Welche Kriterien müssen Industrie-4.0-Produkte erfüllen? - Leitfaden 2018 - LEITFADEN
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LEITFADEN
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Welche Kriterien müssen
Industrie-4.0-Produkte erfüllen? entstanden.
Leitfaden 2018
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Inhalt
1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
2. Grundsätze für die Definition von Kriterien für Industrie-4.0-Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 Selbstprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Einfachheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Eigene Kennzeichnung statt allgemeines Label . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.4 Freie Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.5 Kostenfrei und für jeden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.6 Ausführende Stelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3. Produkteigenschaften 2018 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1 Migration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2 Kennzeichnung von Produkten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4. Auswahl der Kriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.1 Identifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2 Industrie-4.0-Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.3 Industrie-4.0-Semantik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.4 Virtuelle Beschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.5 Industrie-4.0-Dienste und -Zustände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.6 Standardfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.7 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5. Vorgehen für die Kriterien und Produkteigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.1 Meilensteinplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6. Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und ihre Produkteigenschaften 2018 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
8.1 Industrieller Funkakkuschrauber Nexo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
8.2 Energieeffizienz-Modul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
8.3 FDI-basierte Software für Gerätemanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
8.4 Speicherprogrammierbare Steuerung S7-1500 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
8.5 Speicherprogrammierbare Steuerung Modicon M251 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
8.6 LiDAR-Sensor R2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3
1. Einleitung
Die vollständig digitalisierte und vernetzte Produktion der architekturen, Standards und Normung“ der Plattform
Zukunft, Industrie 4.0, hält unaufhaltsam Einzug in die Industrie 4.0“ entstanden.
Fabriken. Beinahe inflationär erscheint die Verwendung
von Begriffen wie „IoT Ready“, „RAMI-4.0-konform“ oder Den Anbietern im Markt helfen diese Kriterien zu entschei-
auch „Industrie-4.0-Siegel“. Daneben bieten Beratungsun- den, welche Produkte heute schon als Industrie-4.0-fähig
ternehmen an, Produkte und ganze Unternehmen auf ihre gekennzeichnet werden können. Gleichzeitig können Unter
Industrie-4.0-Tauglichkeit zu testen. Dahinter verbergen nehmen diese Kriterien als Anleitung für die Produktent-
sich allzu oft Leistungsangebote, die Industrie 4.0 völlig wicklung verwenden. Für Kunden bietet die ZVEI-Definition
unterschiedlich definieren und weit mehr zur Verwirrung Klarheit über die Leistungen und Features, die Industrie-4.0-
als zur Klärung beitragen. Wie lässt sich dieser Begriffs- und Produkte1 mitbringen sollten. Das sorgt insgesamt für mehr
Angebotsdschungel lichten? Was erhält der Kunde davon Transparenz und Sicherheit im Markt. So wird indirekt auch
und was steckt hinter den Begriffen und Beratungsangebo- deutlich, was nicht Industrie-4.0-konform ist.
ten? Im ZVEI wurden dafür allgemeine und herstellerunab-
hängige Kriterien für Industrie-4.0-Produkte erarbeitet, Dieser Leitfaden ist eine Weiterführung des Leitfadens von
die in diesem Leitfaden beschrieben werden. Der Leitfaden 2017 und löst diesen ab.
ist in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe 1 „Referenz-
Abbildung 1: Warum Kriterien für Industrie-4.0-Produkte wichtig sind:
eine erste herstellerunabhängige Orientierung für Kunden und Hersteller
Allgemein
• Orientierung, was Industrie 4.0 ist Ausführende Stelle
UND was nicht • Herstellerunabhängig
• Nicht jedes Produkt ist Industrie 4.0 • Kenntnis der Industrie-4.0-Standardisierungsarbeiten
• Positionierung für den Markt • Standardisierungsarbeiten fließen über
Kriterien in Herstellerumsetzungen
Kunden
• Zukunftssicherheit durch firmen-
übergreifende Sprachregelung Wichtige Voraussetzungen
• Herstellerunabhängige Festlegung • Selbstprüfung, bewusst keine Zertifizierung
• Eigenes Industrie-4.0-Label kann an die Kriterien
Hersteller
gekoppelt werden
• Orientierung, was mit Industrie 4.0 • Selbstentscheidung bzgl. der Verwendung
benannt werden kann (im Katalog, auf Produkten, in der Werbung etc.)
• Eigenschaft als Orientierung für • Kostenfrei und Zugang für jeden
die Produktentwicklungen
Quelle: ZVEI Führungskreis, Martin Hankel, Bosch Rexroth AG
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.
4
2. Grundsätze
für die Definition von Kriterien
für Industrie-4.0-Produkte
Die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte sollen möglichst Sie können sie zum Beispiel in Produktkatalogen, auf Messen
schnell und einfach Verbreitung finden können. Daher oder in der Werbung nutzen.
wurden folgende Voraussetzungen festgelegt.
Eine öffentliche Verwendung ist ausdrücklich gewünscht,
sie trägt immer auch zur Verbreitung der Kriterien für
2.1 Selbstprüfung ✔ Industrie-4.0-Produkte bei.
Jedes Unternehmen oder jede Organisation prüft anhand
der Kriterien für Industrie-4.0-Produkte selbst, ob die eige- 2.5 Kostenfrei und für jeden ✔
nen Produkte den Eigenschaften entsprechen oder nicht.
Sie sind zudem selbst dafür verantwortlich, eventuell feh- Die Nutzung der Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und
lende Eigenschaften für ihre Produkte zu entwickeln. ihre Produkteigenschaften ist für die Unternehmen und
Organisationen kostenfrei. Jeder kann sie für seine Produkte
Für die Selbstprüfung ist ausdrücklich keine Zertifizierung verwenden.
notwendig.
