Der digital Twin für aktive Connectivity
Warum bei der aktiven Connectivity die Normung einen Schritt weiter geht
Für HARTING ist die Umsetzung des Digital Twin über die Verwaltungsschale der konsequente Weg, damit Komponenten mit übergeordneten Applikationen zusammenarbeiten und so ein System mit neuen Funktionalitäten angereichert wird.
Als konkrete Umsetzung weitet die Technologiegruppe ihr Portfolio mit dem Steckverbinder „SmEC“ (Smart Electrical Connector) in Richtung aktiver Konnektivität aus. Erstmalig ist damit ein vollständiger Digital Twin des Steckverbinder umgesetzt worden, der den Zustand der Komponenten im gesamten Lebenszyklus abbildet. Das betrifft einerseits den Zugriff auf Informationen zum Steckverbinder. Das sind beispielsweise zulässiger oder tatsächlich fließender Strom, Herstellerinformationen oder Informationen zu wiederverwendbaren Rohstoffen. Andererseits wird der Zustand des realen Steckverbinders permanent mit dessen digitalem Twin abgeglichen. Von besonderer Bedeutung ist hier der Verriegelungszustand.Das ermöglicht Lifecycle Services, die für Steckverbinder als Komponenten, in modularen Anlagen zu hoher Resilienz und Flexibilität führen.
Grundvoraussetzung dabei: eine instanzbezogene Verwaltungsschale sowie in diesem Zusammenhang eine aktive, bidirektionale Kommunikation in diese. Eines der Produktmerkmale des SmEC liegt in der Funktion der zustandsabhängigen Verriegelung. So kann definiert werden, dass der Steckverbinder verriegelt, sobald er unter Spannung steht. Das verhindert ein Ziehen des Steckverbinders in einem kritischen Zustand.
Wenn einleitend vom Zusammenwirken von Komponenten mit übergeordneten Applikationen die Rede ist, so stellt sich die Frage nach der Schnittstelle zwischen diesen beiden. Systeme der Industrieautomation, bestehend aus der Kombination von Komponenten und Steuerungen, gibt es schon lange. Diese Lösungen werden weiterhin ihre Berechtigung behalten, bieten sie doch Systeme mit höchster Performance, beispielsweise was ihre Echtzeitfähigkeit betrifft.
Allerdings erscheinen völlig neue Systeme denkbar, wenn Komponenten und übergeordnete Applikation mittels einer normierten Schnittstelle im Kontext eines Internet of Things (IoT) kommunizieren können. Damit werden Märkte ermöglicht, bestehend aus voneinander unabhängigen innovativen Playern aus unterschiedlichen Branchen auf beiden Seiten der genormten Schnittstelle. Zum Beispiel im Fall des SmEC: Steckverbinderhersteller, ERP Hersteller und Cloud-Anbieter. In dieser Konsequenz ist eine wesentlich flexiblere Gestaltung von Wertschöpfungsketten möglich, die eine vollständige Transparenz bietet und so beispielsweise auch den Product Carbon Footprint (PCF) abbildet.
Damit die Interoperabilität zwischen diesen Komponenten und diversen Applikationen sichergestellt ist, müssen entsprechend relevante Teilmengen der Spezifikationen der Verwaltungsschale offen für alle Player sein, d. h. normiert werden.
In einem DKE Arbeitskreis sind erste Konzepte dazu derzeit in Arbeit. Zentrale Elemente sind hier zunächst Definitionen sowie Klassen- und Zustandsdiagramme. Generell ist vorgesehen, dass reale Instanzen von derartigen Steckverbindern den grundlegenden elektrischen Sicherheitsanforderungen, festgelegt in der IEC 61984, genügen müssen.
Damit wird auf der Komponentenebene des Steckverbinders eine Schnittstelle geschaffen, um diese ursprünglich rein passiven Komponenten durch eine genormte Verwaltungsschale in erweiterte Lifecycle Services zu integrieren. Diese Entwicklung ist im Kontext Industrie 4.0 zu sehen, denn der digital Twin der Komponenten ist die entscheidende Meta-Ebene, die auch autonome Funktionen eines Produktionsprozesses ermöglicht.
