Digitales Typenschild: Grundlage für Industrie 4.0

Die Deklaration von Produktzulassungen hat heute einen Umfang angenommen, der es sehr schwer macht, alle erforderlichen Informationen auf einem Typenschild abzubilden.

Im Zeitalter von Industrie 4.0 sollten jedoch alle relevanten Informationen papierlos in digitaler Form bereitgestellt werden und dabei von überall verfügbar sein. Die Nutzung einer vernetzten Informations- und Kommunikationsinfrastruktur im Rahmen der Industrie 4.0 ist bei den Typenschildern bislang jedoch noch nicht angekommen. Die Menge der Kennzeichnungen passt aus diesem Grund oft nicht mehr auf ein klassisches Typenschild.

Ein wesentliches Ziel von digitalen Typenschildern ist es, gesetzliche Gerätekennzeichnungen in elektronisch lesbarer Form verfügbar machen. Langfristig sollen klassische Typenschildern durch eine elektronische Kennzeichnung ersetzt werden. Zudem besteht der Bedarf, weitere Geräteinformationen unter Verwendung moderner Informationskonzepte, wie der Verwaltungsschale aus der Industrie 4.0, bereitzustellen.

Die Digitalisierung schreitet mit großen Schritten voran. Vor allem im industriellen Umfeld haben in den letzten Jahren große Veränderungen stattgefunden: Der Maschinen- und Anlagenbau ist stark vernetzt, hergestellt wird zunehmend autonom und KI hält ebenfalls Einzug in die digitalen Produktionshallen.

Was aber auffällt: Klassische Typenschilder haben noch nicht ausgedient. Sie sind noch immer und überall auf Bauteilen, Komponenten und Anlagen zu finden. Im Zuge der Digitalisierung ist es jedoch dringend erforderlich, Typenschilder in digitaler und maschinenlesbarer Form bereitzustellen – hinter dem eigentlich so simplen Konzept des digitalen Typenschilds steckt das zuvor erwähnte und tiefgreifende Digitalisierungskonzept, das die Grundlage für die Industrie 4.0 bildet.

Durch die verschiedenen Anforderungen an ein Digitales Typenschild gibt es aktuell zwei Ausprägungsformen, die international in zwei Normungsprojekten bei der IEC bearbeitet werden.

1. Digitales Typenschild als eindeutige Produktidentifikation

Diese Ausprägung des Digitalen Typenschilds liefert eine eindeutige Identifikation über das Produkt mittels einer weltweit eindeutigen URI (Unique Ressource Identifier). Über das Internet können somit vollständige Produktdokumentationen mit automatisierbarem Zugriff auf alle Informationen und Services für das Produkt und seinen Einsatz entlang des gesamten Lebenszyklus für Hersteller und Anwender bereitgestellt werden.

Diese Ausprägung des Digitalen Typenschilds wird in der DIN SPEC 91406 beschrieben, die bei IEC/TC 65/SC 65E in der IEC 61406 als internationale Norm weiterentwickelt wird.

2. Digitales Typenschild als Produkt-Ausweis

Die zweite Ausprägung enthält die wesentlichen Produktkennzeichnungen in digitaler Form auf dem Typenschild. In dieser Variante des Digitalen Typenschilds können über ein Smartphone, Tablet oder andere Lesegeräte können die Informationen direkt aus dem Digitalen Typenschild heraus gelesen werden. Sie sind sofort und ohne Internetanbindung direkt für den Anwender verfügbar.

Diese Variante ist in der VDE V 0170-100 beschrieben. Die Vornorm ist die Grundlage für die zukünftige IEC 63365.

Welcher dieser beiden Varianten der Vorzug gegeben wird, hängt von vom konkreten Anwendungsfall ab. Die nachfolgende Tabelle zeigt jeweils die Vor- und Nachteile der beiden Varianten.

Angestoßen durch Hersteller von explosionsgeschützten Betriebsmitteln und Betreibern von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen wurde das Projekt „Digitales Typenschild“ gestartet. Von der einen Seite mit dem Wunsch, die zunehmende Kennzeichnung auf dem Betriebsmittel unterbringen zu können, da insbesondere im Explosionsschutz sehr umfangreiche Angaben erforderlich sind. Von der anderen Seite, die zu den Betriebsmitteln gehörenden Informationen elektronisch verwalten zu können.

Ziel der Normung ist es, digitale Lösungen als Alternative zur bisherigen Klartextkennzeichnung auf dem Typenschild bzw. der Verpackung von Produkten aufzuzeigen. Eine maschinenlesbare Kennzeichnung kann beim Gerätehersteller im Fertigungsprozess zum automatischen Steuern des Materialflusses verwendet werden, was heute schon häufig durch einen Barcode erfolgt. Beim Export können beispielweise Zollbehörden das Produkt elektronisch überprüfen. Der Betreiber kann bereits im Wareneingang das Produkt eindeutig identifizieren. Im Betrieb sind Servicetechniker*innen oder eine zuständige Behörde in der Lage, das Produkt für den zulässigen Einsatzbereich ebenfalls elektronisch zu überprüfen. Die Daten aus dem maschinenlesbaren Typenschild können für eine fehlerfreie Bestandserfassung direkt in ein ERP-System übertragen werden. Damit stehen dem Betreiber alle Gerätedaten digital zur Verfügung.