2.6 Ausführende Stelle ✔
2.2 Einfachheit ✔
Eine herstellerunabhängige Stelle definiert die Kriterien für
Die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und ihre Produkt- Industrie-4.0-Produkte in einem festen und transparenten
eigenschaften sollen so einfach wie möglich dargestellt Prozess und veröffentlicht diese.
werden, sodass jedes Unternehmen oder jede Organisation
sie ohne Hilfe Dritter selbst anwenden kann. Konkret erfolgt die Ausarbeitung über die Gremien ZVEI-SG
Modelle & Standards und die „Plattform Industrie 4.0 AG1
Referenzarchitektur, Normung & Standards“. Beide Gremien
2.3 Eigene Kennzeichnung statt sind herstellerübergreifend besetzt mit Vertretern aus der
allgemeines Label ✔ IT-Branche, der Automatisierungstechnik, dem Maschinen-
und Anlagenbau sowie der Prozessindustrie. Beide Gremien
Mit den Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und den not- verfügen über ausreichende Kenntnisse der laufenden
wendigen Produkteigenschaften ist kein allgemeines Label Standardisierungsarbeiten zur Referenzarchitektur von
verbunden. Jedes Unternehmen oder jede Organisation kann Industrie 4.0.
ein eigenes Label verwenden, es auf die Kriterien referenzie-
ren und Kunden auf die Kriterien verweisen. So ist sichergestellt, dass die Kriterien für Industrie-4.0-
Produkte allgemein gültig sind und die richtigen und
Umgekehrt können Kunden aktiv fragen, ob ein Firmenlabel notwendigen technischen Produkteigenschaften heran
die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte erfüllt. gezogen werden.
Eine Änderung der festgelegten Kriterien für Industrie-4.0-
2.4 Freie Verwendung ✔ Produkte ist nur über diese beiden Gremien möglich.
Jedem Unternehmen und jeder Organisation ist es selbst Ziel ist es, dass die Kriterien und die notwendigen Produkt-
überlassen, die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und eigenschaften künftig auch in einen Normungsprozess ein-
ihre Produkteigenschaften öffentlich zu verwenden. fließen.
5
3. Produkteigenschaften 2018
Die „Produkteigenschaften 2018“ beschreiben Mindesteigen 3.1 Migration
schaften, über die ein heute verfügbares Produkt verfügen
muss, um die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte zu erfül- Die Beschreibung und Festlegung der Mindesteigenschaften
len. Dies umfasst auch Produkte mit nachladbaren Features für die einzelnen Kriterien wird einmal pro Kalenderjahr
und mit Updates für künftige Anforderungen. überprüft. Bei Bedarf werden Änderungen vorgenommen:
Damit wird sichergestellt, dass die Eigenschaften der Krite-
Die Eigenschaften richten sich in erster Linie an Kunden und rien für Industrie-4.0-Produkte an den technischen Fortschritt
zeigen, welche Produkte bereits heute für ein Industrie-4.0- angepasst werden. Neue Normen und Standards können
Netzwerk erworben werden können. Dabei werden Minimal künftig mit aufgenommen und die Eigenschaften immer
anforderungen an Normen und Standards beschrieben, damit konkreter verfasst werden.
ein Produkt am Industrie-4.0-Netzwerk teilnehmen kann.
Produkte können natürlich auch Eigenschaften über diese
Minimalanforderungen hinaus aufweisen. 3.2 Kennzeichnung von Produkten
Die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und die Produkt- Für eine Kennzeichnung von Produkten sollten die Kriterien
eigenschaften werden jährlich überprüft und angepasst. für Industrie-4.0-Produkte und ihre Produkteigenschaften
herangezogen werden. Der ZVEI empfiehlt zum Beispiel die
Kennzeichnung „I4.0“ oder „Industrie 4.0“ auf den Produkten
und in den Katalogen der Hersteller. Produkte mit dieser
Kennzeichnung erfüllen das derzeit festgelegte Minimum
an Eigenschaften, und eine Migration für künftige Eigen-
schaften ist sichergestellt.
6
4. Auswahl der Kriterien
Im Rahmen der Standardisierungsarbeiten zu Industrie 4.0 Die mindestens notwendigen Produkteigenschaften je Kri-
wurde das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI terium werden im Folgenden beschrieben und sind additiv
4.0)2 entwickelt. Es stellt den gesamten Lösungsraum für zu erfüllen.
Industrie 4.0 dar.
Der Erfüllungsgrad legt fest, welche Eigenschaften zwin-
Im RAMI 4.0 können technische Standards in den drei Ach- gend und welche optional (Use-Case-abhängig) vorhanden
sen „Architecture Layer“, „Lifecycle & Value Stream“ und sein müssen.
„Functional Hierarchy“ verortet werden. Entsprechende
Arbeiten finden dazu derzeit in den verschiedenen Gre- Der Lebenszyklus wird grob in die zwei Abschnitte Typ
mien zu Industrie 4.0 statt. (Entwicklung) und Instanz (Produktion, Service) unterteilt.
Die Produkteigenschaften zu den Kriterien können je nach
Das zweite Referenzmodell ist die ebenfalls bereits veröffent Lebenszyklusphase unterschiedlich sein und sind dann für
lichte „Industrie-4.0-Komponente“ 2. Sie beschreibt, wie sich die Erreichung additiv (beide) zu erfüllen.
ein Industrie-4.0-Produkt in ein Industrie-4.0-Netzwerk
einbindet. Dabei ist es notwendig, dass eine Verwaltungs-
schale2 mit entsprechender Industrie-4.0-Kommunikation 4.1 Identifikation
vorhanden ist.
Eine notwendige Voraussetzung für Industrie 4.0 ist die
Dies bedeutet, dass es sich bei einem Industrie-4.0-Produkt weltweit eindeutige Identifikation aller Produkte, d. h.
immer um eine Industrie-4.0-Komponente handelt, beste- Assets und Verwaltungsschalen, im Industrie-4.0-Netzwerk.
hend aus „Asset“, also Gegenstand, und „Verwaltungsschale“. Jedes Produkt braucht dafür einen Identifier, anhand des-
sen es weltweit eindeutig identifiziert werden kann.
Beide Referenzmodelle stellen Anforderungen und sind
der Ausgangspunkt für die Ableitung der Kriterien für Das Gleiche gilt auch für die Daten, Standardfunktionen,
Industrie-4.0-Produkte. Verwaltungsschalen etc., die zu dem Produkt gehören. Sie
benötigen ebenfalls einen weltweit eindeutigen Identifier,
Ausgewählt wurden Kriterien, die gravierende Veränderun- damit herstellerübergreifend die Beziehung zwischen den
gen mit sich bringen oder die eine notwendige Vorausset- Daten und Funktionen hergestellt werden kann.
zung für Industrie 4.0 sind.
Dazu wurden schon im zweiten Teil der Beschreibung
Jedes Kriterium ist gegliedert in seine Produkteigenschaften, der Industrie-4.0-Komponente zwei Vorzugsschemata für
in seinen Erfüllungsgrad und in die Phasen des Lebens Identifier benannt (nach ISO 29002-5 oder als URI; siehe:
zyklus. „Struktur der Verwaltungsschale“, Plattform Industrie 4.0,
2016).
