Die Rolle des Digitalen Zwillings im Rohstoffhandling beim Spritzgussverfahren: Ein Schritt in Richtung Industrie 4.0
In der heutigen industriellen Landschaft, die zunehmend von Digitalisierung und Automatisierung geprägt ist, spielt der digitale Zwilling eine zentrale Rolle. Besonders im Bereich des Spritzgussverfahrens bietet der Einsatz digitaler Zwillinge immense Vorteile, um Effizienz, Qualität und Flexibilität zu steigern. In diesem Blogbeitrag beleuchten wir die Bedeutung des digitalen Zwillings im Kontext der interoperablen Spritzgießfertigung und stellen die Ergebnisse des Projekts InterOpera vor, an dem wir als Partner beteiligt waren.
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Die Vision von Industrie 4.0 und die Bedeutung der Verwaltungsschale
Die vierte industrielle Revolution, bekannt als Industrie 4.0, strebt eine vernetzte und interoperable Wertschöpfungskette an. In diesem Kontext kommunizieren alle Elemente, sogenannte Assets, möglichst autonom miteinander, um Produktionsprozesse effizient und resilient zu gestalten. Ein Asset kann sowohl ein physisches Objekt (wie eine Maschine) als auch eine virtuelle Entität (wie eine Software oder ein Dokument) sein. Um diese effiziente Kommunikation zu ermöglichen, müssen Assets in der virtuellen Welt einheitlich definiert und repräsentiert werden. Hier kommt die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell) ins Spiel, die als konkrete Implementierung eines digitalen Zwillings dient und derzeit im Normungsverfahren (IEC 63278) steht
Funktionen und Vorteile der Verwaltungsschale
Die vierte industrielle Revolution, bekannt als Industrie 4.0, strebt eine vernetzte und interoperable Wertschöpfungskette an. In diesem Kontext kommunizieren alle Elemente, sogenannte Assets, möglichst autonom miteinander, um Produktionsprozesse effizient und resilient zu gestalten. Ein Asset kann sowohl ein physisches Objekt (wie eine Maschine) als auch eine virtuelle Entität (wie eine Software oder ein Dokument) sein. Um diese effiziente Kommunikation zu ermöglichen, müssen Assets in der virtuellen Welt einheitlich definiert und repräsentiert werden. Hier kommt die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell) ins Spiel, die als konkrete Implementierung eines digitalen Zwillings dient und derzeit im Normungsverfahren (IEC 63278) steht
Aufbau der Verwaltungsschalen-Teilmodelle
Die Verwaltungsschalen-Teilmodelle sind modular aufgebaut und bestehen aus mehreren Submodellen (SM) und SubmodelElementCollections (SMC), die verschiedene Eigenschaften eines Assets beschreiben. Jedes Submodell enthält spezifische Merkmale, die durch Metadaten gemäß IEC 61360-1 beschrieben werden. Diese Merkmale können in verschiedenen Kontexten verwendet und bei Bedarf um unternehmensspezifische Eigenschaften erweitert werden.
Beispielhafte Submodelle für die Spritzgießmaschine
Technische Daten (SM Technical Data):
-
- Schließeinheit (SMC Clamping Unit):
- Maximal mögliche Schließkraft (MaxClampingForce)
- Abstände zwischen den Säulen (SmallerClearDistBtwColumns, LargerClearDistBtwColumns)
- Maße (SMC Dimensions):
- Abmessungen für die Werkzeugaufspannung (SmallerMoldDimension, LargerMoldDimension)
- Erforderliche Schließkraft (RequiredClampingForce)
- Schließeinheit (SMC Clamping Unit):
Werkzeugmontage (SMC Mold Mounting):
-
- Kleine und große Abstände zwischen den Säulen (SmallerClearDistBtwColumns, LargerClearDistBtwColumns)
Temperiergerät (SM Temperature Control Unit):
-
- Technische Merkmale zur Temperaturregelung und -überwachung
Mehrwerte der standardisierten Verwaltungsschalen
Eindeutige Identifikation und Interpretation:
Standardisierte Verwaltungsschalen ermöglichen die weltweit eindeutige Identifikation und einheitliche Interpretation der Merkmale von Spritzgießassets. Dies erleichtert die automatisierte Suche nach geeigneten Assets und die korrekte Interpretation ihrer Merkmale.
