Welche Kriterien müssen Industrie-4.0-Produkte 2019 erfüllen? - IndustrIe 4.0 - Leitfaden - ZVEI
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Leitfaden
Welche Kriterien müssen
Industrie-4.0-Produkte
2019 erfüllen?
3. überarbeitete Version
Industrie 4.0
November 2018
Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie
Welche Kriterien müssen Industrie-4.0-Produkte 2019 erfüllen?
Herausgeber:
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik-
und Elektronikindustrie e. V.
Führungskreis Industrie 4.0
Lyoner Straße 9
60528 Frankfurt am Main
Ansprechpartner:
Meik Billmann
Telefon: +49 69 6302-440
E-Mail: billmann@zvei.org
www.zvei.org
November 2018
www.zvei.org
BY NC SA
Dieses Werk ist lizenziert unter einer
Creative Commons Namensnennung,
Nicht-kommerziell, Weitergabe unter
gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.
Trotz größter Sorgfalt übernimmt der ZVEI für
Vollständigkeit und Richtigkeit der Inhalte keine Gewähr.
Inhalt
1 Einleitung 5
2 Grundsätze für die Definition von
Kriterien für Industrie-4.0-Produkte 6
2.1 Selbstprüfung 6
2.2 Einfachheit 6
2.3 Eigene Kennzeichnung statt allgemeines Label 6
2.4 Freie Verwendung 6
2.5 Kostenfrei und für jeden 6
2.6 Ausführende Stelle 6
3 Produkteigenschaften 7
3.1 Migration 7
3.2 Kennzeichnung von Produkten 7
4 Auswahl der Kriterien 7
4.1 Identifikation 8
4.2 Industrie-4.0-Kommunikation 8
4.3 Industrie-4.0-Semantik 9
4.4 Virtuelle Beschreibung 9
4.5 Industrie-4.0-Dienste und -Zustände 9
4.6 Standardfunktionen 9
4.7 Security 9
5 Vorgehen für die Kriterien und Produkteigenschaften 10
5.1 Meilensteinplan 10
6 Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und
ihre Produkteigenschaften 2019 11
7 Weitere Entwicklung der Kriterien
für Industrie-4.0-Produkte 12
7.1 Wahrscheinliche Kriterien und Produkteigenschaften – mittelfristig 12
7.2 Ausblick Kriterien und Produkteigenschaften – langfristig 12
8 Produktbeispiele 14
8.1 Industrieller Funkakkuschrauber Nexo 14
8.2 Energieeffizienz-Modul 16
8.3 FDI-basierte Software für Gerätemanagement 18
8.4 Speicherprogrammierbare Steuerung 20
8.5 SPS-Steuerung Modicon M251 22
8.6 Lidar-Sensor R2000 24
3
4
1. Einleitung
Die vollständig digitalisierte und vernetzte Den Anbietern im Markt helfen diese Krite-
Produktion der Zukunft, Industrie 4.0, hält rien zu entscheiden, welche Produkte heute
unaufhaltsam Einzug in die Fabriken. schon als Industrie-4.0-fähig gekennzeich-
Beinahe inflationär erscheint die Ver- net werden können. Gleichzeitig können
wendung von Begriffen wie „IoT Ready“, Unternehmen diese Kriterien als Anleitung
„RAMI-4.0-konform“ oder auch „Industrie- für die Produktentwicklung verwenden. Für
4.0-Siegel“. Daneben bieten Beratungsun- Kunden bietet die ZVEI-Definition Klar-
ternehmen an, Produkte und ganze Unter- heit über die Leistungen und Features, die
nehmen auf ihre Industrie-4.0-Tauglichkeit Industrie-4.0-Produkte1 mitbringen sollten.
zu testen. Dahinter verbergen sich allzu Das sorgt insgesamt für mehr Transparenz
oft Leistungsangebote, die Industrie 4.0 und Sicherheit im Markt. So wird indirekt
völlig unterschiedlich definieren und weit auch deutlich, was nicht Industrie-4.0-
mehr zur Verwirrung als zur Klärung bei- konform ist.
tragen. Wie lässt sich dieser Begriffs- und
Angebotsdschungel lichten? Was erhält Dieser Leitfaden ist eine Weiterführung des
der Kunde davon und was steckt hinter Leitfadens von 2018 und löst diesen ab.
den Begriffen und Beratungsangeboten?
Im ZVEI wurden dafür allgemeine und her-
stellerunabhängige Kriterien für Industrie-
4.0-Produkte erarbeitet, die in diesem Leit-
faden beschrieben werden.
Abb. 1: Warum Kriterien für Industrie-4.0-Produkte wichtig sind:
eine erste herstellerunabhängige Orientierung für Kunden und Hersteller
Quelle: ZVEI-Führungskreis Industrie 4.0, Martin Hankel, Bosch Rexroth
1
Dieser Leitfaden behandelt Kriterien für Produkte, wobei Produkte Geräte, Systeme, Maschinen oder Software sein können.
Kriterien für Industrie-4.0-Komplettlösungen (Hardware, Software, Dienstleistung, Applikation etc. als Gesamtpaket) werden
nicht beschrieben. In Industrie-4.0-Komplettlösungen sollte zumindest ein Industrie-4.0-Produkt enthalten sein, das den
Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und damit den Mindestprodukteigenschaften entspricht.
5
2. Grundsätze für die Definition von Kriterien
für Industrie-4.0-Produkte
Die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte 2.5 Kostenfrei und für jeden
sollen möglichst schnell und einfach Ver- Die Nutzung der Kriterien für Industrie-
breitung finden können. Daher wurden fol- 4.0-Produkte und ihre Produkteigenschaf-
gende Voraussetzungen festgelegt. ten ist für die Unternehmen und Organisa-
tionen kostenfrei. Jeder kann sie für seine
2.1 Selbstprüfung Produkte verwenden.
Jedes Unternehmen oder jede Organisation
prüft anhand der Kriterien für Industrie- 2.6 Ausführende Stelle
4.0-Produkte selbst, ob die eigenen Pro- Eine herstellerunabhängige Stelle definiert
dukte den Eigenschaften entsprechen oder die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte in
nicht. Sie sind zudem selbst dafür verant- einem festen und transparenten Prozess
wortlich, eventuell fehlende Eigenschaften und veröffentlicht diese.
für ihre Produkte zu entwickeln.
Konkret erfolgt die Ausarbeitung über die
Für die Selbstprüfung ist ausdrücklich keine Gremien ZVEI-SG Modelle & Standards und
Zertifizierung notwendig. die „Plattform Industrie 4.0 AG1 Referenz-
architektur, Normung & Standards“. Beide
2.2 Einfachheit Gremien sind herstellerübergreifend besetzt
Die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte mit Vertretern aus der IT-Branche, der Auto-
und ihre Produkteigenschaften sollen so matisierungstechnik sowie dem Maschinen-
einfach wie möglich dargestellt werden, und Anlagenbau. Beide Gremien verfügen
sodass jedes Unternehmen oder jede Orga- über ausreichende Kenntnisse der laufen-
nisation sie ohne Hilfe Dritter selbst anwen- den Standardisierungsarbeiten zur Refe-
den kann. renzarchitektur von Industrie 4.0.
2.3 Eigene Kennzeichnung statt So ist sichergestellt, dass die Kriterien für
allgemeines Label Industrie-4.0-Produkte allgemein gültig
Mit den Kriterien für Industrie-4.0-Produkte sind und die richtigen und notwendigen
und den notwendigen Produkteigenschaf- technischen Produkteigenschaften herange-
ten ist kein allgemeines Label verbunden. zogen werden.
Jedes Unternehmen oder jede Organisation
kann ein eigenes Label verwenden, es auf Eine Änderung der festgelegten Kriterien
die Kriterien referenzieren und Kunden auf für Industrie-4.0-Produkte ist nur über
die Kriterien verweisen. diese beiden Gremien möglich.
Umgekehrt können Kunden aktiv fragen, ob Ziel ist es, dass die Kriterien und die not-
ein Firmenlabel die Kriterien für Industrie- wendigen Produkteigenschaften künftig
4.0-Produkte erfüllt. auch in einen Normungsprozess einfließen.