2 Die mit 2 gekennzeichneten Publikationen finden Sie hier:
www.zvei.org/presse-medien/publikationen/das-referenzarchitekturmodell-industrie-40-rami-40
www.zvei.org/presse-medien/publikationen/die-industrie-40-komponente/
www.zvei.org/presse-medien/publikationen/das-referenzarchitekturmodell-industrie-40-rami-40/
Weitere Links: www.din.de/de/wdc-beuth:din21:250940128 und https://webstore.iec.ch/publication/30082
4 . AU S WA H L D E R K R I T E R I E N 7
Abbildung 2: Herleitung der Kriterien für Industrie-4.0-Produkte
I4.0-Komponente RAMI 4.0 Kriterien für Industrie 4.0
I4.0-Kommunikation Architekturschichten
Standardfunktionen
Grundfunktionen, die geräte-
Business unabhängig gleich sind
Verwaltungs- Industrie-4.0-Semantik
Functional
Digitale Welt
schale Eine gemeinsame Sprache
(Vokabeln und Satzbau)
Information Virtuelle Beschreibung
Asset Communication Industrie-4.0-Dienste & -Zustände
z.B. Maschine*
Industrie-4.0-Kommunikation
Integration die die neuen Dienste abbilden kann
Identifikation
Real
Assets Eindeutige Kennzeichnung von
physischen Dingen und Daten
Security
* Bezieht sich auch auf einzelne Komponenten wie z.B. Sensoren, Aktoren, Steuerungen, Software usw.
Quelle: ZVEI Führungskreis, Martin Hankel, Bosch Rexroth AG
Die Identifikation ist im RAMI 4.0 in den Architektur-Layern sie eine gemeinsame Sprache. Gemeinsame Vokabeln in Form
Asset, Information und Functional notwendig. von Daten und Funktionen und auch eine gemeinsame
Syntax, die den richtigen Kontext für die Daten herstellt.
4.2 Industrie-4.0-Kommunikation Erste gute Kandidaten für eine Industrie-4.0-Semantik sind
in den Standardisierungsgremien des ZVEI und der Plattform
Industrie 4.0 folgt einer serviceorientierten Architektur, in Industrie 4.0 in Diskussion. Neben einem Kandidaten wie
der Dienste ausgeführt und Daten ausgetauscht werden eCl@ss oder IEC 61360 mit IEC CCD wird z. B. auch Automa-
können. Dazu wurden Anforderungen an die Nachrichten- tion ML für eine mögliche Sortierung der Syntax diskutiert.
übertragung zwischen zwei Industrie-4.0-Komponenten Erste standardisierte Daten und Dateiformate werden in den
formuliert, die sogenannte Industrie-4.0-Kommunikation. Kriterien als notwendige Produkteigenschaften hinterlegt.
Die Spezifikationen für die Industrie-4.0-Kommunikation Im RAMI 4.0 ist die Industrie-4.0-Semantik im Information-
werden zurzeit noch definiert. Hierzu werden aus den vor- Layer verortet. Alle Daten und Funktionen, die nicht nach
handenen und bereits in Entwicklung befindlichen Standards Industrie 4.0 standardisiert sind, werden dort im Integration-
Vorzugsstandards herausgefiltert, die sich für die Industrie- Layer verortet.
4.0-Kommunikation am besten eignen.
Im RAMI 4.0 ist die Industrie-4.0-Kommunikation mit dem 4.4 Virtuelle Beschreibung
Communication-Layer abgebildet. Alle anderen Kommuni-
kationsarten und auch Protokolle sind dort im Integration- Die virtuelle Beschreibung spiegelt den kompletten Inhalt
Layer verortet. des digitalen Abbilds des Produkts wider.
In digitaler Form existieren eine Zusammenstellung wichtiger
4.3 Industrie-4.0-Semantik Daten in Industrie-4.0-Semantik wie auch weitere Informa-
tionen, etwa Produktbeschreibungen, Katalogblätter, Bilder,
Damit sich Komponenten, Maschinen, Anlagen und IT-Sys- technische Features, Datenblätter, Security-Eigenschaften,
teme herstellerübergreifend verstehen können, benötigen Simulationsmodelle etc.
8 4. AU S WA H L D E R K R I T E R I E N
Mit diesen Informationen liegt ein digitales Abbild des Pro- befinden sich zurzeit in der Standardisierung/Normung
dukts vor. Teile davon sind auch für Kunden zugänglich. und werden zukünftig ebenfalls ein gutes Kriterium für
Diese können zu dem Produkt abgerufen werden, frei im Industrie-4.0-Produkte sein.
Internet verfügbar, an das Produkt gebunden oder per
Benutzerkennung im Internet abrufbar sein.
4.7 Security
4.5 Industrie-4.0-Dienste und -Zustände Sicherheit ist eines der zentralen Themen bei Industrie 4.0
und muss über den gesamten Lebenszyklus auf allen Archi-
Komponenten, Systeme und Maschinen sollen sich in einem tekturschichten und Hierarchieebenen gegeben sein. Ver-
Industrie-4.0-Netzwerk finden und über die Kommunikation gleichbar mit einem Gebäude, das mit Stahl armiert wurde,
untereinander eine erste Verhandlung führen können. gewährleistet die Security damit die Stabilität von RAMI 4.0
Dazu gehört auch der Austausch über die zur Verfügung und schützt gegen mögliche Angriffe.
stehenden Daten, Funktionen und Fähigkeiten. Nach einer
Einigung in dieser Verhandlung können die ersten Daten Schon heute sollten bereits erste Security-Fähigkeiten erfüllt
ausgetauscht werden. Für diese Prozesse sind grundlegende werden. Welche Fähigkeiten dies sind, sollte typischerweise
Dienste notwendig, die beide Kommunikationspartner aus einer Bedrohungsanalyse hervorgehen und bereits klar
bedienen können müssen. dokumentiert sein. Außerdem sollte eine entsprechend
sichere Identität wenigstens für die Produktinstanz schon
Dementsprechend ist es erforderlich, dass diese Industrie- berücksichtigt sein. Mit dem Teilmodell Security werden
4.0-Dienste herstellerübergreifend beschrieben und imple- zukünftig die notwendigen Fähigkeiten (Authentifizierung
mentiert sein müssen, damit ein Industrie-4.0-Netzwerk der Identifikatoren, Benutzer- und Rollenverwaltung, sichere
arbeitsfähig werden kann. Diese Industrie-4.0-Dienste müssen Kommunikation, Logging der Security-relevanten Änderun-
offen, standardisiert (am besten genormt) und für jeden gen) und die optionalen Fähigkeiten einer Industrie-4.0-Kom
zugänglich sein und dürfen auch nicht von einem einzigen ponente beschrieben sein, die bei Industrie-4.0-Produkten
Anbieter abhängig sein. Sie sind notwendige Basisdienste, zu berücksichtigen sind. Die inhärent vorhandenen Security-
die jedes Industrie-4.0-Produkt unterstützen und bereit- Fähigkeiten werden digital abfragbar sein. Die IEC 62443
stellen muss – gestaffelt vom Einstieg bis zum Vollausbau. wird eine Schlüsselrolle dabei spielen.
