"Irrtümlich wird der Begriff digitales Typenschild auch für den QR-Code, und dem darin enthaltenen eindeutigen Identifier verwendet." Kai Garrels, Plattform Industrie 4.0"Irrtümlich wird der Begriff digitales Typenschild auch für den QR-Code, und dem darin enthaltenen eindeutigen Identifier verwendet." Kai Garrels, Plattform Industrie 4.0 – Bild: Plattform Industrie 4.0 
Dr. Stefan Schork – Bild: ZVEI e.V. 
Bild: TeDo Verlag GmbH 
Dr. Christian Mosch – Bild: IDTA
Was sind die Hauptziele Ihrer Organisation im Bezug auf das digitale Typenschild bzw. den digitalen Zwilling und worin unterscheiden sie sich in Ihrer Arbeit von anderen Vereinigungen auf diesem Gebiet?
Dr. Christian Mosch, IDTA: Die Industrie stand die letzten Jahre vor der großen Herausforderung, digitale Zwillinge zwischen den Unternehmen der Wertschöpfungskette interoperabel zu machen. Viele Lösungsanbieter proklamieren für sich, den digitalen Zwilling anzubieten. Aber können die Informationen darin miteinander ausgetauscht werden? Meist nicht, denn sie fokussieren auf bestimme Anwendungsfälle. Mit dieser Aufgabe hat sich bis zur Gründung der IDTA noch keine Vereinigung beschäftigt und vor diesem Hintergrund wurde die IDTA gegründet.
Ergänzend kam hinzu, dass sich bereits in der Vergangenheit im Umfeld der Plattform Industrie 4.0 eine Technologie entwickelt hat, die heute als Verwaltungsschale oder auch Asset Administration Shell (AAS) bekannt ist. Die AAS ist dabei als digitaler Zwilling für Industrie 4.0 zu verstehen.
Der erste Anwendungsfall, der den Nutzen von interoperablen Zwillingen aufzeigen konnte, war das digitale Typenschild. Die Rolle der IDTA darin ist es, erster Ansprechpartner für die AAS zu sein, diese zu pflegen, weiterzuentwickeln, international bekannt und anwendbar zu machen.
Ekrem Yigitdoel, Open Industry 4.0 Alliance: Wir verfolgen mit der Open Industry 4.0 Alliance im Bereich des digitalen Typenschilds bzw. des digitalen Zwillings mehrere Ziele. Ein zentrales Anliegen ist die Erarbeitung von Potenzialen gemeinsam mit und für unsere Mitglieder, wie es z.B. beim Digital Product Passport (DPP) realisiert wird. Dabei treiben wir für unsere Mitglieder die Transformation von Produkten und Services durch die Bereitstellung von Guidelines, Referenzarchitekturen und Ergebnissen aus den Arbeitsgruppen an. Für Endanwender ist unser Ziel, verschiedene Standards zusammenzuführen, um die Digitalisierung in der produzierenden Industrie koordiniert und im Multi-Vendor-Umfeld voranzutreiben.
Der Unterschied zu anderen Vereinigungen ist, dass wir auf Arbeitsgruppen und Technologieprojekte als Wegbereiter für Pilot-Implementierungsprojekte setzen, die sicherstellen, dass entwickelte Guidelines und Standards in realen Umgebungen validiert und implementiert werden. Wir legen großen Wert auf die Verstetigung durch Projekte und Implementierungen, sodass erarbeitete Richtlinien nicht nur theoretisch bleiben, sondern auch praktisch genutzt werden.
Kai Garrels, Plattform
Industrie 4.0: Vorab halte ich eine Begriffsklärung für sinnvoll.
- Die Plattform Industrie 4.0 hat die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, AAS) als konkrete Implementierung eines digitalen Zwillings entwickelt, sie ist interoperabel, international standardisiert (IEC663278), und bildet die Grundlage für viele Lösungen im Kontext der Plattform Industrie 4.0
- Das digitale Typenschild ist eine Sammlung von Informationen (Teilmodell der Verwaltungsschale), dass wesentliche Informationen über ein Produkt enthält – wie auf einem ‚echten‘ Typenschild.
- Irrtümlich wird der Begriff ‚digitales Typenschild‘ auch für den QR-Code, und dem darin enthaltenen eindeutigen Identifier verwendet. Dieser QR-Code und der Produkt-Identifier sind in der IEC61406 unter dem Begriff ‚Identification Link‘ standardisiert.