2.4 Freie Verwendung
Jedem Unternehmen und jeder Organisa-
tion ist es selbst überlassen, die Kriterien
für Industrie-4.0-Produkte und ihre Pro-
dukteigenschaften öffentlich zu verwenden.
Sie können sie zum Beispiel in Produktka-
talogen, auf Messen oder in der Werbung
nutzen.
Eine öffentliche Verwendung ist ausdrück-
lich gewünscht, sie trägt immer auch zur
Verbreitung der Kriterien für Industrie-
4.0-Produkte bei.
6
3. Produkteigenschaften 2019
Die „Produkteigenschaften 2019“ beschrei- 3.1 Migration
ben Mindesteigenschaften, über die ein Die Beschreibung und Festlegung der
heute verfügbares Produkt verfügen muss, Mindesteigenschaften für die einzelnen
um die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte Kriterien wird einmal pro Kalenderjahr
zu erfüllen. Dies umfasst auch Produkte mit überprüft. Bei Bedarf werden Änderungen
nachladbaren Features und mit Updates für vorgenommen: Damit wird sichergestellt,
künftige Anforderungen. dass die Eigenschaften der Kriterien für
Industrie-4.0-Produkte an den technischen
Die Eigenschaften sind in erster Linie Fortschritt angepasst werden. Neue Normen
für Kunden wichtig. Sie zeigen, welche und Standards können künftig mit aufge-
Produkte bereits heute für ein Industrie- nommen und die Eigenschaften immer kon-
4.0-Netzwerk erworben werden können. kreter verfasst werden.
Dabei werden Minimalanforderungen an
Normen und Standards beschrieben, damit 3.2 Kennzeichnung von Produkten
ein Produkt am Industrie-4.0-Netzwerk teil- Für eine Kennzeichnung von Produkten soll-
nehmen kann. Produkte können natürlich ten die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte
auch Eigenschaften über diese Minimalan- und ihre Produkteigenschaften 2019 heran-
forderungen hinaus aufweisen. gezogen werden. Der ZVEI empfiehlt zum
Beispiel die Kennzeichnung „I4.0“ oder
Die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte „Industrie 4.0“ auf den Produkten und in
und die Produkteigenschaften werden jähr- den Katalogen der Hersteller. Produkte mit
lich überprüft und angepasst. dieser Kennzeichnung erfüllen das derzeit
festgelegte Minimum an Eigenschaften, und
eine Migration für künftige Eigenschaften
ist sichergestellt.
4. Auswahl der Kriterien
Im Rahmen der Standardisierungsarbeiten Dies bedeutet, dass es sich bei einem Indus-
zu Industrie 4.0 wurde das Referenzarchi- trie-4.0-Produkt immer um eine Industrie
tekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) ent- 4.0-Komponente handelt, bestehend aus
wickelt. Es stellt den gesamten Lösungs- „Asset“, also Gegenstand, und „Verwal-
raum für Industrie 4.0 dar. tungsschale“.
Im RAMI 4.0 können technische Standards Beide Referenzmodelle stellen Anforde-
in den drei Achsen „Architecture Layer“, rungen und sind der Ausgangspunkt für
„Lifecycle & Value Stream“ und „Functional die Ableitung der Kriterien für Industrie-
Hierarchy“ verortet werden. Entsprechende 4.0-Produkte.
Arbeiten finden dazu derzeit in den ver-
schiedenen Gremien zu Industrie 4.0 statt. Ausgewählt wurden Kriterien, die gravie-
rende Veränderungen mit sich bringen oder
Das zweite Referenzmodell ist die eben- die eine notwendige Voraussetzung für
falls bereits veröffentlichte „Industrie Industrie 4.0 sind.
4.0-Komponente“. Sie beschreibt, wie sich
ein Industrie-4.0-Produkt in ein Industrie- Jedes Kriterium ist gegliedert in seine Pro-
4.0-Netzwerk einbindet. Dabei ist es not- dukteigenschaften, in seinen Erfüllungs-
wendig, dass eine Verwaltungsschale mit grad und in die Phasen des Lebenszyklus.
entsprechender Industrie-4.0-Kommunika-
tion vorhanden ist. Die mindestens notwendigen Produkteigen-
schaften je Kriterium werden im Folgenden
beschrieben und sind additiv zu erfüllen.
Weiterführende Informationen:
https://www.zvei.org/presse-medien/publikationen/das-referenzarchitekturmodell-industrie-40-rami-40/
https://www.zvei.org/presse-medien/publikationen/die-industrie-40-komponente/
https://www.zvei.org/presse-medien/publikationen/das-referenzarchitekturmodell-industrie-40-rami-40/
Weitere Links: https://www.din.de/de/wdc-beuth:din21:250940128 und https://webstore.iec.ch/publication/30082
7
Abb. 2: Herleitung der Kriterien für Industrie-4.0-Produkte
* Bezieht sich auch auf einzelne Komponenten wie z. B. Sensoren, Aktoren, Steuerungen, Software usw.
Quelle: ZVEI-Führungskreis Industrie 4.0, Martin Hankel, Bosch Rexroth
Der Erfüllungsgrad legt fest, welche Eigen- nente zwei Vorzugsschemata für Identifier
schaften zwingend sind und welche optional benannt (nach ISO 29002-5 oder als URI;
(Use-Case-abhängig) vorhanden sein müssen. siehe: „Struktur der Verwaltungsschale“
Plattform Industrie 4.0, 2016).
Der Lebenszyklus wird grob in die zwei
Abschnitte Typ (Entwicklung) und Instanz Die Identifikation ist im RAMI 4.0 in den
(Produktion, Service) unterteilt. Die Pro- Architektur-Layer Asset, Information und
dukteigenschaften zu den Kriterien können Functional notwendig.
je nach Lebenszyklusphase unterschiedlich
sein und sind dann für die Erreichung addi- 4.2 Industrie-4.0-Kommunikation
tiv (beide) zu erfüllen. Industrie 4.0 folgt einer serviceorientier-
ten Architektur, in der Dienste ausgeführt
4.1 Identifikation und Daten ausgetauscht werden können.
Eine notwendige Voraussetzung für Indus- Dazu wurden Anforderungen an die Nach-
trie 4.0 ist die weltweit eindeutige Iden- richtenübertragung zwischen zwei Industrie
tifikation aller Produkte, d. h. Assets und 4.0-Komponenten formuliert, die soge-
Verwaltungsschalen, im Industrie-4.0-Netz- nannte Industrie-4.0-Kommunikation.
werk. Jedes Produkt braucht dafür einen
Identifier, anhand dessen es weltweit ein- Die Spezifikationen für die Industrie-
deutig identifiziert werden kann. 4.0-Kommunikation werden zurzeit noch
definiert. Hierzu werden aus den vorhande-
Das Gleiche gilt auch für die Daten, Stan- nen und bereits in Entwicklung befindlichen
dardfunktionen, Verwaltungsschalen etc., Standards Vorzugsstandards herausgefil-
die zu dem Produkt gehören. Sie benötigen tert, die sich für die Industrie-4.0-Kommu-
ebenfalls einen weltweit eindeutigen Identi- nikation am besten eignen.
fier, damit herstellerübergreifend die Bezie-
hung zwischen den Daten und Funktionen Im RAMI 4.0 ist die Industrie-4.0-Kommu-
hergestellt werden kann. nikation mit dem Communication-Layer
abgebildet. Alle anderen Kommunikati-
Dazu wurden schon im zweiten Teil der onsarten und auch Protokolle sind dort im
Beschreibung der Industrie 4.0-Kompo- Integration-Layer verortet.