Dazu gehört z. B. auch eine allgemeine Schnittstelle für
nachladbare Dienste und Meldungen von Zuständen der Auf lange Sicht (zehn Jahre) müssen die Security-Fähigkei-
Industrie-4.0-Produkte. ten zu einer Produkteigenschaft mit einer messbaren Qua-
lität auf einer noch festzulegenden Skala bewertet werden.
Zudem werden die Security-Fähigkeiten3 neben den Safety-
4.6 Standardfunktionen Fähigkeiten, Privacy-Fähigkeiten, der Resilienz und der
Zuverlässigkeit die charakteristischen Merkmale einer ver-
Speziell für Maschinenbauer und Endkunden ist es sehr trauenswürdigen Industrie-4.0-Komponente bilden müs-
hilfreich, wenn bestimmte Funktionen bei allen Kompo- sen. Ein abgestuftes Niveau der Vertrauenswürdigkeit auf
nenten oder auch Systemen standardisiert sind. Ein gutes einer Skala erlaubt dann die Einschätzung der Einsetzbar-
Beispiel für Funktionen sind z. B. die PLCopen-Motion- keit einer Industrie-4.0-Komponente in einem Gesamtsys-
Bausteine, die unabhängig vom Hersteller standardisiert tem und gestattet, den Level der Vertrauenswürdigkeit
sind. Auch einfache Condition-Monitoring-Funktionen eines Wertschöpfungsnetzwerks automatisch zu ermitteln
eignen sich dafür; wenn die Ausgangswerte bei allen Her- anhand der aktuellen Vernetzung der Teilnehmer des Wert-
stellern standardisiert sind, kann sehr viel einfacher ein schöpfungsnetzwerks. Zu dem Zeitpunkt der Integration
herstellerübergreifendes Condition Monitoring in einer von Komponenten in einer Maschine muss sich der resul-
Maschine umgesetzt werden. Solche Funktionen, die dann tierende Vertrauenswürdigkeitslevel aus der Komposition
im Functional-Layer des RAMI 4.0 verortet sein werden, der Komponenten ergeben.
3 Dies geht in eine ähnliche Richtung wie die durch das IIC vorgeschlagene „Trustworthiness“9
5. Vorgehen für die Kriterien und Produkt
eigenschaften
Initial werden die Kriterien für Industrie-4.0-Produkte und Abbildung 3: G
enerischer Jahresablauf für Überprüfung
ihre Produkteigenschaften in der ZVEI-SG Modelle & Stan- der Kriterien für Industrie-4.0-Produkte
dards definiert und festgelegt und dann in der „Plattform inklusive Produkteigenschaften
Industrie 4.0 AG1 Referenzarchitektur und Standards“ frei-
gegeben. Januar
November Verwendung
Der weitere Prozess für die Kriterien und Produkteigen- Veröffentlichung Hersteller und
schaften soll offen gestaltet sein und kann künftig z. B. auch Kunden
über eine DINSPEC erfolgen, die jährlich eine Überprüfung
durchführt und, wenn notwendig, Anpassungen an den
Kriterien und deren Produkteigenschaften vornimmt.
Bis Juli
Oktober Sammlung
5.1 Meilensteinplan Freigabe im Anpassungswünsche
Gremium Folgejahr
Der jährliche Prozess soll in etwa wie folgt aussehen: Eine
Veröffentlichung der Kriterien für Industrie-4.0-Produkte Bis
und ihre Produkteigenschaften erfolgt immer im November September
eines Jahres. Damit können die Hersteller und Kunden im Abstimmung
Folgejahr mit diesen Festlegungen arbeiten. Bis Mitte des Anpassungs-
Folgejahrs werden aufkommende Anpassungswünsche wünsche
gesammelt (Kontakt: trs@zvei.org) und im Gremium bis
September diskutiert. Die dann getroffenen Beschlüsse aus Quelle: ZVEI Führungskreis, Martin Hankel & Bosch Rexroth AG
dem Gremium werden im Oktober freigegeben, sodass
wieder im November die Anpassungen für das Folgejahr
veröffentlicht werden können.10
6. K
riterien für Industrie-4.0-Produkte und
ihre Produkteigenschaften 2018
Anmerkung: In den nachfolgenden Tabellen wird der Begriff Industrie 4.0 zur vereinfachten Darstellung mit I4.0 abgekürzt.
Tabelle 1: Produkteigenschaften 2018 zu den Kriterien für Industrie-4.0-Produkte
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2018
Herstellerübergreifende Identifizierung des Assets für 1) Materialnummer4 (elektronisch) nach
T M
mit eindeutigem Identifier (ID) auf dem Produkt6 ISO 29002-55 oder URI
angebracht, elektronisch lesbar.
für 2) Seriennummer oder eindeutige ID
Identifizierung in:
1. Identifikation für 3) Hersteller + Seriennummer oder eindeutige ID
1) Entwicklung
I M mit 2) und 3) elektronisch lesbar, für physische
2) Warenverkehr (Logistik), Produktion
Produkte über 2D-Code oder RFID
3) Vertrieb, Service, Marketing
für 4) Identifikation Teilnehmer über IP-Netzwerk
4) Netzwerk
Hersteller macht Daten online digital verfügbar/
Übertragung von Daten und Datenfiles des Produkts für
abrufbar. Die Daten sollten relevant für den Kun-
z. B. die Auslegung oder Simulation, Daten zum Produkt in T M
den und mit Hilfe der Identifikation verfügbar/
standardisierter Form.