Die Arbeitsgruppe ‚Referenzarchitekturen und Standards‘ in der Plattform Industrie 4.0 entwickelt diese Konzepte weiter, fördert die Standardisierung, und unterstützt gemeinsam mit der IDTA Anwender beim Einsatz dieser Konzepte.
Dr. Stefan Schork, ZVEI: Das Hauptziel des ZVEI und der Elektro- und Digitalindustrie ist es, die Digitalisierung der Industrie, Wirtschaft und Gesellschaft zu fördern um insbesondere auf eine Effizienzwende hinzuarbeiten. Das digitale Typenschild und der digitale Zwilling unterstützen hierbei, in dem Produktinformationen digital verfügbar gemacht werden können, so dass einerseits der Einsatz von Papier reduziert werden kann und andererseits viele Prozesse automatisiert und effizienter gestaltet werden können. Unsere Arbeit bewegt sich dabei stark im politischen und regulatorischen Umfeld, sodass diese digitalen Technologien auch rechtssicher eingesetzt werden können. Zudem setzen wir uns insbesondere auf politischer Ebene dafür ein, dass Unternehmen stets selbst über die Art und den Einsatz digitaler Technologien entscheiden, ohne Abhängigkeiten von Dritten zu schaffen.
Wie greifen der digitale Zwilling, die Verwaltungsschale (AAS), der Digital Product Pass und das digitale Typenschild ineinander bzw. an welchen Stellen unterscheiden sie sich?
Dr. Christian Mosch, IDTA: Die AAS gibt eine standardisierte Softwarestruktur für digitale Zwillinge vor, die auch gleichzeitig über standardisierte Schnittstellen angesprochen werden kann. In der AAS werden die Inhalte zu den Produkten beschrieben und verwaltet, die digital in ihrem digitalen Zwilling abgebildet werden sollen. Dazu gehören auch Informationen, die sonst auf einem Typenschild stehen. Diese Informationen werden dann in dem Teilmodell digitales Typenschild strukturiert.
Auch weitere Informationen, wie der Product Carbon Footprint, entsprechende Dokumentationen und Zertifikate, Kontaktinformationen der Wertschöpfungspartner oder Simulationsdaten, können in einzelnen, dafür gestalteten Teilmodellen abgebildet werden. Da mit diesen Teilmodellen Informationen beschrieben werden, die entlang des Lebenszyklus eines Produkts relevant sind, bietet sich die AAS als digitale Lebenslaufakte eines Produktes an. Und damit ist sie auch der ideale Standard zur Umsetzung des digitalen Produktpasses. Diese Position wird auch von den Verbänden Bitkom, VDMA und ZVEI getragen, die sich auf politischer Ebene für die AAS als Kernstandard des Digitalen Produktpasses stark machen.
Dr. Stefan Schork, ZVEI: Der Begriff digitaler Zwilling ist als Überbegriff für die digitale Abbildung realer Dinge, z.B. Produkte oder Systeme, zu verstehen. Diese Abbildung erfolgt beispielsweise in Form von 3D-Modellen, Simulationsmodellen oder wie im Fall der Verwaltungsschale, als Informationsmodell. Die Verwaltungsschale ermöglicht dabei, Produktinformationen in anwendungsfallbezogenen Teilmodellen zusammenzufassen, sodass sich eine semantisch eindeutige Struktur ergibt. Diese eindeutige Struktur führt dazu, dass Produktinformationen einheitlich beschrieben werden können und somit maschinenlesbar vorliegen. Durch die Nutzung standardisierter Teilmodelle können somit Produktinformationen über Systemgrenzen hinweg, z.B. zwischen Unternehmen, geteilt und automatisiert verwendet werden.
Das digitale Typenschild hingegen fokussiert sich auf die eineindeutige Identifikation eines Produkts. Hierbei wird eine weltweit eindeutigen URI (Internetadresse) eingesetzt, die beispielsweise als QR-Code oder RFID-Tag am Produkt angebracht werden kann. Über diese URI kann einerseits die Produkt-Website abgerufen werden, auf der die verschiedenen Produktinformationen zu finden sind, andererseits kann diese URI mit der Verwaltungsschale des Produkts verknüpft werden, so dass auch diese direkt verfügbar ist.