8
4.3 Industrie-4.0-Semantik Einigung in dieser Verhandlung können
Damit sich Komponenten, Maschinen, Anla- die ersten Daten ausgetauscht werden. Für
gen und IT-Systeme herstellerübergrei- diese Prozesse sind grundlegende Dienste
fend verstehen können, benötigen sie eine notwendig, die beide Kommunikationspart-
gemeinsame Sprache. Gemeinsame Voka- ner bedienen können müssen.
beln in Form von Daten und Funktionen
und auch eine gemeinsame Syntax, die den Dementsprechend ist es erforderlich, dass
richtigen Kontext für die Daten herstellt. diese Industrie-4.0-Dienste herstellerüber-
greifend beschrieben und implemen-
Erste gute Kandidaten für eine Industrie- tiert sein müssen, damit ein Industrie-
4.0-Semantik sind in den Standardisie- 4.0-Netzwerk arbeitsfähig werden kann.
rungsgremien des ZVEI und der Plattform Diese Industrie-4.0-Dienste müssen offen,
Industrie 4.0 in Diskussion. Neben einem standardisiert (am besten genormt) und
Kandidaten wie eCl@ss oder IEC 61360 mit für jeden zugänglich sein und dürfen auch
IEC CCD wird z. B. auch Automation ML für nicht von einem einzigen Anbieter abhän-
eine mögliche Sortierung der Syntax disku- gig sein. Sie sind notwendige Basisdienste,
tiert. Erste standardisierte Daten und Datei- die jedes Industrie-4.0-Produkt unterstüt-
formate werden in den Kriterien als notwen- zen und bereitstellen muss – gestaffelt vom
dige Produkteigenschaften hinterlegt. Einstieg bis zum Vollausbau. Dazu gehört
z. B. auch eine allgemeine Schnittstelle für
Im RAMI 4.0 ist die Industrie-4.0-Semantik nachladbare Dienste und Meldungen von
im Information-Layer verortet. Alle Daten Zuständen der Industrie-4.0-Produkte.
und Funktionen, die nicht nach I4.0 stan-
dardisiert sind, werden dort im Integration- 4.6 Standardfunktionen
Layer verortet. Speziell für Maschinenbauer und Endkun-
den ist es sehr hilfreich, wenn bestimmte
4.4 Virtuelle Beschreibung Funktionen bei allen Komponenten
Die virtuelle Beschreibung spiegelt den oder auch Systemen standardisiert sind.
kompletten Inhalt des digitalen Abbilds des Ein gutes Beispiel sind Funktionen aus
Produkts wider. PLCopen, die unabhängig vom Hersteller
standardisiert sind. Auch einfache Condi-
In digitaler Form existieren eine Zusam- tion-Monitoring-Funktionen eignen sich
menstellung wichtiger Daten in Indus- dafür; wenn die Ausgangswerte bei allen
trie-4.0-Semantik wie auch weitere Infor- Herstellern standardisiert sind, kann sehr
mationen, etwa Produktbeschreibungen, viel einfacher ein herstellerübergreifendes
Katalogblätter, Bilder, technische Features, Condition Monitoring in einer Maschine
Datenblätter, Security-Eigenschaften, Simu- umgesetzt werden. Solche Funktionen, die
lationsmodelle etc. dann im Functional-Layer des RAMI 4.0 ver-
ortet sein werden, befinden sich zurzeit in
Mit diesen Informationen liegt ein digitales der Standardisierung/Normung und werden
Abbild des Produkts vor. Teile davon sind zukünftig ebenfalls ein gutes Kriterium für
auch für Kunden zugänglich. Diese können Industrie-4.0-Produkte sein.
zu dem Produkt abgerufen werden, frei im
Internet verfügbar, an das Produkt gebun- 4.7 Security
den oder per Benutzerkennung im Internet Sicherheit ist eines der zentralen Themen
abrufbar sein. bei Industrie 4.0 und muss über den gesam-
ten Lebenszyklus auf allen Architektur-
4.5 Industrie-4.0-Dienste und schichten und Hierarchieebenen gegeben
-Zustände sein. Vergleichbar mit einem Gebäude, das
Komponenten, Systeme und Maschinen sol- mit Stahl armiert wurde, gewährleistet die
len sich in einem Industrie-4.0-Netzwerk Security damit die Stabilität von RAMI 4.0
finden und über die Kommunikation unter- und schützt gegen mögliche Angriffe.
einander eine erste Verhandlung führen
können. Dazu gehört auch der Austausch Schon heute sollten bereits erste Security-
über die zur Verfügung stehenden Daten, Fähigkeiten erfüllt werden. Welche Fähig-
Funktionen und Fähigkeiten. Nach einer keiten dies sind, sollte typischerweise aus
9
einer Bedrohungsanalyse hervorgehen und einer noch festzulegenden Skala bewer-
bereits klar dokumentiert sein. Außerdem tet werden. Zudem werden die Security-
sollte eine entsprechend sichere Identität Fähigkeiten2 neben den Safety-Fähigkeiten,
wenigstens für die Produktinstanz schon Privacy-Fähigkeiten, der Resilienz und der
berücksichtigt sein. Mit dem Teilmodell Zuverlässigkeit die charakteristischen Merk-
Security werden zukünftig die notwendi- male einer vertrauenswürdigen Industrie
gen Fähigkeiten (Authentifizierung der 4.0-Komponente bilden müssen. Ein abge-
Identifikatoren, Benutzer- und Rollenver- stuftes Niveau der Vertrauenswürdigkeit
waltung, sichere Kommunikation, Logging auf einer Skala erlaubt dann die Einschät-
der Security-relevanten Änderungen) und zung der Einsetzbarkeit einer Industrie
die optionalen Fähigkeiten einer Industrie 4.0-Komponente in einem Gesamtsystem
4.0-Komponente beschrieben sein, die bei und gestattet, den Level der Vertrauens-
Industrie-4.0-Produkten zu berücksichtigen würdigkeit eines Wertschöpfungsnetzwerks
sind. Die inhärent vorhandenen Security- automatisch zu ermitteln anhand der aktu-
Fähigkeiten werden digital abfragbar sein. ellen Vernetzung der Teilnehmer des Wert-
Die IEC 62443 wird eine Schlüsselrolle schöpfungsnetzwerks. Zu dem Zeitpunkt
dabei spielen. der Integration von Komponenten in einer
Maschine muss sich der resultierende Ver-
Auf lange Sicht (zehn Jahre) müssen die trauenswürdigkeitslevel aus der Komposi-
Security-Fähigkeiten zu einer Produktei- tion der Komponenten ergeben.
genschaft mit einer messbaren Qualität auf
5. Vorgehen für die Kriterien und
Produkteigenschaften
Initial werden die Kriterien für Industrie- Der weitere Prozess für die Kriterien und
4.0-Produkte und ihre Produkteigenschaf- Produkteigenschaften soll offen gestaltet
ten in der ZVEI-SG Modelle & Standards sein und kann künftig z. B. auch über eine
definiert und festgelegt und dann in der DIN SPEC erfolgen, die jährlich eine Über-
„Plattform Industrie 4.0 AG1 Referenz- prüfung durchführt und, wenn notwendig,
architektur und Standards“ freigegeben. Anpassungen an den Kriterien und deren
Produkteigenschaften vornimmt.
Abb. 3: Generischer Jahresablauf
für Überprüfung der Kriterien für 5.1 Meilensteinplan
Industrie-4.0-Produkte inklusive Der jährliche Prozess soll in etwa wie folgt
Produkteigenschaften aussehen: Eine Veröffentlichung der Krite-
rien für Industrie-4.0-Produkte und ihre
Produkteigenschaften erfolgt immer im
November eines Jahres. Damit können die
Hersteller und Kunden im Folgejahr mit
diesen Festlegungen arbeiten. Bis Mitte
des Folgejahrs werden aufkommende
Anpassungswünsche gesammelt (Kontakt:
trs@zvei.org) und im Gremium bis Sep-
tember diskutiert. Die dann getroffenen
Beschlüsse aus dem Gremium werden im
Oktober freigegeben, sodass wieder im
November die Anpassungen für das Folge-
jahr veröffentlich werden können.
Quelle: ZVEI-Führungskreis Industrie 4.0, Martin Hankel, Bosch Rexroth
2
Dies geht in eine ähnliche Richtung wie die durch das IIC vorgeschlagene „Trustworthiness“
106. Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und
ihre Produkteigenschaften 2019
Die Produkteigenschaften 2019 können im Produkte erfüllen. In Zukunft soll die Pro-
Wesentlichen direkt kommunikationsfähige duktmenge erheblich ausgeweitet werden.
