Autor: Jürgen Wirtz | Chefredakteur Schaltschrankbau

Digitales Typenschild und Digitaler Produkt-Pass

Lösungen für mehr Nachhaltigkeit und Wettbewerbsfähigkeit

Das Thema Nachhaltigkeit spielt für die Industrie eine immer größere Rolle. So hat die Europäische Union im Dezember 2019 mit dem European Green Deal ein Konzept vorgestellt, das bis 2050 die Netto-Emissionen von Treibhausgasen auf null reduzieren soll, um somit klimaneutral zu werden. Zudem verspricht man sich davon die Ankurbelung der europäischen Volkswirtschaft und Erzielung eines Wettbewerbsvorteils vor allem gegenüber Asien und Nordamerika. Als einen wichtigen Baustein zur Umsetzung des Green Deal betrachtet der Führungskreis Industrie 4.0 im ZVEI die Digitalisierung von Produktinformationen. In diesem Zusammenhang fallen immer wieder die Begriffe ‚Verwaltungsschale‘, ‚Digitaler Zwilling‘ oder ‚Digitales Typenschild‘. Was genau dahinter steckt, war Anfang Dezember 2021 Thema bei der sechsten Konferenz des Führungskreises Industrie 4.0, die aus den bekannten Gründen virtuell stattfinden musste.

Ein bedeutender Punkt beim European Green Deal ist die Initiative für nachhaltige Produkte, oder Englisch Sustainable Products Initiative (SPI). Diese Initiative, in deren Rahmen die Ökodesign-Richtlinie überarbeitet wird, zielt darauf ab, in der EU in Verkehr gebrachte Produkte nachhaltiger zu machen. Produkte sollen haltbar, wiederverwertbar, upgradebar und reparierbar sein. Der ZVEI benennt die Bereitstellung von umfänglichen Produktinformationen in digitaler statt wie bisher in gedruckter Form als weiteren Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit. Ein Digitaler Produkt-Pass (Englisch Digital Product Passport DPP) könne problemlos u.a. die von SPI geforderten Angaben hinsichtlich Wiederverwertbarkeit, Reparierbarkeit, etc., aber auch eine Fülle weiterer Informationen enthalten. Auf den Schaltschrankbau projiziert bedeutet dies: Alle relevanten Informationen über die in einer Schaltanlage verbauten Komponenten wären herstellerübergreifend, interoperabel und über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage hinweg sofort zugänglich.

Submodell Digitales Typenschild

Ein Submodell des DPP bildet das Digitale Typenschild (Englisch Digital Nameplate DNP), das auf einer Komponente aufgebracht wird und den Zugriff auf den Digitalen Zwilling ermöglicht. Zur Festlegung der Rahmenbedingungen für die Ausgestaltung dieses Typenschilds gründete sich im Jahr 2018 der aus acht Herstellern der Automatisierungsbranche bestehende Führungskreis Digitales Typenschild 4.0. In alphabetischer Reihenfolge sind dies die Unternehmen ABB, Bosch Rexroth, Festo, Lenze, Pepperl + Fuchs, Phoenix Contact, Schneider Electric sowie Siemens. Ein erster Demonstrator für das DNP wurde im November 2019 auf der Messe SPS in Nürnberg vorgestellt.

Neben einem Minimum an unmittelbar sichtbaren Informationen – wie z.B. Hersteller, Art des Produkts, Typen-/Seriennummer, Baujahr, usw. – enthält das Digitale Typenschild einen 2D-Code (Data Matrix / QR). Mit Hilfe eines mobilen Endgeräts kann per App und über einen Identification Link an der Instanz oder in der Hersteller-Cloud auf weitergehende Informationen wie detaillierte technische Spezifikationen oder Zertifizierungen zugegriffen werden. Die über den Identification Link bereit gestellten Informationen werden über einen Standard beschrieben: Zunächst war dies die nationale DIN SPEC 91406, die mittlerweile in die global gültige Norm IEC 61406 überführt wurde. Das Potenzial des Digitalen Typenschilds geht aber noch weiter: So erübrigt es sich, der Komponente den bisher üblichen Beipackzettel beizufügen. Das Produkt kann über den Identification Link komplett und in verschiedenen Sprachen digital beschrieben werden. Eindrucksvoll war die im Rahmen der ZVEI-Konferenz aufgemachte Beispielrechnung für ein IO-Schaltschrankmodul: Durch das Digitale Typenschild würden allein für diese eine Komponente pro Jahr 12,5 Tonnen Papier eingespart.

Verwaltungsschale = Digitaler Zwilling = Digitaler Produkt-Pass

Der Digitale Produkt-Pass – als Synonyme werden häufig die Begriffe Verwaltungsschale (Englisch Asset Administration Shell AAS) oder Digitaler Zwilling (Englisch Digital Twin DT) verwendet – fügt den durch das Digitale Typenschild gelieferten Angaben eine Vielzahl an weiteren Informationen durch den Hersteller hinzu. Dies können z.B. die Materialdeklaration nach IEC 62474, Sicherheitshinweise, CAD-Modelle, Betriebsanleitungen, Wartungspläne, Angaben zum CO2-Fußabdruck einer Komponente, etc. sein. Interessant wird es auch dann, wenn diese Angaben dynamisch über den gesamten Produktlebenszyklus mit Informationen zu Firmware-Updates, Nachfolgeprodukten, neuen Services o.ä. angereichert werden.

Viele Profiteure

Nutznießer des Digitalen Typenschild und Produkt-Passes sind, neben der Umwelt, sowohl die Komponentenhersteller, als auch die Anlagenbauer und vor allem die Endnutzer. So können die Produzenten durch Nutzung eines Digitalen Zwillings bereits im Produkt-Designprozess ihre Effizienz steigern sowie Produktions- und Qualitätsdaten problemlos bereitstellen. Der Anlagenbauer erhält umfangreiche Informationen in einem herstellerübergreifenden Datenformat, die er etwa zur durchgängigen Planung und Fertigung seines Schaltschranks nutzen kann. Der vielleicht größte Vorteil liegt beim Betreiber, der auf Knopfdruck Wartungsdaten, Reparatur- und Ersatzteilinformationen, Zugang zu Firmware-Updates und Services oder Angaben zur Art der verbauten Materialien im Hinblick auf eine spätere Entsorgung erhält. Einen interessanten Einblick, was diesbezüglich möglich ist, gibt die Firma R. Stahl auf ihrer Webseite, wo sie einen Digitalen Typenschild-Demonstrator (https://demo-digital-twin.r-stahl.com) präsentiert. Interessantes Detail: Bei den zur Verfügung gestellten Daten des Demonstrators wird zwischen ‚Machine View‘ und ‚Human View‘ unterschieden. Dies verdeutlicht, wie wichtig im digitalen Zeitalter die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation ist.

Fazit

Die digitale Bereitstellung von Produktinformationen mittels Digitalem Typenschild und Produkt-Pass bietet ein vielfältiges Potenzial. Sie sorgt im Sinne des European Green Deal für mehr Nachhaltigkeit, indem sie hilft, große Mengen an Papier einzusparen, die bisher zur Dokumentation stets benötigt wurden. Darüber hinaus kann sie für einen Wettbewerbsvorteil der europäischen Industrie sorgen, indem Hersteller, Anlagenbauer und Endanwender diese zu ihren Gunsten für ein höheres Maß an Qualität, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit nutzen.

Jürgen Wirtz

Chefredakteur Schaltschrankbau

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