstleistungen, bieten bereits Lösungen für diese Herausforderungen.

Die Herausforderung: Hohe Engineering-Aufwände und der Bedarf, Maschineninformationen digital verfügbar machen

In der menschlichen Sprache sind Dialekte und unterschiedliche Ausdrucksweisen Alltag. „Das unterschiedliche Verständnis von Sprache und Bezeichnung erlebe ich als Baden-Württemberger bei jedem Besuch in Köln aufs Neue“, erklärt Artur Bondza, Head of Product Information & Content Management bei Pepperl+Fuchs und Führungskreismitglied des ECLASS e.V. in Anspielung auf die sehr verschiedenen deutschen Dialekte.

Doch wenn Maschinen und Softwaresysteme miteinander kommunizieren, ist eine einheitliche, standardisierte Sprache essenziell für einen reibungslosen Arbeitsablauf. Denn Ungenauigkeiten sorgen für Geschäftshemmnisse und können sich als Kostentreiber erweisen. Uneinheitliche Benennung und die verschiedenen Klassifikationen, beispielsweise von Ersatzteilbeständen, aber auch Maschinen- und Anlagen in verschiedenen Standorten der Unternehmen in Europa und Asien, sind ein häufiges Problem. ECLASS ist Teil des Sprachkonzepts für Industrie 4.0. Zur Sprache gehören grundsätzlich drei Komponenten: Protokoll, Nachrichtenformat und Vokabular. Letzteres ist ECLASS und damit ein wichtiger Bestandteil der Sprache für Industrie 4.0.

Neoception wurde 2017 als IT-Beratungshaus von der Pepperl+Fuchs Gruppe gegründet und hat sich zu einem relevanten IT-Dienstleister für die Gestaltung der digitalen Prozessoptimierung im industriellen Umfeld entwickelt. Neoception unterstützt Kunden mit seiner Prozessberatung, Produkte und Systeme mit der digitalen Welt zu verbinden. Das Mannheimer Unternehmen ermöglicht es hier beispielsweise, Produktbeschreibungen und Dokumentationen digital abzubilden und Anwendern über QR-Codes komfortabel verfügbar zu machen: Das Digitale Typenschild umgesetzt mit der Verwaltungsschale stellt alle relevanten Informationen inklusive Zertifikate und Dokumentationen in standardisierter Form digital zur Verfügung – über alle Lebenszyklusphasen hinweg, beginnend bei der Inbetriebnahme, dem Betrieb über die Wartung und den Service bis hin zur Außerbetriebnahme. Noch einmal tiefer betrachtet: Es gibt beispielsweise ein separates standardisiertes Teilmodell rein für die Dokumentation entsprechend der VDI 2770. Nicht alles ist im Teilmodell Digitales Typenschild enthalten. Alle Informationen sind aber Teil der Verwaltungsschale. Um weitere Produktinformationen ergänzt wird das Digitale Typenschild zum „Digital Product Passport“. Entwickelt wurde es von der Organisation IDTA gemeinsam mit ihren Mitgliedern. 

Um den Product Carbon Footprint zu erfassen, hat der ECLASS e.V. sämtliche EU-Gesetzestexte sowie nationale Vorschriften analysiert. Denn Unternehmen müssen herausfinden, wie sie ihre Produkte digital mit Informationen ausstatten können, um den Product Carbon Foot Print zu liefern. Diese Anforderungen haben massive Auswirkungen. Ein Beispiel ist der Produktionsstandort: Wird ein Produkt in China statt in Europa hergestellt, hat dies unterschiedliche CO2-Intensitäten. Werden Produkte per Flugzeug oder Schiff transportiert, entstehen weitere Emissionen. Auch der Einsatz von Ökostrom während der Produktion ist ein wichtiger Punkt. Diese Faktoren müssen berücksichtigt und standardisiert werden, um Produkte vergleichen zu können. Um Produkten die dafür nötigen Informationen und Merkmalen mitliefern zu können, bedarf es einer einheitlich aufbereiteten, international gültigen Datenstruktur. Zu den Anforderungen der Industrie gehört es, auf etablierte Normen zu setzen, die von Gremien wie DIN, DKE, ISO oder IEC erlassen wurden. Der Gesetzgeber verlangt Umweltinformationen und die Industrie 4.0 benötigt ein digitales Typenschild und zukünftig den digitalen Produktpass, der transparent die Eigenschaften des Produkts digital zusammenfasst. Hierfür arbeitet die EU derzeit an einem Gesetzentwurf. 

Zur Erklärung der heutigen Herausforderung “Datenstruktur“ ein anschauliches Beispiel: Eine in China lebende Person A legt eine Excel-Tabelle an und trägt einige Merkmale einer Maschine, wie beispielsweise Typbezeichnung, Typenschild Produktinformationen, Krafteinheiten, kWh und die Temperaturen, in einzelne Spalten ein. Person B befindet sich in Frankreich und möchte die Informationen aus dieser Tabelle nutzen, um den CO2-Fußabdruck über den Energieverbrauch für ein spezielles Produkt zu ermitteln. Allerdings werden die entsprechenden Merkmale in China und in Frankreich unterschiedlich benannt. Die Herausforderung ist es daher nun, alle Spaltenüberschriften zu vereinheitlichen – bei 45.000 Produktklassen und mehr als 19.000 Merkmalen eine Menge Arbeit!