Tabelle 1: Produkteigenschaften 2019 zu den Kriterien für Industrie-4.0-Produkte
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2019
Herstellerübergreifende Identifizierung des Assets mit für 1) Materialnummer [1] (elektronisch) nach ISO 29002-5[2]
T M
eindeutigem Identifier (ID) auf dem Produkt angebracht, oder URI
elektronisch lesbar.
Identifizierung in: für 2) Seriennummer oder eindeutige ID
1. Identifikation
1) Entwicklung für 3) Hersteller + Seriennummer oder eindeutige ID
2) Warenverkehr (Logistik), Produktion I M mit 2) und 3) elektronisch lesbar, für physische Produkte
3) Vertrieb, Service, Marketing über 2D-Code, RFID oder NFC
4) Netzwerk für 4) Identifikation Teilnehmer über IP Netzwerk
Übertragung von Daten und Datenfiles des Produkts für Hersteller macht Daten online digital verfügbar/abrufbar.
z. B. die Auslegung oder Simulation, Daten zum Produkt in Die Daten sollten relevant für den Kunden und mit Hilfe
T M
standardisierter Form der Identifikation verfügbar/abrufbar sein, z. B. pdf über
http(s) und URI
Industrie-4.0-
2.
Kommunikation
Produkt[3] über Netzwerk ansprechbar, liefert und Verwaltungsschale des Produkts[3] mit Hilfe der
übernimmt Daten, Plug & Produce über Industrie-4.0- Identifikation online (zu jeder Zeit) ansprechbar über
I M
konforme Dienste TCP/UDP&IP mit mindestens dem Informationsmodell von
OPC UA
Standardisierte Daten in Form von Merkmalen mit für 2–3) Katalogdaten und technisches Datenblatt in einem
herstellerübergreifender eindeutiger Identifizierung und T M offenen Standard online abrufbar
Syntax für z. B.:
1) Kaufmännische Daten für 2–3) Katalogdaten und technisches Datenblatt in einem
Industrie-4.0- 2) Katalogdaten offenen Standard online abrufbar
3. M
Semantik 3) Technische Daten: Mechanik, Elektrik, Funktionalität, 4) Dynamische Daten über I4.0 Kommunikation online
Örtlichkeit, Leistungsfähigkeit I abrufbar
4) Dynamische Daten
5) Daten über den Lebenslauf der Produktinstanz für 5) Daten über den Lebenslauf der Produktinstanz
O
online abrufbar
Virtuelles Abbild in I4.0-konformer Semantik Kundenrelevante Informationen anhand der Typen-
Virtuelles Abbild über den gesamten Lebenszyklus. Identifikation digital abrufbar (Produktbeschreibung,
T M
Charakteristische Merkmale der realen Komponente, Katalog, Bild, technische Features, Datenblatt, Security
Virtuelle Informationen über Beziehungen der Merkmale Eigenschaften, etc.)
4.
Beschreibung untereinander, produktions- und produktionsprozess-
relevante Beziehungen zwischen Industrie 4.0-Kompo- Digitaler Kontakt zum Service und Informationen zum
nenten, formale Beschreibung relevanter Funktionen der I M Produktsupport inkl. Ersatzteilinformation aus dem Feld
realen Komponente und seiner Abläufe. möglich
Definition noch offen (Dienstsystem) T O Digitale Beschreibung der Geräteschnittstelle verfügbar
Industrie-4.0-
5. Dienste und Allgemeine Schnittstelle für nachladbare Dienste und für Informationen wie Zustände, Fehlermeldungen,
-Zustände die Meldung von Zuständen. Notwendige Basisdienste, die I O Warnungen , etc. nach einer Industrienorm über OPC UA
ein Industrie-4.0-Produkt unterstützen muss. Informationsmodell verfügbar
Grundlegende standardisierte Funktionen, die Funktionen in Form von I4.0 Teilmodellen in der
herstellerunabhängig auf verschiedenen Produkten T O Verwaltungsschale beschrieben
Standard- lauffähig sind und gleiche Daten in gleichen Funktionen
6. liefern. Sie dienen als Grundstock der Funktionalität, auf
funktionen Funktionen in Form von I4.0 Teilmodellen in der
die jeder Hersteller seine eigenen Erweiterungen aufbauen
I O Verwaltungsschale realisiert
kann.
Mindestbedingungen zur Sicherstellung der Security- Eine Bedrohungsanalyse wurde durchgeführt. Angemessene
Funktionalität. T M Security-Fähigkeiten wurden berücksichtigt und öffentlich
dokumentiert.
7. Security
Vorhandene Security Fähigkeiten sind dokumentiert.
I M Entsprechend sichere Identitäten sind vorhanden.
L: Lebenszyklus mit T: Typ und I: Instanz, E: Erfassungsgrad mit M: Mandatory, O: Optional, Use Case abhängig evtl. doch Mandatory und N: Nicht relevant
1
Materialnummer hier als Überbegriff für Typenbezeichnung, Hersteller-Teilenummer, Bestellnummer, Produktklassifikation etc.
2
Für die oben angesprochenen direkt verbundenen Assets dürfte im Regelfall eine herstellerspezifische Identifikation nötig sein. Dies leistet nach heutigem Stand die ISO29002-5 nicht.
3
Die Kriterien für den weiteren Verlauf sind noch nicht als verbindlich anzusehen. Sie stellen lediglich Beispiele dar und zeichnen den aktuellen Stand der Diskussion nach.
Dieser Leitfaden behandelt Kriterien für Produkte, wobei Produkte Geräte, Systeme, Maschinen oder Software sein können.
117. Weitere Entwicklung der Kriterien
für Industrie-4.0-Produkte
Industrie 4.0 ist gegenwärtig noch nicht 7.2 Ausblick Kriterien und
vollumfänglich beschrieben. Die ersten Produkteigenschaften – langfristig
Festlegungen sind in die Kriterien für Der langfristige Ausblick beschreibt das
Industrie-4.0-Produkte eingeflossen. Wel- komplette Industrie-4.0-Spektrum mit all
che Implementierungen und Standards für seinen Normen und Festlegungen. Dabei
Industrie-4.0-Produkte werden in Zukunft sind viele Themen nicht abschließend defi-
relevant? Ein zeitlicher Ausblick ist für niert und können heute noch nicht komplett
Hersteller und Kunden, aber auch für die erfasst werden. Hier wird dargestellt, was
Überprüfung der Produktkriterien und der in Zukunft alles zu Industrie-4.0-Produktei-
Produkteigenschaften relevant. Zur Klassifi- genschaften gehören könnte.
zierung wurde der Ausblick in mittelfristig
und langfristig unterteilt. Diese Beschreibung richtet sich speziell
an die Normungs- und Standardisierungs-
7.1 Wahrscheinliche Kriterien gremien und zeigt auf, in welchen Feldern
und Produkteigenschaften – noch Normen ergänzt werden müssen. Dar-
mittelfristig aus kann auch Forschungsbedarf abgeleitet
Der mittelfristige Ausblick beschreibt, wel- werden.
che weiteren Produkteigenschaften bereits
heute diskutiert werden und in den nächs- Ob und wann diese Beschreibungen einmal
ten Jahren in die verschiedenen Produkte zu den Mindestprodukteigenschaften sowie
implementiert werden könnten. zu den Kriterien für Industrie-4.0-Produkte
zählen werden, ist heute völlig ungewiss.
Er richtet sich insbesondere an die Herstel- Potenzielle Kandidaten werden bei den
ler und zeigt, welche Produkteigenschaften jährlichen Überprüfungen erst einmal in
zu den Kriterien für Industrie-4.0-Produkte die mittelfristigen Produkteigenschaften
in den nächsten Jahren mindestens entwi- überführt.
ckelt und umgesetzt werden müssen. Der
Zeithorizont beträgt bis zu fünf Jahren. Der Zeithorizont liegt hier bei deutlich mehr
als fünf Jahren, bis eine genauere Beschrei-
bung und Definition vorhanden sein wird.