Automatisierte Produktionsplanung:
Durch den Abgleich der technischen Anforderungen eines Bauteils mit den Daten der Spritzgießmaschinen und -werkzeuge kann die Produktionsplanung automatisiert und beschleunigt werden. Dies ermöglicht eine datenbasierte Auswahl der besten Maschinen-Werkzeug-Kombination und fördert die Flexibilität und Resilienz der Produktion.
Effizientes Stammdaten-management:
Die Nutzung standardisierter Verwaltungsschalen führt zu einem beschleunigten Stammdatenmanagement. Durch die automatische Datenübertragung und -abgleichung entfallen manuelle Eingaben, was die Datenqualität erhöht und Fehler reduziert.
Interoperabilität und nahtloser Datenaustausch:
Die standardisierten Merkmale ermöglichen einen nahtlosen Datenaustausch zwischen verschiedenen Assets, ohne dass eine vorherige Datenkonvertierung notwendig ist. Dies ist besonders wichtig für Unternehmen mit einem heterogenen Maschinenpark.
Der AASX-Package-Explorer: Ein Werkzeug zur Verwaltung und Visualisierung
Ein zentrales Werkzeug zur Arbeit mit Verwaltungsschalen ist der AASX-Package-Explorer. Dieses kostenlose Tool, entwickelt von der Plattform Industrie 4.0, ermöglicht es Nutzern, Verwaltungsschalen zu öffnen, zu erstellen, zu editieren und zu visualisieren. Der AASX-Package-Explorer unterstützt das AASX-Dateiformat, das speziell für die Verwaltungsschalen entwickelt wurde.
Mit dem AASX-Package-Explorer können Anwender die Struktur und die Merkmale der Verwaltungsschalen im Detail betrachten und bearbeiten. Beispielsweise lässt sich die maximale Schließkraft einer Spritzgießmaschine als Merkmal eintragen und mit den entsprechenden Metadaten versehen. Dies ermöglicht eine umfassende und detaillierte Dokumentation der technischen Eigenschaften eines Assets. Der AASX-Package-Explorer bietet somit eine benutzerfreundliche Oberfläche, um die Verwaltungsschalen effizient zu verwalten und anzupassen.
Konkrete Anwendungen und Ausblick
Die im Projekt InterOpera entwickelten Verwaltungsschalen-Teilmodelle für die Spritzgießdomäne werden als IDTA-Spezifikationen veröffentlicht und dienen als Blaupause für die Erstellung standardisierter Asset-Instanzen. Maschinen- und Anlagenhersteller können diese Modelle nutzen, um ihre Produktionsanlagen schnell und effizient in digitale Zwillinge zu überführen und so die Basis für eine voll vernetzte und automatisierte Produktion zu schaffen.
Zukünftige Arbeiten werden sich auf die Weiterentwicklung und Standardisierung weiterer domänenspezifischer Teilmodelle konzentrieren, einschließlich solcher, die gesetzliche Anforderungen und Sicherheitsvorschriften berücksichtigen. Ein weiterer Fokus liegt auf der aktiven Bereitstellung der Merkmale und Dienste der Verwaltungsschalen im Wertschöpfungsnetzwerk.
Wichtige Links und Ressourcen
Für weitere Informationen und detaillierte Spezifikationen können Sie die folgenden Links besuchen:
Einladung zum Arbeitskreis Technical Data for Injection Molding
Fazit
Die Ergebnisse des Projekts InterOpera zeigen, wie wichtig standardisierte Verwaltungsschalen für die Umsetzung der Vision von Industrie 4.0 sind. Sie bilden die Grundlage für eine effiziente und interoperable Fertigung und tragen zur Digitalisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen bei. Standardisierte Verwaltungsschalen ermöglichen eine eindeutige Identifikation, eine effiziente Datenverwaltung und eine nahtlose Integration in bestehende Produktionsprozesse. Als Partner in diesem Projekt sind wir stolz darauf, einen Beitrag zu dieser wichtigen Entwicklung geleistet zu haben. Mit der Weiterentwicklung und Standardisierung weiterer Teilmodelle und der aktiven Bereitstellung von Verwaltungsschalen im Wertschöpfungsnetzwerk, wird der digitale Zwilling weiterhin eine zentrale Rolle in der modernen Fertigungslandschaft spielen.
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