Der digitale Produktpass wiederum beschreibt ein regulatorisches Werkzeug der EU, das insbesondere die Kreislaufwirtschaft in Europa fördern soll. Aktuell ist dabei zwar noch unklar, welche Produktinformationen verpflichtend enthalten sein müssen, jedoch erfüllen das digitale Typenschild und die Verwaltungsschale bereits die bekannten Anforderungen für die technische Umsetzung des digitalen Produktpasses. Entsprechend setzt sich der ZVEI dafür ein, dass die bereits etablierten Standards zur Identifikation von Produkten und zum Bereitstellen von Produktinformationen auch seitens der Regulatorik zur Umsetzung des digitalen Produktpass von Unternehmen herangezogen werden können. Mit DPP4.0 – dem digitalen Produktpass 4.0 – zeigen wir eine entsprechende Umsetzung.
Ekrem Yigitdoel, Open Industry 4.0 Alliance: Der digitale Zwilling ist ein überladener Begriff und steht für viele unterschiedliche Aspekte, wobei es im Kern um die digitale Repräsentation eines Assets geht. Die Verwaltungsschale (AAS) ist ein standardisierter, nach IEC63278-1:2023 normierter, digitaler Zwilling. Sie besteht aus verschiedenen Teilmodellen, wobei das digitale Typenschild (Digital Name Plate (DNP)) eines der grundlegenden ist. Es stellt die Basis für die Asset-Informationen dar und liefert Typenschildinformationen digital interoperabel und semantisch klar definiert. Die Anforderungen an einen Digital Product Pass (DPP) können durch die AAS erfüllt werden. Hierfür werden neben dem Teilmodell Digital Nameplate noch weitere benötigt werden, die aber noch nicht spezifiziert sind und sich je nach Branche in ihrer Ausprägung unterscheiden werden. Der DPP wird durch die Ecodesign for Sustainable Product Regulation (ESPR) eingeführt und ist eine digitale Identitätskarte die relevante Informationen zu Produkten, Komponenten und Materialien enthält.
Der Vorteil bei der Verwendung der AAS als Basis für den DPP ist, dass die Unternehmen hierdurch nicht nur regulatorische Vorgaben erfüllen, sondern zudem durch den Aufbau der AAS-Infrastruktur die Basis für neue digitale Mehrwerte und Geschäftsmodelle erschließen.
Kai Garrels, Plattform Industrie 4.0: Die Geschichte lässt sich am besten so erzählen: Produkte werden mit einem QR-Code versehen, der auf die Veraltungsschale verweist. Dort sind Informationen abgelegt, die für den Austausch zwischen Geschäftspartnern vorgesehen sind. Auf diese Weise können mehrere Unternehmen standardisiert Informationen über ein Produkt oder Asset austauschen, ohne dass sie vorher bilaterale Vereinbarungen treffen müssen. Jeder kann den Inhalt der Verwaltungsschale unmittelbar interpretieren, da die Inhalte in einem standardisierten Format vorliegen, und auch die Bedeutung der Inhalte klar definiert ist (semantische Kennzeichnung).
Dieses Prinzip wurde von der EU in der neuen Ökodesignverordnung aufgegriffen: dort wird ein QR-Code auf dem Produkt gefordert, der zu einem Datensatz führt, in dem Informationen über das Produkt abgelegt sind, z.B. Informationen zur Zirkularität des Produktes. Mit dem Identification Link und Verwaltungsschale lassen sich diese Forderungen erfüllen.
Wie marktreif sind die verschiedenen Ansätze bzw. Konzepte bereits? Welche Vorteile kann der (mittelständische) Anwender heute schon nutzen?
Dr. Christian Mosch, IDTA: In der IDTA haben wir dazu eine Sammlung an Industrielösungen zusammengestellt, die sich auf unserer Internetseite wiederfindet. Heute sind bereit 32 Softwarelösungen mit AAS als Kerntechnologie verfügbar – 21 davon sind industrietauglich – und die Zahl wächst kontinuierlich. Diese Lösungen unterstützen die mittelständischen Anwender in unterschiedlichen Dimensionen. Von der Erstellung der AAS für die eigenen Produkte bis hin zur Integration der AAS in der gesamten eigenen IT-Infrastruktur. Auch die Beratungsleistungen haben am Markt zugenommen. Das Angebot ist also nicht auf ein bestimmtes Thema oder einen bestimmten Zielmarkt beschränkt. Wir werden in diesem Feld in Zukunft ein rasantes Wachstum erleben.