Abb. 4: Weitere Entwicklung der Kriterien und Produkteigenschaften
inklusive Migrationspfad
heute mittelfristig langfristig
Quelle: ZVEI-Führungskreis Industrie 4.0, Martin Hankel, Bosch Rexroth
12Tabelle 2: Kriterien und Produkteigenschaften im weiteren Verlauf
Kriterium Anforderungen L E Mittelfristig ≤ 5 Jahre E Langfristig ≤ 10 Jahre
Herstellerübergreifende Wie 2019 Wie 2019
T M M
Identifizierung des Assets mit
eindeutigem Identifier (ID) auf dem
Produkt angebracht, elektronisch Wie 2019, aber auch weitere kabel- Wie Mittelfristig, aber auch Indoor-
lesbar. lose Identifikation möglich und Outdoor-Lokalisierung, Musterer-
1. Identifikation Identifizierung in: Detailliertere Identifikationsdaten kennung und weitere möglich
1) Entwicklung I M und Zuordnung von weiteren Identifi- M
2) Warenverkehr (Logistik), katoren (z. B. GS1) möglich
Produktion
3) Vertrieb, Service, Marketing
4) Netzwerk
Übertragung von Daten und Daten- Wie 2019, aber Verwaltungsschalen Wie Mittelfristig und neue
files des Produkts für z. B. die Aus- und ihre Daten sind digital kommu- Technologien wie z. B.
legung oder Simulation, Daten zum T M nizierbar M Ledgertechnologien (Blockchain)
Produkt in standardisierter Form
Produkt[3] über Netzwerk ansprechbar, Wie 2019 aber Verwaltungsschale der Wie Mittelfristig, aber
Industrie-4.0- liefert und übernimmt Daten, Plug & Produkte[3] über OPC UA ansprechbar, Kommunikation kann erweiterte
2. Produce über Industrie-4.0-konforme M zusätzlich Basisdienste I4.0 Kommunikations-standards
Kommunikation
Dienste implementiert (z. B. DDS, AMQP, Bluetooth etc.)
nutzen. Flexible Netztopologien
I O
Zusätzlich MQTT für oberhalb
Produktionslinienebene
O
TSN und 5G in Kommunikationsstack
aufnehmen
Standardisierte Daten in Form von Wie 2019, aber mit I4.0-konformer Wie Mittelfristig
Merkmalen mit herstellerübergreifen- Selbstbeschreibung. 1–3)
der eindeutiger Identifizierung und 1–5) Strukturiert in herstellerüber- + weitere Kandidaten
Syntax für z. B.: greifenden Teilmodellen mit einheitli- + Daten in öffentlichen Katalogen
1) Kaufmännische Daten chen Mindeststandards Zusätzlich Autonomes Aushandeln
2) Katalogdaten 1–4) Vorzug eCl@ss aber auch IEC von Geschäftsbeziehungen
3) Technische Daten: Mechanik, T M CDD/W3C/IEC62832, IEC62569, M
Elektrik, Funktionalität, Örtlichkeit, IEC61360/ISO13584 und IEC61987
Leistungsfähigkeit konforme Daten
Industrie-4.0- 4) Dynamische Daten 2) BMEcat
3.
Semantik 5) Daten über den Lebenslauf der 2–3) AutomationML
Produktinstanz 2–4) Modelle für Simulation und
Virtuelle Inbetriebnahme
Wie 2019 3–5) eCl@ss/IEC CDD/W3C konforme
3–5) Vorzug eCl@ss aber auch IEC Daten
CDD/W3C/IEC62832 konforme Daten + weitere Kandidaten
I M M
+ Daten in öffentlichen Datenbanken
Zusätzlich autonomes Aushandeln von
Geschäftsbeziehungen
Virtuelles Abbild in Industrie-4.0- Wie 2019, aber weitere kunden- Alle Daten und Beschreibungen
konformer Semantik relevante Daten sind in I4.0-konfor- digital verfügbar in einer I4.0
Virtuelles Abbild über den gesam- men Formaten verfügbar. Semantik für den herstellerüber-
ten Lebenszyklus. Charakteristische T M Daten über Produkttypen auch in M greifenden Austausch
Merkmale der realen Komponente, öffentliche oder private Clouds über-
Virtuelle Informationen über Beziehungen der tragbar (Verwaltungsschale
4. über einen Typ)
Beschreibung Merkmale untereinander, produkti-
ons- und produktionsprozessrelevante
Beziehungen zwischen Industrie-4.0- Abbild aller Produktions- und Ser- Alle Daten und Beschreibungen
Komponenten, formale Beschreibung viceunterlagen sowie Daten vorhan- digital verfügbar in einer I4.0
I M den und intern transparent verfügbar M Semantik für den herstellerüber-
relevanter Funktionen der realen
Komponente und ihrer Abläufe greifenden Austausch
Definition noch offen (Dienstsystem) Wie 2019, aber zusätzlich erste Dien- Alle im Entwicklungsprozess
Allgemeine Schnittstelle für nach- T M ste online ladbar M benötigten I4.0 Dienste wie z. B.
ladbare Dienste und Meldung von Simulationsdienste online verfügbar
Industrie-4.0-
Zuständen. Notwendige Basisdienste,
5. Dienste und
die ein I4.0-Produkt unterstützen und Wie 2019, aber zusätzlich Basisdien- Wie Mittelfristig, aber zusätzlich alle
-Zustände
bereitstellen muss ste I4.0 implementiert (z. B. Selbstbe- I4.0 Dienste für Plug&Produce
I M M
schreibung, Remote Updatefähigkeit,
neue nachladbare Funktionen, etc.)
L: Lebenszyklus mit T: Typ und I: Instanz, E: Erfassungsgrad mit M: Mandatory, O: Optional, Use Case abhängig evtl. doch Mandatory und N: Nicht relevant
3
Die Kriterien für den weiteren Verlauf sind noch nicht als verbindlich anzusehen. Sie stellen lediglich Beispiele dar und zeichnen den aktuellen Stand der Diskussion nach.
13Kriterium Anforderungen L E Mittelfristig ≤ 5 Jahre E Langfristig ≤ 10 Jahre
Grundlegende standardisierte Funk- Erste verpflichtende Teilmodelle wie Alle definierten Standardfunktionen
tionen, die herstellerunabhängig auf zum Beispiel Identifikation, Typen- für Entwicklungsunterstützung sind
verschiedenen Produkten lauffähig schild und Simulationsmodell für lieferbar
T O M
sind und gleiche Daten in gleichen virtuelle Inbetriebnahme lieferbar Neue Verfahren aus Machine Learning
Funktionen liefern. Sie dienen als Verfahren aus Machine Learning und und Künstlicher Intelligenz
Grundstock der Funktionalität, auf Künstlicher Intelligenz
Standard- die jeder Hersteller seine eigenen
6.
funktionen Erweiterungen aufbauen kann Zum Beispiel PLCopen für Motion, Alle definierten Standardfunktionen
Beschreibung und Zugriff zu primären für Nutzer sind lieferbar und
Nutzerfunktionen des Assets, lauffähig
I O Condition Monitoring Standardfunk- M Neue Verfahren aus Machine Learning
tionen nach VDMA 24582, … und Künstlicher Intelligenz
Verfahren aus Machine Learning und
Künstlicher Intelligenz
Mindestbedingungen zur Security-by-Design Security-by-Design
Sicherstellung der Security-Fähigkeiten sind im Zusätzlich (Level der
Security-Funktionalität jeweiligen Niveau beschrieben Vertrauenswürdigkeit),
T M (Authentifizierung der Identifikato- M Fähigkeiten des vorgesehenen
ren, Benutzer- und Rollenverwaltung, Niveaus der Vertrauenswürdigkeit
sichere Kommunikation, Logging der sind beschrieben
7. Security security-relevante Änderungen)
Security-Fähigkeiten sind digital auf Zusätzlich digital abfragbar
dem vorgesehenen Niveau abfragbar, (Level der Vertrauenswürdigkeit),
(Authentifizierung der Identifikato- Fähigkeiten des vorgesehenen
I M M
ren, Benutzer- und Rollenverwaltung, Niveaus der Vertrauenswürdigkeit
sichere Kommunikation, Logging der sind umgesetzt
security-relevante Änderungen)
L: Lebenszyklus mit T: Typ und I: Instanz, E: Erfassungsgrad mit M: Mandatory, O: Optional, Use Case abhängig evtl. doch Mandatory und N: Nicht relevant
1
Die Kriterien für den weiteren Verlauf sind noch nicht als verbindlich anzusehen. Sie stellen lediglich Beispiele dar und zeichnen den aktuellen Stand der Diskussion nach.
