Standardisierter digitaler Zwilling: während des gesamten Asset-Lebenszyklus Vertrauen in Daten schaffen

Industrieanlagen benötigen Tausende von Instrumenten, Geräten und Systemen, um sicher und effizient zu arbeiten. Bei dieser hohen Zahl an installierten Instrumenten ist es keine Überraschung, dass in den meisten Industrieanlagen nicht gerade Datenknappheit herrscht.

Allerdings sind in vielen Anlagen auch heute noch wesentliche Asset-Daten über Dokumente verstreut, in herstellerspezifischen Systemen versteckt oder in isolierten Tools eingeschlossen. Hinzu kommt, dass es unmittelbare Konsequenzen nach sich zieht, wenn Daten unvollständig, veraltet oder inkonsistent sind: Verzögerungen, manuelle Nacharbeiten, Unsicherheit in den Betriebsabläufen und vermeidbare Stillstandszeiten.

Es fehlt eine einzige, konsistente Datenquelle, die auch nach Jahrzehnten im Betrieb weiterhin zuverlässig ist. Denn die oben beschriebene Fragmentation höhlt mit der Zeit das Vertrauen aus. Techniker und Ingenieure fragen, ob die Dokumentation noch aktuell ist. Wartungsteams verbringen wertvolle Zeit damit, Daten zu validieren, statt sie effektiv zu nutzen. Audits und gesetzliche Prüfungen erfordern manuellen Aufwand, weil Informationen nicht sicher nachverfolgt werden können. Da sich die Anlagen zudem beständig weiterentwickeln, wird dieser Mangel an Kontinuität zu einem immer größeren Risiko und ist damit weit mehr nur eine vernachlässigbare Unannehmlichkeit.

Um diese Herausforderung zu bewältigen, ist wesentlich mehr erforderlich als eine Reihe von digitalen Tools. Es ist eine standardisierte Vorgehensweise für Beschreibung, Strukturierung und Austausch von Asset-Informationen nötig. Und genau hier kommt der standardisierte digitale Zwilling mit Asset Administration Shell (AAS) ins Spiel.

Ein standardisierter digitaler Zwilling bietet eine harmonisierte, maschinenlesbare digitale Darstellung eines industriellen Assets. Im Gegensatz zu isolierten digitalen Modellen oder herstellerspezifischen Datenstrukturen folgt er einem allgemeinen Rahmenwerk, das sicherstellt, dass Informationen system-, anbieter- und lebenszyklusübergreifend verständlich sind und wiederverwendet werden können.

Im Wesentlichen wandelt der standardisierte digitale Zwilling die Asset-Daten aus statischen Dokumenten in eine lebendige digitale Grundlage um. Spezifikationen, Dokumentation, Zertifikate und betriebliche Informationen sind nicht länger isolierte Dateien, sondern strukturierte Elemente einer einzigen digitalen Darstellung, die sich parallel zum physischen Asset entwickelt.

Durch diese Standardisierung entwickelt sich die Digitalisierung von einer lokalen Optimierung zu einer skalierbaren, langfristigen Strategie.

Die von der Industrial Digital Twin Association (IDTA) spezifizierte Asset Administration Shell (AAS) definiert, wie ein industrielles Asset digital in einer einheitlichen und maschinenlesbaren [BA3] Form dargestellt wird. Statt Informationen in isolierten Systemen zu speichern, strukturiert die AAS die Asset-Daten in standardisierten Teilmodellen, die nahtlos zwischen Engineering Tools, Steuerungssystemen, Wartungsplattformen, Cloud-Apps und Unternehmen ausgetauscht werden können.

Wichtig ist hierbei, dass die AAS nicht einfach nur ein weiteres IT-System ist, das verwaltet werden muss. Sie agiert als standardisierter Daten-Hub, der es unterschiedlichen Systemen erlaubt, ohne Übersetzung oder Duplizierung auf dieselben Asset-Informationen zuzugreifen. Praktisch bedeutet das, dass Datenformat und Semantik der Asset-Daten während des gesamten Lebenszyklus konsistent bleiben, unabhängig davon, wo sie verwendet werden oder von welchem Anbieter sie ursprünglich bereitgestellt wurden.

Die AAS ermöglicht eine anbieteragnostische Interoperabilität, Datenkonsistenz und Daten-Governance sowie skalierbaren, informationszentrierten Datenzugriff.