abrufbar sein, z. B. pdf über http(s) und URI
2. I4.0-Kommunikation
Verwaltungsschale des Produkts6 mit Hilfe der
Produkt6 über Netzwerk ansprechbar, liefert und über- Identifikation online (zu jeder Zeit) ansprechbar
I M
nimmt Daten, Plug & Produce über I4.0-konforme Dienste. über TCP/UDP&IP mit mindestens dem Informa-
tionsmodell von OPC-UA
Standardisierte Daten in Form von Merkmalen mit für 2) Katalogdaten in einem offenen Standard
herstellerübergreifender eindeutiger Identifizierung und T M
online abrufbar
Syntax für z. B.:
1) Kaufmännische Daten
3. I4.0-Semantik 2) Katalogdaten
3) Technische Daten: Mechanik, Elektrik, Funktionalität, für 2) und 5) Katalogdaten und Daten über den
I M
Örtlichkeit, Leistungsfähigkeit Lebenslauf der Produktinstanz online abrufbar
4) Dynamische Daten
5) Daten über den Lebenslauf der Produktinstanz
→6. K R I T E R I E N F Ü R I N D U S T R I E - 4 . 0 - P R O D U K T E U N D I H R E P R O D U K T E I G E N S C H A F T E N 2 0 1 8 11
Tabelle 1: Produkteigenschaften 2018 zu den Kriterien für Industrie-4.0-Produkte (Fortsetzung)
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2018
Virtuelles Abbild in I4.0-konformer Semantik Kundenrelevante Informationen anhand der
Virtuelles Abbild über den gesamten Lebenszyklus. Charak- Typen-Identifikation digital abrufbar (Produkt
T M
teristische Merkmale der realen Komponente, Informatio- beschreibung, Katalog, Bild, technische Features,
4. Virtuelle nen über Beziehungen der Merkmale untereinander, pro- Datenblatt, Security-Eigenschaften etc.)
Beschreibung duktions- und produktionsprozess-relevante Beziehungen
Digitaler Kontakt zum Service und Informationen
zwischen Industrie-4.0-Komponenten, formale Beschrei-
I M zum Produktsupport inkl. Ersatzteilinformation
bung relevanter Funktionen der realen Komponente und
aus dem Feld möglich
seiner Abläufe.
Digitale Beschreibung der Geräteschnittstelle
Definition noch offen (Dienstsystem) T O
verfügbar
5. I4.0-Dienste und
Allgemeine Schnittstelle für nachladbare Dienste und für Informationen wie Zustände, Fehlermeldungen,
-Zustände
die Meldung von Zuständen. Notwendige Basisdienste, I O Warnungen etc. nach einer Industrienorm
die ein I4.0-Produkt unterstützen muss. über OPC-UA-Informationsmodell verfügbar
Grundlegende standardisierte Funktionen, die hersteller
unabhängig auf verschiedenen Produkten lauffähig sind und T N Nicht definiert
6. Standardfunktionen gleiche Daten in gleichen Funktionen liefern. Sie dienen
als Grundstock der Funktionalität, auf die jeder Hersteller I N Nicht definiert
seine eigenen Erweiterungen aufbauen kann.
Eine Bedrohungsanalyse wurde durchgeführt.
Mindestbedingungen zur Sicherstellung der Security-
T M Angemessene Security-Fähigkeiten wurden
Funktionalität.
7. Security berücksichtigt und öffentlich dokumentiert.
Vorhandene Security-Fähigkeiten sind dokumentiert.
I M
Entsprechend sichere Identitäten sind vorhanden.
Produkteigenschaften zu den Kriterien
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
4 Materialnummer hier als Überbegriff für Typenbezeichnung, Hersteller-Teilenummer, Bestellnummer, Produktklassifikation etc.
5 Für die oben angesprochenen direktverbundenen Assets dürfte im Regelfall eine herstellerspezifische Identifikation nötig sein.
Dies leistet nach heutigem Stand die ISO 29002-5 nicht.
6 Dieser Leitfaden behandelt Kriterien für Produkte, wobei Produkte Geräte, Systeme, Maschinen oder Software sein können.12
7. Weitere Entwicklung der Kriterien für
Industrie-4.0-Produkte
Industrie 4.0 ist gegenwärtig noch nicht vollumfänglich Diese Beschreibung richtet sich speziell an die Normungs-
beschrieben. Die ersten Festlegungen sind in die Kriterien und Standardisierungsgremien und zeigt auf, in welchen
für Industrie-4.0-Produkte eingeflossen. Welche Implemen- Feldern noch Normen ergänzt werden müssen. Daraus
tierungen und Standards für Industrie-4.0-Produkte werden kann auch Forschungsbedarf abgeleitet werden.
in Zukunft relevant? Ein zeitlicher Ausblick ist für Hersteller
und Kunden, aber auch für die Überprüfung der Produkt- Ob und wann diese Beschreibungen einmal zu den Min-
kriterien und der Produkteigenschaften relevant. Zur Klas- destprodukteigenschaften sowie zu den Kriterien für
sifizierung wurde der Ausblick in mittelfristig und langfris- Industrie-4.0-Produkte zählen werden, ist heute völlig
tig unterteilt. ungewiss. Potenzielle Kandidaten werden bei den jährli-
chen Überprüfungen erst einmal in die mittelfristigen Pro-
dukteigenschaften überführt.
7.1 Wahrscheinliche Kriterien und
Produkteigenschaften – mittelfristig Der Zeithorizont liegt hier bei deutlich mehr als fünf Jah-
ren, bis eine genauere Beschreibung und Definition vor-
Der mittelfristige Ausblick beschreibt, welche weiteren handen sein wird.
Produkteigenschaften bereits heute diskutiert werden und
in den nächsten Jahren in die verschiedenen Produkte Abbildung 4: Weitere Entwicklung der Kriterien und
implementiert werden könnten. Produkteigenschaften inkl. Migrationspfad
Er richtet sich insbesondere an die Hersteller und zeigt,
welche Produkteigenschaften zu den Kriterien für
Industrie-4.0-Produkte in den nächsten Jahren mindestens Industrie 4.0
entwickelt und umgesetzt werden müssen. Der Zeit Gesamtheit
horizont beträgt bis zu fünf Jahren. aller Standards
7.2 Ausblick Kriterien und Produkt
eigenschaften – langfristig Kriterien &
Produkteigenschaften
Der langfristige Ausblick beschreibt das komplette Industrie- Mindestmaß für Industrie 4.0
4.0-Spektrum mit all seinen Normen und Festlegungen.