Dieser Leitfaden behandelt Kriterien für Produkte, wobei Produkte Geräte, Systeme, Maschinen oder Software sein können.
8. Produktbeispiele
Im Folgenden sind einige konkrete Produkt- integriert. Die Kommunikation kann an alle
beispiele ausgearbeitet, die eine Anwen- gängigen Protokolle per Software angepasst
dung der Kriterien für Industrie-4.0-Pro- werden.
dukte und ihrer Eigenschaften in der Praxis
Abb. 5: Funkakkuschrauber Nexo
veranschaulichen sollen.
Übersicht der Beispiele:
1) Bosch Rexroth –
Funkakkuschrauber Nexo
2) Festo – Energieeffizienz-Modul
3) ABB – Field Information Manager
(eine Software)
4) Siemens – speicherprogrammierbare
Steuerung
5) Schneider electric –
speicherprogrammierbare Steuerung
6) Pepperl+Fuchs – Sensor
8.1 Industrieller
Funkakkuschrauber Nexo
Der Schrauber arbeitet völlig autark. Die
komplette Steuerung ist in den Schrauber
integriert und über offengelegte Schnitt-
stellen per WLAN zugänglich. Die Para-
metrierung findet über einen Webbrowser
statt. Umfangreiche Sensorik ist integriert.
Funktionen sind nachladbar und alle Daten
des Schraubers können per WLAN über eine
offengelegte Schnittstelle abgefragt wer-
den. Condition-Monitoring- und Diagnose-
funktionen sind in dem Schrauber bereits
Quelle: Bosch Rexroth
14Tabelle 3: Eigenschaften des Funkakkuschraubers Nexo
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2019 Schrauber Nexo
Herstellerübergreifende für 1) Materialnummer (elektronisch)
[1]
1) Materialnummer
T M
Identifizierung mit eindeutigem nach ISO 29002-5[2] oder URI (elektronisch)
Identifier (ID) auf dem Produkt
angebracht, elektronisch lesbar. für 2) Seriennummer oder eindeutige ID 2) QR-Code
Identifizierung in: für 3) Hersteller + Seriennummer oder 3) QR-Code
1. Identifikation 1) Entwicklung eindeutige ID 4) Identifikation Teilnehmer
2) Warenverkehr (Logistik), mit 2) und 3) elektronisch lesbar, für über TCP/UDP und IP-Netzwerk
I M
Produktion physische Produkte über 2D-Code, RFID
3) Vertrieb, Service, Marketing oder NFC
4) Netzwerk für 4) Identifikation Teilnehmer über IP
Netzwerk
Übertragung von Daten und Hersteller macht Daten online digital Step-Files, CAD-Zeichnungen
Datenfiles des Produkts für verfügbar/abrufbar. Die Daten sollten etc.
z. B. die Auslegung oder T M relevant für den Kunden und mit Hilfe
Simulation, Daten zum Produkt in der Identifikation verfügbar/abrufbar
Industrie-4.0- standardisierter Form sein, z. B. pdf über http(s) und URI
2.
Kommunikation
Produkt[3] über Netzwerk Verwaltungsschale des Produkts[3] mit Hilfe Ja, Drehmoment, Drehwinkel,
ansprechbar, liefert und übernimmt der Identifikation online (zu jeder Zeit) an- Schraubkurve etc können
I M
Daten, Plug & Produce über sprechbar über TCP/UDP&IP mit mindes- online ausgelesen werden
Industrie-4.0-konforme Dienste tens dem Informationsmodell von OPC UA
Standardisierte Daten mit für 2–3) Katalogdaten und technisches Ja, über QR-Code
herstellerübergreifender eindeutiger T M Datenblatt in einem offenen Standard
Identifizierung in Form von online abrufbar
Merkmalen mit Syntax für z. B.
1) Kaufmännische Daten für 2–3) Katalogdaten und technisches Ja, über QR-Code
Industrie-4.0- 2) Katalogdaten Datenblatt in einem offenen Standard
3. online abrufbar Dynamische Daten über
Semantik 3) Technische Daten: Mechanik,
Elektrik, Funktionalität, Örtlichkeit, 4) Dynamische Daten über I4.0 Funkschnittstelle
I M
Leistungsfähigkeit Kommunikation online abrufbar
4) Dynamische Daten für 5) Daten über den Lebenslauf der
5) Daten über den Lebenslauf der Produktinstanz online abrufbar
Produktinstanz
Virtuelles Abbild in Industrie-4.0-kon- Kundenrelevante Informationen anhand Abrufbar sind
former Semantik der Typen-Identifikation digital abrufbar Produktbeschreibung, Katalog,
Virtuelles Abbild über den gesam- T M (Produktbeschreibung, Katalog, Bild, Bild, technische Features,
ten Lebenszyklus. Charakteristische technische Features, Datenblatt, Security Datenblatt etc.
Merkmale der realen Komponente, Eigenschaften, etc.)
Virtuelle Informationen über Beziehungen der
4. Digitaler Kontakt zum Service und QR-Code leitet direkt
Beschreibung Merkmale untereinander, produkti-
ons- und produktionsprozessrelevante Informationen zum Produktsupport zum Service und bietet
Beziehungen zwischen Industrie 4.0- inkl. Ersatzteilinformation aus dem Feld Informationen zu Ersatzteilen
I M
Komponenten, formale Beschreibung möglich
relevanter Funktionen der realen
Komponente und ihrer Abläufe
Definition noch offen (Dienstsystem) Digitale Beschreibung der Interfaces sind offen
T O
Allgemeine Schnittstelle für Geräteschnittstelle verfügbar beschrieben
Industrie-4.0- nachladbare Dienste und Meldung
5. Dienste und von Zuständen. Notwendige Informationen wie Zustände, Daten an der Schnittstelle für
-Zustände Basisdienste, die ein Industrie- Fehlermeldungen, Warnungen , etc. alle Zustände sind offengelegt
I O
4.0-Produkt unterstützen und nach einer Industrienorm über OPC UA und können abgerufen werden
bereitstellen muss Informationsmodell verfügbar
Grundlegende standardisierte Funk- Funktionen in Form von I4.0 Teilmodellen
T O
tionen, die herstellerunabhängig auf in der Verwaltungsschale beschrieben
verschiedenen Produkten lauffähig
Standard- sind und gleiche Daten in gleichen Funktionen in Form von I4.0 Teilmodellen Erste Diagnose und Condition-
6.
funktionen Funktionen liefern. Sie dienen als in der Verwaltungsschale realisiert Monitoring-Funktionen,
Grundstock der Funktionalität, auf die I O Zusätzlich Überwachung des
jeder Hersteller seine eigenen Erwei- Prozesses mit Diagnoseaus-
terungen aufbauen kann gaben
Mindestbedingungen zur Eine Bedrohungsanalyse wurde Wird bei den Kundenprojekten
Sicherstellung der Security- durchgeführt. Angemessene Security- besprochen und dokumentiert
T M
Funktionalität Fähigkeiten wurden berücksichtigt und
öffentlich dokumentiert
7. Security
Vorhandene Security Fähigkeiten sind Wird bei den Kundenprojekten
dokumentiert besprochen und dokumentiert
I M
Entsprechend sichere Identitäten sind
vorhanden
L: Lebenszyklus mit T: Typ und I: Instanz, E: Erfassungsgrad mit M: Mandatory, O: Optional, Use-Case-abhängig evtl. doch Mandatory und N: Nicht relevant
1
Materialnummer hier als Überbegriff für Typenbezeichnung, Hersteller-Teilenummer, Bestellnummer, Produktklassifikation etc.
2
Für die oben angesprochenen direkt verbundenen Assets dürfte im Regelfall eine herstellerspezifische Identifikation nötig sein. Dies leistet nach heutigem Stand die ISO29002-5 nicht.
3
Die Kriterien für den weiteren Verlauf sind noch nicht als verbindlich anzusehen. Sie stellen lediglich Beispiele dar und zeichnen den aktuellen Stand der Diskussion nach. Dieser Leitfaden behandelt
Kriterien für Produkte, wobei Produkte Geräte, Systeme, Maschinen oder Software sein können.
