Asset Administration ShellAsset Administration Shell (kurz AAS, deutsch Verwaltungsschale) ist ein international standardisiertes Rahmenwerk für die digitale Beschreibung und Bereitstellung von Informationen industrieller Assets. Sie bildet die technologische Grundlage für den Digitalen Zwilling in der Industrie und dient insbesondere dem standardisierten Datenaustausch zwischen Systemen, Komponenten und Akteuren in vernetzten Produktionsumgebungen. Die AAS ist als Struktur konzipiert, in der alle wesentlichen Informationen und Funktionen eines physischen oder virtuellen Objekts (z. B. Maschine, Sensor, Softwaremodul) digital gebündelt und maschinenlesbar zur Verfügung gestellt werden. Sie stellt eine standardisierte Softwarestruktur, eine standardisierte Schnittstelle und standardisierte Informationsmodelle (sog. Teilmodelle) bereit, die es ermöglichen, Eigenschaften und Funktionen eines Assets zu beschreiben und darauf zuzugreifen. Dadurch wird Interoperabilität und Datenintegration über Hersteller- und Systemgrenzen hinweg ermöglicht. Die AAS folgt einem modularen Aufbau, der sogenannte Teilmodelle umfasst. Teilmodelle beschreiben mit Hilfe standardisierter Semantik Teilaspekte von Assets wie technische Daten, Betriebszustände, Lebenszyklusinformationen oder Fähigkeiten. Das Konzept wurde im Rahmen der Plattform Industrie 4.0 zur Umsetzung des digitalen Zwillings in der Industrie 4.0 entwickelt und ist inzwischen in der internationalen Norm IEC 63278-1[1] verankert, veröffentlicht von der International Electrotechnical Commission (IEC). Die AAS gilt heute als Schlüsseltechnologie für die digitale Transformation industrieller Wertschöpfungsketten und bildet die Grundlage für zahlreiche Umsetzungsprojekte zum Aufbau industrieübergreifender Datenräume weltweit. Hintergrund und EntstehungDie Entwicklung der Asset Administration Shell wurde von der Plattform Industrie 4.0 initiiert, der deutschen Initiative zur Gestaltung der digitalisierten industriellen Produktion im Zuge der vierten industriellen Revolution. Ziel war es, eine einheitliche, interoperable Datenstruktur zu schaffen, die den standardisierten Austausch von Informationen zwischen Komponenten, Maschinen, Anlagen und IT-Systemen ermöglicht. Vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 – also der zunehmenden Vernetzung und Automatisierung industrieller Wertschöpfung – wird ein solcher Standard als Voraussetzung für herstellerübergreifende Interoperabilität und digitale Durchgängigkeit in der Produktion betrachtet.[2] Im Jahr 2015 veröffentlichte die Plattform Industrie 4.0 das Konzept erstmals im Rahmen des Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0 (RAMI 4.0).[3] Seither bildet die AAS eine zentrale technische Grundlage für den Digitalen Zwilling in der Industrie. An der Ausarbeitung und Weiterentwicklung der AAS waren Expertinnen und Experten aus Industrie, Forschung, Bundesbehörden, Normung und Verbänden beteiligt. Im September 2020 gründeten der ZVEI, VDMA und Bitkom gemeinsam mit zwanzig Industrieunternehmen die Industrial Digital Twin Association (IDTA). Die Gründung ging auf eine Initiative der Plattform Industrie 4.0 zurück und hatte zum Ziel, die Pflege und Weiterentwicklung der AAS-Spezifikationen zu übernehmen.[4] Zur Hannover Messe 2023 veröffentlichte die IDTA die industriereife Version 3.0 der AAS-Spezifikation. Im Dezember 2023 veröffentlichte die IEC die internationale Norm IEC 63278-1 Asset Administration Shell for industrial applications - Part 1: Asset Administration Shell structure[1] womit die AAS in die internationale Normenlandschaft eingebettet wurde. Aufbau und StrukturDie Asset Administration Shell ist in mehrere Teile gegliedert, die unterschiedliche Aspekte beschreiben. Zu den wichtigsten Bestandteilen gehören:
Die AAS wird typischerweise in einer Cloud-basierten Umgebung gespeichert und betrieben, was eine flexible Implementierung ermöglicht. Spezifikationen der IDTADie IDTA wurde im September 2020 gegründet, um die Standardisierung und Nutzung der Asset Administration Shell in der Industrie voranzutreiben. Seitdem bietet die IDTA verschiedene Ressourcen und Dokumentationen zur AAS und unterstützt Unternehmen bei der Implementierung und Anwendung. Die Zusammenarbeit von Industrieunternehmen, Forschungseinrichtungen und anderen Stakeholdern in der IDTA fördert die Entwicklung eines offenen und interoperablen Ökosystems für digitale Zwillinge in einem internationalen Umfeld. Die IDTA veröffentlicht regelmäßig die offiziellen Spezifikationen und Leitlinien zur Asset Administration Shell, um eine standardisierte und interoperable Implementierung zu gewährleisten. Diese Spezifikationen umfassen technische Details zur Struktur und der Schnittstelle der AAS sowie den Beschreibungen von Teilmodellen und Best Practices für die Implementierung. Die wichtigsten Dokumente und Ressourcen sind auf der Webseite der IDTA als Open Source verfügbar: Standards und InteroperabilitätDie Asset Administration Shell basiert auf internationalen Standards, um die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen und Herstellern zu gewährleisten. Zu den wichtigsten Standards gehören:
Die erste veröffentlichte Teilnorm der AAS ist IEC 63278-1 Asset Administration Shell for industrial applications – Part 1: Asset Administration Shell structure[1]. Dort werden die Struktur und die Inhalte der AAS detailliert definiert, was eine einheitliche Implementierung und Nutzung weltweit gewährleistet. Weitere Informationen zu diesem Standard sind auf der Webseite der International Electrotechnical Commission (IEC) verfügbar. Funktionalitäten und AnwendungsfälleDie AAS hebt sich insbesondere dadurch hervor, dass sie konsequent auf Industriebedarfe zugeschnitten, in der IEC normiert, technologieneutral und offen gestaltet ist und zugleich semantische Interoperabilität über den gesamten Lebenszyklus eines Assets hinweg ermöglicht. Sie ist derzeit der einzige standardisierte Ansatz, der über den gesamten Lebenszyklus eines Assets auf eine durchgängige, interoperable und vertrauenswürdige Datenhaltung über Unternehmens- und Systemgrenzen hinweg zielt. Sie dient als technologische Grundlage für zahlreiche Funktionen entlang der industriellen Wertschöpfungskette und wird bereits in verschiedenen Prototypen, Pilotprojekten, Demonstratoren und ersten produktiven Systemen eingesetzt – unter anderem durch Unternehmen aus Maschinenbau, Elektrotechnik und Softwareindustrie. Die in der AAS gespeicherten Informationen und Schnittstellen ermöglichen es, digitale Zwillinge aufzubauen, zu betreiben und für konkrete Anwendungsfälle zu nutzen. So unterstützt die AAS sowohl herstellerübergreifende Zusammenarbeit als auch interne Automatisierungs- und Optimierungsprozesse. Die wichtigsten Funktionsbereiche und Anwendungsfälle lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Verbreitung und ImplementierungDie Implementierung der Asset Administration Shell erfolgt schrittweise und ist stark vom jeweiligen Anwendungsfall, der Systemlandschaft und dem Reifegrad digitaler Prozesse abhängig. Besonders in intelligenten Fabriken – sogenannten Smart Factories – kommt die AAS zum Einsatz, um Maschinen, Komponenten und IT-Systeme interoperabel zu vernetzen. Sie dient dabei als Grundlage für automatisierte Kommunikation und koordinierte Abläufe innerhalb komplexer Produktionssysteme. Auch im Bereich digitaler Zwillinge ist die AAS von zentraler Bedeutung: Virtuelle Abbilder physischer Assets, etwa von Maschinen, Anlagen oder Bauteilen, beruhen auf den strukturierten Datenmodellen der AAS. Diese ermöglichen eine präzise Modellierung, Simulation und Analyse technischer Systeme – sowohl zur Optimierung von Betriebsprozessen als auch zur Fehlerdiagnose oder Entscheidungsunterstützung. Darüber hinaus findet die AAS zunehmend Anwendung im Supply Chain Management. Durch die standardisierte Bereitstellung von Produkt- und Zustandsinformationen entlang der Lieferkette wird eine durchgängige Transparenz ermöglicht – etwa für Herkunftsnachweise, Qualitätsdokumentationen oder die Rückverfolgbarkeit einzelner Bauteile. Die AAS bildet dabei auch eine technologische Grundlage für den Digitalen Produktpass, wie er im Rahmen europäischer Regulierungsvorhaben vorgesehen ist. In Pilotprojekten und ersten industriellen Rollouts zeigt sich, dass die Verwaltungsschale ein zentrales Element zur Umsetzung datengestützter, vernetzter und resilienter Lieferketten darstellt. Ein zentraler Indikator für die Verbreitung und praktische Umsetzung der AAS sind die Arbeitsgruppen der IDTA. Dort entwickeln Experten aus Unternehmen, Verbänden und Forschungseinrichtungen kontinuierlich neue sogenannte Teilmodelle – also standardisierte Datenstrukturen für spezifische Anwendungsfälle, etwa für Nameplate-Daten, technische Merkmale, Energieverbrauch oder Instandhaltung. Die Teilmodelle orientieren sich an realen industriellen Anforderungen und zeigen konkret auf, wo und wie die AAS in der Praxis Anwendung findet. Die aktive Beteiligung vieler Industrieunternehmen an diesen Spezifikationen dokumentiert den wachsenden Rückhalt des Standards im Markt und ermöglicht zugleich einen Überblick über die Bandbreite der adressierten Use Cases. Der stets aktuelle Stand ist auf öffentlich auf bei der IDTA einsehbar: Stellenwert im Förderprogramm Manufacturing-XDie Fähigkeit der Asset Administration Shell, strukturierte, semantisch eindeutig beschriebene Daten maschinenlesbar und interoperabel bereitzustellen, erfüllt zentrale Anforderungen für einen souveränen und skalierbaren Datenaustausch entlang globaler Lieferketten. In verschiedenen durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) unterstützten Initiativen wird die AAS daher als derzeit aussichtsreichste und industriell breit anschlussfähige Lösung gefördert, um regulatorische, technische und wirtschaftliche Anforderungen gleichzeitig abzubilden.[9]
Literatur
Weblinks
Einzelnachweise
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