Dabei sind viele Themen nicht abschließend definiert und
können heute noch nicht komplett erfasst werden. Hier Heute mittelfristig langfristig
wird dargestellt, was in Zukunft alles zu Industrie-4.0-Pro-
dukteigenschaften gehören könnte. Quelle: ZVEI Führungskreis, Martin Hankel, Bosch Rexroth AG7. W E I T E R E E N T W I C K LU N G D E R K R I T E R I E N F Ü R I N D U S T R I E - 4. 0 - P R O D U K T E 13
Tabelle 2: Kriterien und Produkteigenschaften im weiteren Verlauf
Kriterium Anforderungen L E Mittelfristig ≤ 5 Jahre E Langfristig ≤ 10 Jahre
Herstellerübergreifende Identifizierung des Assets T M Wie 2018 M Wie 2018
mit eindeutigem Identifier (ID) auf dem Produkt7 Wie 2018, aber auch weitere
angebracht, elektronisch lesbar. kabellose Identifikation
Wie mittelfristig, aber auch
1. Identifika- Identifizierung in: (z. B. NFC) möglich
Indoor- und Outdoor-
tion 1) Entwicklung I M Detailliertere Identifikations- M
Lokalisierung und weitere
2) Warenverkehr (Logistik), Produktion daten und Dereferenzierung
möglich
3) Vertrieb, Service, Marketing von weiteren Identifikatoren
4) Netzwerk (z. B. GS1) möglich
Übertragung von Daten und Datenfiles des Wie 2018, aber Verwaltungs- Wie mittelfristig und neue
Produkts für z. B. die Auslegung oder Simulation, T M schalen und ihre Daten sind M Technologien wie
Daten zum Produkt in standardisierter Form digital kommunizierbar z. B. Blockchain
Wie mittelfristig, aber Kommu-
2. I4.0-Kom- Wie 2018, aber Verwaltungs-
nikation kann erweiterte Kom-
munikation Produkt6 über Netzwerk ansprechbar, liefert schale der Produkte [3] über
munikationsstandards (z. B.
und übernimmt Daten, Plug & Produce über I M OPC-UA ansprechbar, zusätz- O
OPC-UA, DDS, MQTT, AMQP,
I4.0-konforme Dienste. lich Basisdienste I4.0 imple-
TSN, 5G, Bluetooth etc.) nutzen.
mentiert
Flexible Netztopologien.
Wie 2018, aber mit I4.0-kon- Wie mittelfristig
former Selbstbeschreibung. 1–3) ecl@ss/IEC CDD/W3C/
1–5) Strukturiert in hersteller- IEC 62832-konforme Daten
Standardisierte Daten in Form von Merkmalen übergreifenden Teilmodellen + weitere Kandidaten
T M M
mit herstellerübergreifender eindeutiger mit einheitlichen Mindest + Daten in öffentlichen Katalogen
Identifizierung und Syntax für z. B.: standards Zusätzlich autonomes Aushan-
1) Kaufmännische Daten 1–4) ecl@ss/IEC CDD/W3C/ deln von Geschäftsbeziehungen
3. I4.0-
2) Katalogdaten IEC 62832-konforme Daten
Semantik
3) Technische Daten: Mechanik, Elektrik, 3–5) ecl@ss/IEC CDD/W3C-
Funktionalität, Örtlichkeit, Leistungsfähigkeit konforme Daten
4) Dynamische Daten Wie 2018 + weitere Kandidaten
5) Daten über den Lebenslauf der Produktinstanz I M 3–5) ecl@ss/IEC CDD/ W3C/ M + Daten in öffentlichen Daten-
IEC 62832-konforme Daten banken
Zusätzlich autonomes Aushan-
deln von Geschäftsbeziehungen
Wie 2018, aber weitere kun-
den-relevante Daten sind in
Virtuelles Abbild in I4.0-konformer Semantik
I4.0-konformen Formaten Alle Daten und Beschreibungen
Virtuelles Abbild über den gesamten Lebenszyklus.
verfügbar. digital verfügbar in einer I4.0-
Charakteristische Merkmale der realen Kompo- T M M
Daten über Produkttypen auch Semantik für den hersteller
4. Virtuelle nente, Informationen über Beziehungen der Merk-
in öffentliche oder private übergreifenden Austausch
Beschrei- male untereinander, produktions- und produktions
Clouds übertragbar (Verwal-
bung prozess-relevante Beziehungen zwischen
tungsschale über einen Typ).
Industrie-4.0-Komponenten, formale Beschreibung
Abbild aller Produktions- und Alle Daten und Beschreibungen
relevanter Funktionen der realen Komponente und
Serviceunterlagen sowie Daten digital verfügbar in einer I4.0-
seiner Abläufe. I M M
vorhanden und intern transpa- Semantik für den herstellerüber
rent verfügbar greifenden Austausch
Alle im Entwicklungsprozess
Wie 2018, aber zusätzlich erste benötigten I4.0-Dienste wie
Definition noch offen (Dienstsystem) T M M
Dienste online ladbar z. B. Simulationsmodelle online
5. I4.0-Dienste verfügbar
und Wie 2018, aber zusätzlich
Allgemeine Schnittstelle für nachladbare Dienste
-Zustände Basisdienste I4.0-implemen- Wie mittelfristig, aber zusätzlich
und für die Meldung von Zuständen. Notwendige
I M tiert (z. B. Selbstbeschreibung, M alle I4.0-Dienste für
Basisdienste, die ein I4.0-Produkt unterstützen
Remote-Updatefähigkeit, neue Plug&Produce
muss.
nachladbare Funktionen etc.)