Dr. Stefan Schork, ZVEI: Sowohl das digitale Typenschild als auch die Verwaltungsschale sind bereits heute durch entsprechende IEC-Standards (EN IEC61406 und IEC63278) beschrieben und können von Unternehmen eingesetzt werden. Insbesondere das digitale Typenschild kann dabei bereits heute dazu eingesetzt werden, um auf einen Teil der Papierdokumentation zu verzichten und Kunden generell den Zugang zu Online-Informationen zu ermöglichen. Ersteres wird dabei auch durch neue bzw. überarbeitete Richtlinien und Verordnungen, wie die Maschinenverordnung, unterstützt, da hier das digitale Bereitstellen von Produktinformationen und Dokumentationen bereits berücksichtigt und rechtlich ermöglicht wird. Auch die Verwaltungsschale kann bereits eingesetzt werden, einerseits um interne Prozesse zu strukturieren und zu vereinfachen und andererseits, um Kunden auch maschinenlesbare Informationen zum jeweiligen Produkt zur Verfügung zu stellen.
Ekrem Yigitdoel, Open Industry 4.0 Alliance: Die Marktreife der verschiedenen Ansätze und Konzepte im Bereich des digitalen Zwillings, der Verwaltungsschale (AAS), des Digital Product Pass (DPP) und des digitalen Typenschilds (DNP) hat in den letzten Jahren signifikante Fortschritte gemacht. Diese Fortschritte sind maßgeblich durch die zunehmende Kommunikation von Standards und die begleitenden Implementierungen vorangetrieben worden.
Ein Beispiel für die Demonstration der Interoperabilität und praktischen Anwendbarkeit ist die OI4 Follow The Twin Challenge (FTTC). Diese Initiative zielt, ebenso wie Manufacturing-X und Factory-X, darauf ab, die Marktreife und Akzeptanz zu erhöhen. Sie legen besonderen Wert darauf, Use Cases abzubilden, um etwaige Lücken, wie fehlende Teilmodelle, zu identifizieren und zu schließen sowie ein interoperables Zusammenspiel im Ökosystem sicherzustellen.
Die zunehmende Anzahl von Produkten und Services unserer Mitgliedsfirmen, wie Mnestix, Twinsphere, AAS.TwinEngine und AASSuite sind ein guter Indikator für die Marktbereitschaft dieser Konzepte. Derzeit bieten die vorhandenen Möglichkeiten der AAS und des digitalen Zwillings noch keine umfassende Möglichkeit, komplexe Business Cases abzubilden. Daher ist eine abgestimmte Weiterentwicklung bestehender Teilmodelle und die Definition neuer standardisierter Teilmodelle notwendig, um eine qualitative Integration zu erreichen.
Kai Garrels, Plattform Industrie 4.0: Identification Link und Verwaltungsschale sind in der IEC standardisiert, und werden bereits heute von vielen Firmen eingesetzt. Insbesondere der Identification Link ist schon heute auf sehr viele Produkten zu sehen. Viele Unternehmen – auch mittelständische – haben bereits Portale für Produktdaten in Betrieb, die auf der AAS basieren und so standardisierte Pakete von Produktdaten liefern. Diese können dann leicht z.B. in Engineering-Tools integriert und verarbeitet werden. Die Technologie ist jung, und sie verbreitet sich schnell in kommerziellen Lösungen. Wo verabschiedete IEC-Standards noch nicht vorliegen, können die veröffentlichten IDTA-Spezifikationen als Grundlage verwendet werden.
Welche Schritte sind als nächstes geplant und wie sieht die weitere Roadmap aus?
Dr. Christian Mosch, IDTA: Unsere Stärke in der IDTA ist die Community. Sie leistet sehr gute Arbeiten in der Weiterentwicklung des AAS-Standards und der Gestaltung neuer Teilmodelle. Gleichzeitig bekommen wir aus dieser Community eine ganze Reihe an Wünschen und Anforderungen zugetragen. Hierzu zählen die Unterstützung im Aufbau von AAS-Infrastrukturen. Teilmodelle sollen automatisiert abrufbar sein und das Testen und Zertifizieren von implementierten AAS wird gewünscht. Diese Themen stehen daher genauso auf unserem Zettel wie der Aufbau von unterstützenden Workshops mit AAS-Nutzern im Sinne einer Nutzerorganisation.