Langfristig soll das klassische Typenschild durch ein digitales Typenschild weitestgehend ersetzt werden. Hierbei sollte gerade auch die gesetzlich erforderliche Kennzeichnung berücksichtigt werden. Für eine höhere Akzeptanz muss eine Mindestkennzeichnung im Klartext am Gerät vorhanden sein.

Im Explosionsschutz sind die strengsten, gesetzlichen Auflagen zu erfüllen. Daher wurde seitens der DKE die Normung für ein elektronisches Typenschild im Gremium DKE/K 241 (Schlagwetter- und explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel) als Pilotprojekt vorangetrieben. Aber auch wenn die Normung aus diesem Bereich getrieben wird, sind die erarbeiteten Konzepte universell anwendbar und lassen sich auf alle Industriezweige übertragen und erweitern.

Als Ergebnis der Normungsarbeit im Gremium DKE/K241 ist die Vornorm VDE V 0170-100 entstanden, aus der sich die IEC 63365 entwickeln wird.

Expertengremium DKE/K 241 Schlagwetter- und explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel

Das Expertengremium DKE/K 241 mit seinen Arbeitskreisen beschäftigt sich mit dem Erarbeiten der Bestimmungen und Richtlinien für die Ausführung von Betriebsmitteln für den Einsatz in ExI und ExII-gefährdeten Bereichen für alle Zündschutzarten.

Die normungstechnischen Arbeiten gliedern sich dabei in einen allgemeinen Teil sowie in Zusatzteile entsprechend den einzelnen Zündschutzarten.

Das Digitale Typenschild kann als die Basis von digitalisierten Wertschöpfungsprozessen im Sinne des Industrie 4.0-Konzeptes gesehen werden. Mit dem Digitalen Typenschild können Informationen über das Produkt und seinen Lebenszyklus eindeutig zugeordnet und weiterverarbeitet werden. Zudem kann das Produkt im Betrieb identifiziert und die entsprechenden Informationen können zur Steuerung von industriellen Abläufen, z. B. Produktion, Wartung etc. werden.

Hinsichtlich eines einheitlichen Datenkonzeptes wurde das Konzept der Verwaltungsschale (VWS; en: Asset Administration Shell; AAS) spezifiziert. Diese ermöglicht den einheitlichen Zugang zu den Informationen die einem Produkts (oder allgemeiner eines „Assets“) zugeordnet sind.

Die Verwaltungsschale wird in verschiedenen Teilmodellen organisiert. Jedes individuelle Teilmodell beschreibt einen Aspekt des Produkts. Somit kommen für verschiedene Anwendungsfälle bzw. Lebenszyklen eines Produktes unterschiedliche Teilmodelle zum Tragen. Das Digitale Typenschild bildet einen zentralen Teil der Verwaltungsschale des jeweiligen Produkts in der untersten und wichtigsten Hierarchieebene.

Jedes Produkt mit einem Digitalen Typenschild und der damit verbundenen Verwaltungsschale „Typenschild“‘ wird somit zu einer Industrie 4.0-Komponente. Abhängig von der Ausprägung des Typenschilds kann die Verwaltungsschale direkt mit dem Produkt verbunden oder in externen Datenbanken hinterlegt sein.

Weitere, übergeordnete Teilmodelle der Verwaltungsschale enthalten weitere Informationen über das Produkt. Hierzu könnte z. B. ein Teilmodell „Identification“ stehen, wo der Hersteller weitere Informationen zur Identität des Produkts angeben kann, die über die im konventionellen Typenschild geforderten hinausgehen (z. B. die Produktfamilie, das Herstellungsdatum oder die Chargen-Nummer). Denkbar ist auch ein Teilmodell „Document“, über das beispielsweise Zertifikate und Konformitäts-Bescheinigungen abgefragt werden können.

In enger Zusammenarbeit mit dem Gremium DKE/K 241 wird die Integration in die Industrie 4.0-Welt durch das Gremium DKE/K 931 vorangetrieben.

DKE/K 931 mit seinen Arbeitskreisen umfasst die Vorbereitung und Begleitung von Normungsvorhaben zur Festlegung grundsätzlicher Eigenschaften der Automatisierung. Schwerpunkte sind dabei Modelle, Systemarchitekturen, Strukturierung des Informationshaushaltes und Bereitstellung von einheitlichen Beschreibungs- und Sprachmitteln.

Redaktioneller Hinweis:

Die im Text aufgeführten Normen und Standards können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Industry befasst sich mit Systemen und Produkten aus dem industriellen Bereich. Zentrales Thema ist beispielsweise zunehmend die Automation, da es in Zukunft verstärkt zu einem intelligenten Austausch zwischen Maschinen und Objekten kommt. Weitere Inhalte zu diesem und anderen industriellen Fachgebieten finden Sie im