15Fazit: Der Funkakkuschrauber Nexo erfüllt
damit alle festgelegten Produkteigenschaf-
ten 2019.
Daher erhält er vom Hersteller das dort ver-
fügbare „Industrie-4.0-Logo“. Quelle: Bosch Rexroth
8.2 Energieeffizienz-Modul Abb. 6: Energieeffizienz-Modul
Das Energieeffizienz-Modul vereinigt Senso-
ren zu Druck und Durchfluss, autarke Daten-
verarbeitung, ein 2/2-Wege-Absperrventil
und eine Ethernet-Kommunikationsschnitt-
stelle in sich. Die Kommunikationsparame-
ter der Schnittstelle (übliche Feldbusse, OPC-
UA, Modbus/TCP) sind offengelegt. Über
die Integration einer Codesys-Steuerung
sind Funktionen nachladbar. Das Modul
überwacht laufend den Luftverbrauch der
nachgeschalteten Anlage und kann dank
Machine-Learning zwischen Ruhezustand,
Betriebszustand und abnormalen Zustän-
den unterscheiden. Feste Grenzen für die
einzelnen Zustände können ebenfalls einge-
stellt werden. Das Absperrventil lässt eine
Auto-Stopp-Funktion zu, bei der die Druck-
luftzufuhr nach einer einstellbaren Zeit
des Ruhezustands automatisch abgesperrt
wird, um Leckage zu vermeiden. Sensor-
daten, Betriebszustände und Verhalten des
Absperrventils sind über die Kommunikati-
onsschnittstelle zugänglich. Quelle: Festo
16Tabelle 4: Eigenschaften des Energieeffizienz-Moduls
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2019 Energieeffizienz-Modul
Herstellerübergreifende Identifizie- für 1) Materialnummer [1] (elektronisch) 1) Teilenummer und Product-Key des
T M
rung des Assets mit eindeutigem nach ISO 29002-5[2] oder URI Herstellers (elektronisch) lesbar
Identifier (ID) auf dem Produkt ange-
bracht, elektronisch lesbar. für 2) Seriennummer oder eindeutige ID 2) DM-Code des Herstellers
Identifizierung in: für 3) Hersteller + Seriennummer oder 3) DM-Code des Herstellers
1. Identifikation 1) Entwicklung eindeutige ID 4) Identifikation Teilnehmer über
2) Warenverkehr (Logistik), mit 2) und 3) elektronisch lesbar, für TCP/UDP und IP-Netzwerk
I M
Produktion physische Produkte über 2D-Code, RFID
3) Vertrieb, Service, Marketing oder NFC
4) Netzwerk für 4) Identifikation Teilnehmer über IP
Netzwerk
Übertragung von Daten und Daten- Hersteller macht Daten online digital CAD-Zeichnungen, EPLAN-Makros,
files des Produkts für z. B. die Aus- verfügbar/abrufbar. Die Daten sollten Anleitungen, Gerätebeschreibung etc.
legung oder Simulation, Daten zum T M relevant für den Kunden und mit Hilfe
Produkt in standardisierter Form der Identifikation verfügbar/abrufbar
Industrie-4.0- sein, z. B. pdf über http(s) und URI
2. konforme
Kommunikation Produkt[3] über Netzwerk ansprechbar, Verwaltungsschale des Produkts[3] Ja, Sensoren und Zustände können
liefert und übernimmt Daten, Plug & mit Hilfe der Identifikation online ausgelesen werden. Ventil kann
Produce über I4.0-konforme Dienste I M (zu jeder Zeit) ansprechbar über angesteuert werden. Dazu wird
TCP/UDP&IP mit mindestens dem ein Steuerungsmodul mit OPC
Informationsmodell von OPC UA UA-Applikation aufgesteckt
Standardisierte Daten in Form von für 2–3) Katalogdaten und technisches Ja, über Link des DM-Code
Merkmalen mit herstellerübergreifen- T M Datenblatt in einem offenen Standard
der eindeutiger Identifizierung und online abrufbar
Syntax für z. B.:
1) Kaufmännische Daten für 2–3) Katalogdaten und technisches Ja, über Link des DM-Code
Industrie-4.0- Datenblatt in einem offenen Standard
2) Katalogdaten
3. konforme online abrufbar
3) Technische Daten: Mechanik,
Semantik 4) Dynamische Daten über I4.0
Elektrik, Funktionalität, Örtlichkeit,
I M
Leistungsfähigkeit Kommunikation online abrufbar
4) Dynamische Daten für 5) Daten über den Lebenslauf der
5) Daten über den Lebenslauf der Produktinstanz online abrufbar
Produktinstanz
Virtuelles Abbild in I4.0-konformer Kundenrelevante Informationen Abrufbar sind Produktbeschreibung,
Semantik/Virtuelles Abbild über den anhand der Typen-Identifikation Katalog, Bild, technische Features,
gesamten Lebenszyklus. Charakteris- digital abrufbar (Produktbeschreibung, Datenblatt, CAD-Zeichnungen,
T M
tische Merkmale der realen Kompo- Katalog, Bild, technische Features, EPLAN-Makros, Anleitungen,
nente, Informationen über Beziehun- Datenblatt, Security Eigenschaften, Gerätebeschreibung etc.
Virtuelle etc.)
4. gen der Merkmale untereinander, pro-
Beschreibung
duktions- und produktionsprozessrele-
vante Beziehungen zwischen Industrie Digitaler Kontakt zum Service und DM-Code leitet direkt zum Service
4.0-Komponenten, formale Beschrei- Informationen zum Produktsupport und bietet Informationen zu
I M inkl. Ersatzteilinformation aus dem Ersatzteilen
bung relevanter Funktionen der realen
Komponente und seiner Abläufe Feld möglich
Digitale Beschreibung der Interfaces sind offen beschrieben
Definition noch offen (Dienstsystem) T O
Geräteschnittstelle verfügbar
Industrie-4.0-
konforme Allgemeine Schnittstelle für Informationen wie Zustände, Daten an der Schnittstelle für alle
5.
Dienste und nachladbare Dienste und für die Fehlermeldungen, Warnungen , etc. Zustände sind offengelegt und
-Zuständ Meldung von Zuständen. Notwendige I O nach einer Industrienorm über OPC können abgerufen werden
Basisdienste, die ein I4.0-Produkt UA Informationsmodell verfügbar
unterstützen muss
Grundlegende standardisierte Funk- Funktionen in Form von I4.0 Erste Diagnose und Condition-
tionen, die herstellerunabhängig auf T O Teilmodellen in der Verwaltungsschale Monitoring-Funktionen
verschiedenen Produkten lauffähig beschrieben
Standard- sind und gleiche Daten in gleichen
6. Funktionen in Form von I4.0 Zusätzlich Überwachung des Prozesses
funktionen Funktionen liefern. Sie dienen als
Grundstock der Funktionalität, auf die Teilmodellen in der Verwaltungsschale mit Diagnoseausgaben
I O
jeder Hersteller seine eigenen Erwei- realisiert
terungen aufbauen kann
Eine Bedrohungsanalyse wurde Dokumentation weist aus, dass keine
durchgeführt. Angemessene Security- Security-Fähigkeiten vorhanden sind
T M
Fähigkeiten wurden berücksichtigt und
Mindestbedingungen zur öffentlich dokumentiert
7. Security Sicherstellung der Security-
Funktionalität Vorhandene Security Fähigkeiten sind Dokumentation weist aus, dass keine
dokumentiert. Security-Fähigkeiten vorhanden sind
I M
Entsprechend sichere Identitäten sind
vorhanden
L: Lebenszyklus mit T: Typ und I: Instanz, E: Erfassungsgrad mit M: Mandatory, O: Optional, Use Case abhängig evtl. doch Mandatory und N: Nicht relevant
1
Materialnummer hier als Überbegriff für Typenbezeichnung, Hersteller-Teilenummer, Bestellnummer, Produktklassifikation etc.
2
Für die oben angesprochenen direkt verbundenen Assets dürfte im Regelfall eine herstellerspezifische Identifikation nötig sein. Dies leistet nach heutigem Stand die ISO29002-5 nicht.