Thorsten Kroke, Geschäftsführer der ECLASS e.V. sagt in Folge 101 des IoT Use Case Podcasts: „Das lässt sich ich in einer Excel-Tabelle und einem Datenblatt nicht mehr abbilden. Für die Vielfalt an Produkten, die die europäische Industrie herstellt, da braucht es Software.“

Genau diese Challenge haben Neoception und ECLASS als Partner gelöst: Wie mache ich aus den Excel-Daten IoT-Daten? Welche weiteren Mehrwerte kann aus den Daten noch erhoben werden und mit welchen Use Cases? Und was ist zu beachten?

Zu berücksichtigen ist beispielsweise, dass ein Produkt auch ein Vorprodukt für andere Produkte in der Wertschöpfungskette sein kann, beispielsweise eine Schraube in einem Auto. Hier ergeben sich bereits Zusammenhänge zwischen den CO2-Emissionen der verschiedenen Produkte. Daher ist die Einführung einer standardisierten Methode zur Erfassung und Bewertung des CO2-Fußabdrucks ein wichtiger Schritt in Richtung einer klimafreundlichen Wirtschaft. Unternehmen müssen dafür ihre Produktionsprozesse überdenken, um die Ziele des EU Green Deals zu erreichen.

Die Lösung: Semantisch angereicherte Software-Templates von Neoception mit ECLASS

Eine globale Initiative

ECLASS ist ein branchenübergreifender, ISO/IEC-normenkonformer Datenstandard, der als einziger weltweit anerkannt ist. Er dient dazu, Produkte und Dienstleistungen eindeutig zu beschreiben bzw. zu klassifizieren. Auf diese Weise lassen sich Produktdaten, Merkmale und weitere Informationen in einer einheitlichen Datenstruktur multilingual aufbereiten und international zwischen Herstellern und Kunden austauschen.

Auf diesem Standard aufbauend bietet der ECLASS-Partner Neoception seine Lösungen und Dienstleistungen an.

Neoception, Mitglied in der Organisation IDTA, hat für seine Kunden eine Lösung entwickelt, einen Automatismus, um Produktdaten aus Bestandssystemen in standardisierte Vorlagen zu transformieren und diese nutzbar zu machen. Wie die Datenaufnahme erfolgt, erklärt Alaettin Dogan, Technical Consultant bei Neoception: „Bei  unseren Kunden existieren die Daten bereits. Sie sind jedoch noch nicht nutzbar, da sie sich in gewissen proprietären ‚Datensilos‘ befinden. Im Prinzip brechen wir mit unserer Lösung diese Silos auf und machen die Daten in einer standardisierten Form für alle nutzbar.“

Zu diesem Zweck verfügt Neoception über Templates, die beispielsweise ein Asset als Produkt strukturell beschreiben. Neben den Assets werden Werte zu diesen Datenstrukturen benötigt, die in den Bestandssystemen der Kunden liegen.

Neoception führt ein Mapping zwischen diesen Strukturen und den dazugehörigen Werten durch – unter Einsatz von ECLASS: „Als Template verwenden wir die Verwaltungsschale. Diese besteht aus Submodellen, die verschiedene Aspekte eines Assets beschreiben – beispielsweise Typenschild, technische Daten, Dokumente und so weiter“, erklärt Dogan.

Diese Aspekte verfügen über Bezeichnungen, die allerdings nicht global eindeutig sind. Um dies zu beheben, existiert das Attribut „Semantic Identifier“. Mit dessen Hilfe wird das Mapping durchgeführt. „Was sich einfach anhört, ist in Wirklichkeit ein sehr komplexer Prozess. Denn neben dem Semantic Identifier gehören da noch viele weitere Kontext-Informationen dazu“, sagt Dogan. Die mit ECLASS semantisch angereicherten Merkmale können auf die Daten in Kundensystemen gemappt werden und anschließend in standardisierter Form für unterschiedliche Use Cases zur Verfügung gestellt werden.

Die Neoception-Lösung ermöglicht es, verschiedenste Kundensysteme mit einzubinden. Der Vorteil: Die Daten werden erst dann zu einer Verwaltungsschale transformiert, wenn sie tatsächlich benötigt werden. Dogan: „Erst zu diesem Zeitpunkt wird das Ganze zusammengesetzt und bildet dann die Datenbasis. Darauf aufbauend kann man verschiedenste Use Cases laufen lassen.“

Das Ergebnis: Ressourceneinsparungen und Wettbewerbsvorteile durch Standardisierung

ECLASS ermöglicht den Datenaustausch als digitale Semantik und sorgt durch „saubere“ Daten für massive Zeit- und Geldeinsparungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. „Gerade wenn ganz kleine Komponenten, wie ein einfacher Sensor, verkauft werden, lässt sich dank des digitalen Typenschilds gleichzeitig sehr viel Papier und Plastik einsparen, das nicht mehr mitgeliefert werden muss. Auf diese Weise lassen sich bereits viele Ressourcen, Energie und somit CO2 einsparen“, sagt Alaettin Dogan.

Auf dem Weg zum Digital Twin ist die standardisierte Datenbereitstellung der erste Schritt. Thorsten Kroke hält Bedenken vor Standardisierung, die in einigen Unternehmen herrsche, für unbegründet. Im Gegenteil: „Firmen, die sich aktiv an der Standardisierung beteiligen, schaffen sich Wettbewerbsvorteile vor ihren Wettbewerbern, da sie wissen, was in einen bestimmten Standard fließt und was nicht, und können dies mitbestimmen.“

In Anwendung

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