Dr. Stefan Schork, ZVEI: Bezogen auf den Digitalen Produktpass fokussieren sich die Arbeiten zurzeit stark auf die europäische Standardisierung und Regulatorik. Insbesondere ist dabei die Anwendbarkeit der existierenden Standards zur Umsetzung des Digitalen Produktpasses sicherzustellen und die regulatorische Basis entsprechend zu gestalten. Darüber hinaus arbeiten wir daran, Unternehmen auf die Einführung des digitalen Produktpasses, insbesondere anhand DPP4.0, vorzubereiten und aufzuzeigen, wie schrittweise digitalisiert werden kann. Durch die Verbreitung von digitalem Typenschild und Verwaltungsschale können wir zudem aufzeigen, dass es sich hierbei um den Stand der Technik handelt, der wiederum in Bezug Regulatorik und Standardisierung zu berücksichtigen ist. Um die Arbeiten im ZVEI zu bündeln und den bereichsübergreifenden Austausch zu fördern, haben wir das Forum DPP4.0 ins Leben gerufen. In verschiedenen Arbeitsgruppen des Forums beschäftigen wir uns einerseits mit der Frage, welche Geschäftsmodelle und Anwendungsfälle vom digitalen Produktpass profitieren können und zeigen andererseits welche Herausforderungen bei der technischen Umsetzung auftreten können und wie diese zu überwinden sind.
Ekrem Yigitdoel, Open Industry 4.0 Alliance: Ein wesentlicher Schritt ist die Durchführung vermehrter und wiederholbarer Projekte mit Endkunden, Mitgliedern und Partnerorganisationen. Das sogenannte OI4 Process House ist eingeführt und wird stetig weiter angereichert, um einen umfassenden Business View zu schaffen. Hierbei handelt es sich um eine systematische Darstellung und Analyse der Geschäftsprozesse, die durch den Einsatz von digitalen Zwillingen und AAS verbessert und optimiert werden können. Dieser Business View hilft dabei, die wirtschaftlichen Vorteile und den Mehrwert für Unternehmen klarer zu erkennen und zu kommunizieren.
Im Rahmen der technischen Reflektion werden Architecture Guardrails etabliert, die sicherstellen sollen, dass die entwickelten Lösungen und Implementierungen den aktuellen technischen Standards und Best Practices entsprechen. Ein weiterer konkreter Schritt ist die Fortsetzung der Follow The Twin Challenge (FTTC). Auf der SPS 2024 in Nürnberg wird eine neue Challenge vorgestellt, die zusätzliche Use-Cases beinhaltet und konkrete Möglichkeiten der Anbieter aufzeigen wird. Das Manufacturing-X Förderprogramm und die aktuelle Factory-X Initiative für den Maschinenbau, inklusive der Beteiligung der OI4, spielen eine zentrale Rolle in der weiteren Roadmap. Diese Initiativen dienen als Multiplikatoren, um die in Deutschland entwickelten Standards weltweit zu verbreiten. Sie fördern die internationale Anerkennung und Anwendung der Konzepte und tragen somit zur globalen Skalierung bei.
Kai Garrels, Plattform Industrie 4.0: Für die Verwaltungsschale sind in der IEC neben der schon verabschiedeten Grundstruktur vier weitere Teile in Bearbeitung: zum Informations-Modell, Cybersecurity, den erforderlichen Interfaces (APIs) und auch einen Teil, der sich mit Use Cases befasst. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist der Einsatz der AAS in Datenräumen, also in dezentralen, souveränen Netzwerken, in denen Unternehmen Informationen austauschen können. Dies finde z.B. in Catena-X und den Manufacturing-X-Projekten statt.
Geschäftsführer der
Industrial Digital Twin Association (IDTA)
Dr. Stefan Schork
Manager Automation bei ZVEI e.V.
Ekrem Yigitdoel
Managing Director der Open Industry 4.0 Alliance
Kai Garrels
Leiter der Arbeitsgruppe ‚Referenzarchitekturen und Standards‘ der Plattform Industrie 4.0