→
7 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.14 7. W E I T E R E E N T W I C K LU N G D E R K R I T E R I E N F Ü R I N D U S T R I E - 4. 0 - P R O D U K T E
Tabelle 2: Kriterien und Produkteigenschaften im weiteren Verlauf (Fortsetzung)
Kriterium Anforderungen L E Mittelfristig ≤ 5 Jahre E Langfristig ≤ 10 Jahre
Zum Beispiel Simulations Alle definierten Standardfunk
T O modell für z. B. virtuelle Inbe- M tionen für Entwicklungsunter-
Grundlegende standardisierte Funktionen, die her-
triebnahme lieferbar stützung sind lieferbar
stellerunabhängig auf verschiedenen Produkten
Zum Beispiel PLCopen für
6. Standard lauffähig sind und gleiche Daten in gleichen Funk-
Motion, Beschreibung und
funktionen tionen liefern. Sie dienen als Grundstock der Funk- Alle definierten Standard
Zugriff zu primären Nutzer-
tionalität, auf die jeder Hersteller seine eigenen I O M funktionen für Nutzer sind
funktionen des Assets, Condi-
Erweiterungen aufbauen kann. lieferbar und lauffähig
tion-Monitoring-Standardfunk-
tionen nach VDMA 24582, …
Security-by-Design
Security-by-Design
Security-Fähigkeiten sind im
Zusätzlich digital abfragbar
jeweiligen Niveau beschrieben
(Level der Vertrauens
(Authentifizierung der
T M M würdigkeit),
Identifikatoren, Benutzer- und
Fähigkeiten des vorgesehenen
Rollenverwaltung, sichere
Niveaus der Vertrauenswürdig-
Kommunikation, Logging der
keit sind beschrieben
Mindestbedingungen zur Sicherstellung Security-rel. Änderungen)
7. Security
der Security-Funktionalität Security-Fähigkeiten sind digital
auf dem vorgesehenen Niveau
Zusätzlich digital abfragbar
abfragbar, (Authentifizierung
(Level der Vertrauenswürdigkeit),
der Identifikatoren, Benutzer-
I M M Fähigkeiten des vorgesehenen
und Rollenverwaltung, sichere
Niveaus der Vertrauenswürdig-
Kommunikation,
keit sind umgesetzt
Logging der Security-rel.
Änderungen)
Produkteigenschaften zu den Kriterien
L: Lebenszyklus mit T: Typ und I: Instanz
E: Erfassungsgrad mit M: Mandatory, O: Optional, Use-Case-abhängig evtl. doch Mandatory und N: Nicht relevant15 8. Produktbeispiele Im Folgenden sind ein paar Produktbeispiele ausgearbeitet, Abbildung 5: Funkakkuschrauber Nexo die eine Einsortierung und deren Eigenschaften etwas transparenter und handhabbarer machen 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 Steue- rung ist in den Schrauber integriert und über offengelegte Schnittstellen per WLAN zugänglich. Die Parametrierung findet über einen Webbrowser statt. Umfangreiche Senso- rik ist integriert. Funktionen sind nachladbar und alle Daten des Schraubers können per WLAN über eine offen- gelegte Schnittstelle abgefragt werden. Condition-Monito- ring- und Diagnose-Funktionen sind in dem Schrauber bereits integriert. Die Kommunikation kann an alle gängi- gen Protokolle per Software angepasst werden. Quelle: Bosch Rexroth
16 8. P R O D U K T B E I S P I E L E
Tabelle 3: Eigenschaften des Funkakkuschraubers Nexo
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2018 Schrauber Nexo
für 1) Materialnummer4
1) Materialnummer
T M (elektronisch) nach
Herstellerübergreifende Identifizierung (elektronisch)
ISO 29002-55 oder URI
des Assets mit eindeutigem Identifier (ID)
für 2) Seriennummer oder ein-
auf dem Produkt6 angebracht, elektro-
deutige ID
nisch lesbar.
für 3) Hersteller + Seriennum- 2) QR-Code
1. Identifikation Identifizierung in:
mer oder eindeutige ID 3) QR-Code
1) Entwicklung
I M mit 2) und 3) elektronisch lesbar, 4) Identifikation Teilnehmer
2) Warenverkehr (Logistik), Produktion
für physische Produkte über über TCP/UDP und
3) Vertrieb, Service, Marketing
2D-Code oder RFID IP-Netzwerk
4) Netzwerk
für 4) Identifikation Teilnehmer
über IP-Netzwerk
Hersteller macht Daten online
Übertragung von Daten und Datenfiles digital verfügbar/abrufbar. Die
des Produkts für z. B. die Auslegung Daten sollten relevant für den Step Files, CAD-Zeichnungen
T M
oder Simulation, Daten zum Produkt Kunden und mit Hilfe der Iden- etc.
in standardisierter Form tifikation verfügbar/abrufbar sein,
2. I4.0-Kommunikation z. B. pdf über http(s) und URI
Verwaltungsschale des Produkts6
Produkt6 über Netzwerk ansprechbar, mit Hilfe der Identifikation online Ja, Drehmoment, Drehwinkel,
liefert und übernimmt Daten, Plug & I M (zu jeder Zeit) ansprechbar über Schraubkurve etc. können
Produce über I4.0-konforme Dienste TCP/UDP&IP mit mindestens dem online ausgelesen werden
Informationsmodell von OPC-UA
Standardisierte Daten in Form von für 2) Katalogdaten in einem
T M Ja, über QR-Code
Merkmalen mit herstellerübergreifender offenen Standard online abrufbar
eindeutiger Identifizierung und
Syntax für z. B.:
1) Kaufmännische Daten
2) Katalogdaten
3. I4.0-Semantik für 2) und 5) Katalogdaten und
3) Technische Daten: Mechanik, Elektrik,
I M Daten über den Lebenslauf der Ja, über QR-Code
Funktionalität, Örtlichkeit, Leistungs
Produktinstanz online abrufbar
fähigkeit
4) Dynamische Daten
5) Daten über den Lebenslauf der
Produktinstanz
Virtuelles Abbild in I4.0-konformer Kundenrelevante Informationen
Semantik anhand der Typen-Identifikation
Abrufbar sind Produktbeschrei-
Virtuelles Abbild über den gesamten digital abrufbar (Produktbe-
T M bung, Katalog, Bild, technische
Lebenszyklus. Charakteristische Merk- schreibung, Katalog, Bild, techni-
Features, Datenblatt etc.
male der realen Komponente, Informatio- sche Features, Datenblatt, Secu-
4. Virtuelle nen über Beziehungen der Merkmale rity-Eigenschaften etc.)
Beschreibung untereinander, produktions- und produk
tionsprozess-relevante Beziehungen Digitaler Kontakt zum Service
QR-Code leitet direkt zum
zwischen Industrie-4.0-Komponenten, und Informationen zum Pro-
I M Service und bietet Informa
formale Beschreibung relevanter duktsupport inkl. Ersatzteilinfor-
tionen zu Ersatzteilen
Funktionen der realen Komponente mation aus dem Feld möglich
und seiner Abläufe.