Während des Engineering und der Inbetriebnahme ermöglicht ein standardisierter digitaler Zwilling reibungslosere Übergaben zwischen Projektphasen. An einem zentralen Ort gespeicherte Asset-Daten sind leicht zugänglich und können direkt über Tools und Disziplinen hinweg wiederverwendet werden, wodurch sich die manuelle Dateneingabe verringert und Fehler bereits in einer frühen Phase des Lebenszyklus minimiert werden können.

Im Betrieb und während der Wartung haben Teams Zugriff auf zuverlässige, aktuelle Asset-Informationen. Dokumentation, Zertifikate und Konfigurationsdaten bleiben nachverfolgbar und konsistent und unterstützen so eine schnellere Fehlerbehebung, sicherere Eingriffe und effizientere Workflows bei der Wartung.

Im Hinblick auf Gesetzeskonformität und zukünftige Anforderungen sind die Vorteile sogar noch greifbarer. Strukturierte, standardisierte Asset-Daten unterstützen Audit-Bereitschaft, langfristige Dokumentationspflichten und die Einhaltung neuer Vorschriften, wie z. B. hinsichtlich der digitalen Produktdokumentation, ohne dass eine manuelle Konsolidierung oder systemspezifische Exporte erforderlich sind.

Mit dem standardisierten digitalen Zwilling verschiebt sich in allen Lebenszyklusphasen der Fokus von der Informationssuche zur sicheren Nutzung der Informationen.

Prozessanlagen sind auf Langlebigkeit ausgelegt. Über Jahrzehnte hinweg sind sie organisch gewachsen und haben Geräte und Systeme zahlreicher Anbieter integriert. In solchen Umgebungen werden herstellerspezifische Datenmodelle und geschlossene Ökosysteme schnell zu Barrieren.

Eine offene, auf Standards basierende Digitalisierung ist daher keine simple Präferenz, sondern eine echte Notwendigkeit. Nur interoperable Datenstrukturen stellen sicher, dass die Asset-Informationen langfristig zugänglich, sicher und nutzbar bleiben, unabhängig von einzelnen Anbietern oder Technologien.

Der standardisierte digitale Zwilling, der auf der Asset Administration Shell basiert, folgt diesem Prinzip per Design. Er ermöglicht eine anbieterneutrale Integration, während er gleichzeitig die Eigentumsrechte an den Daten und die Sicherheit schützt und Kunden so die Möglichkeit bietet, digitale Architekturen zu entwickeln, ohne an herstellerspezifische Lösungen gebunden zu sein.

Standardisierung geschieht nicht in der Isolation. Der Aufbau einer vertrauenswürdigen digitalen Grundlage für die Industrie erfordert eine enge Zusammenarbeit von Anbietern, Benutzern und Forschungseinrichtungen.

Endress+Hauser trägt zu diesem Ökosystem aktiv bei, indem das Unternehmen mit Initiativen wie der Open Industry 4.0 Alliance, der Industrial Digital Twin Association (IDTA) und einem breiten Netzwerk aus Kunden, Partnern und Forschungseinrichtungen, wie z. B. dem Digital Data Chain Consortium (DDCC) und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), zusammenarbeitet. Zusammen entwickeln und präzisieren diese Gemeinschaften standardisierte Teilmodelle und Schnittstellen, die reale industrielle Anwendungsfälle widerspiegeln.

Dieser kollaborative Ansatz stellt sicher, dass sich Standards im Einklang mit praktischen Anforderungen entwickeln und digitale Zwillinge interoperabel, sicher und zukunftsfähig bleiben.

Der wahre Wert eines standardisierten digitalen Zwillings liegt nicht in einer einzelnen Anwendung, sondern in dem Vertrauen, das er im Verlauf des gesamten Asset-Lebenszyklus aufbaut. Durch die Bereitstellung einer konsistenten, offenen und maschinenlesbaren Darstellung von industriellen Assets schafft der digitale Zwilling die Grundlage für ein effizientes Engineering, zuverlässige Betriebsabläufe, Gesetzeskonformität und zukünftige digitale Services.

Angesichts der immer schneller erfolgenden Digitalisierung sorgt ein standardisierter digitaler Zwilling dafür, dass Daten aussagekräftig, zugänglich und zuverlässig bleiben – heute und in den kommenden Jahrzehnten.