3
Die Kriterien für den weiteren Verlauf sind noch nicht als verbindlich anzusehen. Sie stellen lediglich Beispiele dar und zeichnen den aktuellen Stand der Diskussion nach.
Dieser Leitfaden behandelt Kriterien für Produkte, wobei Produkte Geräte, Systeme, Maschinen oder Software sein können.
17Fazit: Das Energieeffizienz-Modul erfüllt Das Produkt erhält vom Hersteller kein
damit alle festgelegten Eigenschaften für gesondertes Industrie-4.0-Logo.
die Produkteigenschaften 2019.
8.3 FDI-basierte Software für
Gerätemanagement
Abb. 7: Field Information Manager mit Hart-Modem und Feldgerät
Field Information Manager Hart-Modem
Quelle: ABB
Der Field Information Manager (FIM) ist des FIM ermöglicht Online-Parametrierung
eine Software für Handheld-Geräte zur Feld- von Hart-Geräten. Die Handheld-Edition
gerätekonfiguration und -diagnostik. FIM ermöglicht Offline-Gerätekonfiguration,
bietet leichten Zugriff auf standardisierte Nutzung von Templates und Dokumenta-
Geräteparameter und hilft, sicher mit ver- tionsgenerierung. Der Field Information
schiedenen Gerätetypen zu arbeiten. Basis Manager kann heruntergeladen werden
ist die FDI-Technologie (http:/www.field- unter: www.abb.com/fieldinfo
commgroup.org). Die DeviceWindow Edition
Tabelle 5: Eigenschaften des Field Information Manager
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2019 Field Information Manager
Herstellerübergreifende für 1) Materialnummer (elektronisch)
[1]
www.abb.com/fieldinfo
Identifizierung des Assets mit T M nach ISO 29002-5[2] oder URI
eindeutigem Identifier (ID) auf dem
Produkt angebracht, elektronisch
lesbar. für 2) Seriennummer oder eindeutige ID Jede installierte Version des FIM
Identifizierung in: für 3) Hersteller + Seriennummer oder verfügt über eine eindeutige
1. Identifikation
1) Entwicklung eindeutige ID „Machine ID“
2) Warenverkehr (Logistik), mit 2) und 3) elektronisch lesbar, für
I M
Produktion physische Produkte über 2D-Code, RFID
3) Vertrieb, Service oder NFC
für 4) Identifikation Teilnehmer über IP
Netzwerk
Übertragung von Daten und Hersteller macht Daten online digital Produktdaten online abrufbar
Datenfiles des Produkts für z. B. die verfügbar/abrufbar. Die Daten sollten
Auslegung oder Simulation, Daten T M relevant für den Kunden und mit Hilfe
zum Produkt in standardisierter Form der Identifikation verfügbar/abrufbar
Industrie-4.0- sein, z. B. pdf über http(s) und URI
2. konforme
Kommunikation Produkt[3] über Netzwerk ansprechbar, Verwaltungsschale des Produkts[3] mit Gerätedaten können mit OPC UA
liefert und übernimmt Daten, Plug & Hilfe der Identifikation online (zu jeder Clients abgerufen werden (geplant)
Produce über I4.0-konforme Dienste I M Zeit) ansprechbar über TCP/UDP&IP mit
mindestens dem Informationsmodell
von OPC UA
18Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2019 Field Information Manager
Standardisierte Daten in für 2–3) Katalogdaten und technisches Produktguide online abrufbar
Form von Merkmalen mit T M Datenblatt in einem offenen Standard
herstellerübergreifender eindeutiger online abrufbar
Identifizierung und Syntax für z. B.:
1) Kaufmännische Daten für 2–3) Katalogdaten und technisches Versionsnummer kann in der
Industrie-4.0- Datenblatt in einem offenen Standard Software abgefragt werden
2) Katalogdaten
3. konforme online abrufbar
3) Technische Daten: Mechanik,
Semantik 4) Dynamische Daten über I4.0 Geräteparameter können online
Elektrik, Funktionalität, Örtlichkeit,
I M
Leistungsfähigkeit Kommunikation online abrufbar abgefragt werden
4) Dynamische Daten für 5) Daten über den Lebenslauf der
5) Daten über den Lebenslauf der Produktinstanz online abrufbar
Produktinstanz
Virtuelles Abbild in I4.0-konformer Kundenrelevante Informationen Handbuch online abrufbar
Semantik anhand der Typen-Identifikation
Virtuelles Abbild über den gesamten digital abrufbar (Produktbeschreibung,
T M
Lebenszyklus. Charakteristische Merk- Katalog, Bild, technische Features,
male der realen Komponente, Informa- Datenblatt, Security Eigenschaften,
Virtuelle tionen über Beziehungen der Merk- etc.)
4.
Beschreibung male untereinander, produktions- und
produktionsprozess-relevante Bezie- Digitaler Kontakt zum Service und Service-Anfragen können online
hungen zwischen Industrie 4.0-Kom- Informationen zum Produktsupport gestellt werden. ABB-Knowledge-
ponenten, formale Beschreibung I M inkl. Ersatzteilinformation aus dem Feld Store zum Kontakt mit anderen
relevanter Funktionen der realen möglich Endkunden und ABB-Experten aus
Komponente und seiner Abläufe der Software verfügbar
Definition noch offen (Dienstsystem) Digitale Beschreibung der Folgt FDI-Standard
T O
Geräteschnittstelle verfügbar
Industrie-4.0-
konforme Allgemeine Schnittstelle für Informationen wie Zustände, Geräteparameter könnten per OPC
5.
Dienste und nachladbare Dienste und für die Fehlermeldungen, Warnungen , etc. UA ausgelesen werden (geplant).
-Zuständ Meldung von Zuständen. Notwendige I O nach einer Industrienorm über OPC UA Zustände gemäß NE 107
Basisdienste, die ein I4.0-Produkt Informationsmodell verfügbar
unterstützen muss
Grundlegende standardisierte Funktionen in Form von I4.0
Funktionen, die herstellerunabhängig T O Teilmodellen in der Verwaltungsschale
auf verschiedenen Produkten beschrieben
lauffähig sind und gleiche Daten
Standard- Funktionen in Form von I4.0
6. in gleichen Funktionen liefern.
funktionen Teilmodellen in der Verwaltungsschale
Sie dienen als Grundstock
der Funktionalität, auf die I O realisiert
jeder Hersteller seine eigenen
Erweiterungen aufbauen kann
Mindestbedingungen zur Eine Bedrohungsanalyse wurde Security-Fähigkeiten sind im
Sicherstellung der Security- durchgeführt. Angemessene Security- Handbuch dokumentiert.
T M
Funktionalität Fähigkeiten wurden berücksichtigt und
öffentlich dokumentiert
7. Security
Vorhandene Security Fähigkeiten sind Zugriff auf OPC UA-Server
dokumentiert. nur nach entsprechender
I M
Entsprechend sichere Identitäten sind Nutzerauthentifizierung
vorhanden
L: Lebenszyklus mit T: Typ und I: Instanz, E: Erfassungsgrad mit M: Mandatory, O: Optional, Use Case abhängig evtl. doch Mandatory und N: Nicht relevant
1
Materialnummer hier als Überbegriff für Typenbezeichnung, Hersteller-Teilenummer, Bestellnummer, Produktklassifikation etc.
2
Für die oben angesprochenen direkt verbundenen Assets dürfte im Regelfall eine herstellerspezifische Identifikation nötig sein. Dies leistet nach heutigem Stand die ISO29002-5 nicht.
3
Die Kriterien für den weiteren Verlauf sind noch nicht als verbindlich anzusehen. Sie stellen lediglich Beispiele dar und zeichnen den aktuellen Stand der Diskussion nach.
Dieser Leitfaden behandelt Kriterien für Produkte, wobei Produkte Geräte, Systeme, Maschinen oder Software sein können.
Fazit: Der Field Information Manager erfüllt
in naher Zukunft die Produkteigenschaften
2019.
Vom Hersteller wird dafür das Logo
„IoTSP-enabled“ (Internet of Things, Service
and People) vergeben.
Quelle: ABB
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