Digitale Beschreibung der Gerä- Interfaces sind offen
Definition noch offen (Dienstsystem) T O
teschnittstelle verfügbar beschrieben
Informationen wie Zustände,
5. I4.0-Dienste und Allgemeine Schnittstelle für nachladbare
Fehlermeldungen, Warnungen Daten an der Schnittstelle für
-Zustände Dienste und für die Meldung von Zu
I O etc. nach einer Industrienorm alle Zustände sind offengelegt
ständen. Notwendige Basisdienste, die
über OPC-UA-Informations und können abgerufen werden
ein I4.0-Produkt unterstützen muss.
modell verfügbar
→8. PRODUKTBEISPIELE 17
Tabelle 3: Eigenschaften des Funkakkuschraubers Nexo (Fortsetzung)
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2018 Schrauber Nexo
Grundlegende standardisierte Funktionen, T N Nicht definiert
die herstellerunabhängig auf verschiede-
nen Produkten lauffähig sind und gleiche Erste Diagnose und Condition-
6. Standardfunktionen Daten in gleichen Funktionen liefern. Sie Monitoring-Funktionen, zusätz-
I N Nicht definiert
dienen als Grundstock der Funktionalität, lich Überwachung des Prozesses
auf die jeder Hersteller seine eigenen mit Diagnoseausgaben
Erweiterungen aufbauen kann.
Eine Bedrohungsanalyse wurde
durchgeführt. Angemessene
Mindestbedingungen zur Sicherstellung Wird bei den Kundenprojekten
T M Security-Fähigkeiten wurden
der Security-Funktionalität besprochen und dokumentiert
berücksichtigt und öffentlich
7. Security dokumentiert.
Vorhandene Security-Fähigkeiten
sind dokumentiert. Wird bei den Kundenprojekten
I M
Entsprechend sichere Identi besprochen und dokumentiert
täten sind vorhanden.
Produkteigenschaften zu den Kriterien
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
Fazit: Der Funkakkuschrauber Nexo erfüllt damit alle festgelegten Produkteigenschaften 2018.
Daher erhält er vom Hersteller das dort verfügbare „Industrie-4.0-Logo“.
Quelle: Bosch Rexroth
4 Materialnummer hier als Überbegriff für Typenbezeichnung, Hersteller-Teilenummer, Bestellnummer, Produktklassifikation etc.
5 Für die oben angesprochenen direktverbundenen Assets dürfte im Regelfall eine herstellerspezifische Identifikation nötig sein.
Dies leistet nach heutigem Stand die ISO 29002-5 nicht.
6 Dieser Leitfaden behandelt Kriterien für Produkte, wobei Produkte Geräte, Systeme, Maschinen oder Software sein können.18 8. P R O D U K T B E I S P I E L E
8.2 Energieeffizienz-Modul Machine-Learning zwischen Ruhezustand, Betriebszustand
und abnormalen Zuständen unterscheiden. Feste Grenzen
Das Energieeffizienz-Modul vereinigt Sensoren zu Druck und für die einzelnen Zustände können ebenfalls eingestellt
Durchfluss, autarke Datenverarbeitung, ein 2/2-Wege-Ab werden. Das Absperrventil lässt eine Auto-Stopp-Funktion
sperrventil und eine Ethernet-Kommunikationsschnittstelle zu, bei der die Druckluftzufuhr nach einer einstellbaren
in sich. Die Kommunikationsparameter der Schnittstelle Zeit des Ruhezustands automatisch abgesperrt wird, um
(übliche Feldbusse, OPC-UA, Modbus/TCP) sind offengelegt. Leckage zu vermeiden. Sensordaten, Betriebszustände und
Über die Integration einer CODESYS-Steuerung sind Funk- Verhalten des Absperrventils sind über die Kommunikati-
tionen nachladbar. Das Modul überwacht laufend den Luft- onsschnittstelle zugänglich.
verbrauch der nachgeschalteten Anlage und kann dank
Tabelle 4: Eigenschaften des Energieeffizienz-Moduls
Kriterium Anforderungen L E Produkteigenschaften 2018 Energieeffizienz-Modul
für 1) Materialnummer4 1) Teilenummer und Product Key
T M (elektronisch) nach des Herstellers (elektronisch)
Herstellerübergreifende Identifizierung
ISO 29002-55 oder URI lesbar
des Assets mit eindeutigem Identifier (ID)
für 2) Seriennummer oder ein-
auf dem Produkt6 angebracht, elektronisch
deutige ID
lesbar.
für 3) Hersteller + Seriennum-
1. Identifikation Identifizierung in: 2) DM-Code des Herstellers
mer oder eindeutige ID
1) Entwicklung 3) DM-Code des Herstellers
I M mit 2) und 3) elektronisch lesbar,
2) Warenverkehr (Logistik), Produktion 4) Identifikation Teilnehmer über
für physische Produkte über
3) Vertrieb, Service, Marketing TCP/UDP und IP-Netzwerk
2D-Code oder RFID
4) Netzwerk
für 4) Identifikation Teilnehmer
über IP-Netzwerk
Hersteller macht Daten online
Übertragung von Daten und Datenfiles digital verfügbar/abrufbar. Die
CAD-Zeichnungen, EPLAN-
des Produkts für z. B. die Auslegung Daten sollten relevant für den
T M Makros, Anleitungen, Geräte
oder Simulation, Daten zum Produkt Kunden und mit Hilfe der Iden-
beschreibung etc.
in standardisierter Form tifikation verfügbar/abrufbar sein,
2. I4.0-Kommunikation z. B. pdf über http(s) und URI
Verwaltungsschale des Produkts6 Ja, Sensoren und Zustände kön-
Produkt6 über Netzwerk ansprechbar, mit Hilfe der Identifikation online nen ausgelesen werden. Ventil
liefert und übernimmt Daten, Plug & I M (zu jeder Zeit) ansprechbar über kann angesteuert werden. Dazu
Produce über I4.0-konforme Dienste. TCP/UDP&IP mit mindestens dem wird ein Steuerungsmodul mit
Informationsmodell von OPC-UA OPC-UA-Applikation aufgesteckt.
Standardisierte Daten in Form von für 2) Katalogdaten in einem Ja, über Link des
T M
Merkmalen mit herstellerübergreifender offenen Standard online abrufbar DM-Codes
eindeutiger Identifizierung und
Syntax für z. B.:
1) Kaufmännische Daten
2) Katalogdaten
3. I4.0-Semantik für 2) und 5) Katalogdaten und
3) Technische Daten: Mechanik, Elektrik, Ja, über Link des
I M Daten über den Lebenslauf der
Funktionalität, Örtlichkeit, Leistungs DM-Codes
Produktinstanz online abrufbar
fähigkeit
4) Dynamische Daten
5) Daten über den Lebenslauf der
Produktinstanz
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