Digitalisierung und Automatisierung moderner Geschäftsprozesse
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11.04.2022 Fachinformation

RAMI 4.0: Ein Referenzarchitekturmodell als Kommunikationsgrundlage in der Industrie 4.0

Das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) ist eine dreidimensionale Landkarte, die eine strukturierte Herangehensweise an das Thema „Industrie 4.0" beschreibt. Es sorgt dafür, dass alle Teilnehmer von Industrie 4.0 sich untereinander verstehen und auf diese Weise auch miteinander kommunizieren können.

RAMI 4.0 führt alle Elemente und IT-Komponenten in einem Schichten- und Lebenszyklusmodell und teilt komplexe Abläufe in überschaubare Pakete ein – inklusive Datenschutz und IT-Sicherheit.

Die Referenzarchitektur kann als Modellmuster, als ein idealtypisches Modell für die Klasse der zu modellierenden Architekturen, betrachtet werden. Industrie 4.0 spezifiziert mit RAMI 4.0 nicht „die“ Architektur, sondern lediglich den Rahmen mit Mindestanforderungen. Hierzu gehören die Festlegung von Begrifflichkeiten und eine Methodik mit Regeln zur Beschreibung der physischen Welt zum Zweck der Spiegelung (Reflexion) in die Informationswelt.

Kontakt

Dr. Jens Gayko
Zuständiges Gremium

Aufbau von RAMI 4.0 als dreidimensionales Ebenenmodell

RAMI 4.0 als Ebenenmodell

RAMI 4.0 als Ebenenmodell

| Plattform Industrie 4.0

Eine wesentliche Grundvoraussetzung zur Spiegelung eines Gegenstands in die Informationswelt ist die Beschreibung seiner Eigenschaften. Gefordert ist in dem Fall eine eindeutige Benennung (Begriffe) der Eigenschaften eines Gegenstands in der physischen Welt.

Die zur Spiegelung der Eigenschaften angewandte Methodik erfolgt gemäß der Norm IEC 61360. Die nach dem Spiegelungsprozess binär vorliegenden Informationen kennzeichnen den Gegenstand der physischen Welt als Liste von Merkmalen in der Informationswelt.

Da im Bereich Industrie 4.0 keine beliebigen Gegenstände zur Anwendung kommen, sondern nur „Gegenstände mit Wert für eine Organisation“ (= Industrie 4.0), heißen solche Gegenstände „Assets“.

Es reicht nicht aus, ein Asset nur mit Merkmalen zu beschreiben. Jedes Asset hat bestimmte fachliche Funktionen und besondere Eigenschaften, die in den Ebenen (Layern) von RAMI 4.0 beschrieben werden und seinen eigentlichen Nutzungszweck kennzeichnen. Dazu muss diese Funktionalität formal beschrieben und maschinenverarbeitbar vorliegen. Die formale Beschreibung kann mit einer hierzu geeigneten „Sprache“ oder aber auch mit in einer Bibliothek verfügbarem ausführbarem Code erfolgen.

Die Lebenslauf-Achse von RAMI 4.0 charakterisiert das Asset mit bestimmten Zuständen an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Zeit während seines gesamten „Lebens“. Damit ist für jedes Asset eine Art Lebenslaufakte zu führen, die es während seines ganzen Lebens mit den Mindest-Kenngrößen „Zeit“, „Ort“ und „Zustand“ und den Mindest-Zuständen „Typ“ und „Instanz“ begleitet. Schließlich ist ein Asset immer jemandem beziehungsweise etwas zugeordnet, was die Hierarchie-Achse anzeigt.


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Normung und Standardisierung von Referenzarchitekturmodellen

Derzeit werden Fortschritte im Hinblick auf die Harmonisierung und Kompatibilität von neuen und bestehenden Referenzarchitekturmodellen gemacht. Vor allem die enge Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen IEC/TC 65/WG23 „Smart Manufacturing Framework and System Architecture" und ISO/IEC/JWG 21 „Smart Manufacturing Reference Model(s)“ ist hierbei hervorzuheben.

Im Rahmen dieser Liasion wurden

  • IEC TR 63319 A meta-modelling analysis approach to smart manufacturing reference models und
  • IEC 63339 ED1 Unified reference model for smart manufacturing

entwickelt, um die ersten internationalen Grundkonzepte und Normen aufeinander abzubilden und die wesentlichen Unterschiede zwischen heterogenen Referenzarchitekturmodellen zu identifizieren sowie die relevanten Begriffe und Definitionen für die intelligente Fertigung festzulegen.

Unterstützt werden diese Aktivitäten durch den Smart Manufacturing Standards Map Catalogue (ISO/IEC TR 63306-1) „Smart manufacturing standards map (SM2) – Part 1: Framework“ und ISO/IEC TR 63306-2 „Smart manufacturing standards map (SM2) – Part 2: Catalogue“.

Der Katalog ist das Ergebnis einer gemeinsamen Initiative von IEC und ISO über die gemeinsame Arbeitsgruppe SM2TF "Smart manufacturing standards map Task Force" mit dem Ziel, einen Normenkatalog nach dem Vorbild des bestehenden Smart Grid für die an Smart Manufacturing beteiligten Gremien zu erstellen, um die Suche nach standardisierten Kriterien zu erleichtern.

Normen, Standards und Gremien zu RAMI 4.0

Norm

BeschreibungGremien
IEC PAS 63088 ED1Describes a reference architecture model in the form of a cubic layer model, which shows technical objects (assets) in the form of layers, and allows them to be described, tracked over their entire lifetime (or “vita”) and assigned to technical and/or organizational hierarchies. It also describes the structure and function of Industry 4.0 components as essential parts of the virtual representation of assets

DKE/AK 931.0.14

IEC 63339 ED1Unified reference model for smart manufacturingISO/IEC JWG 21
IEC TR 63319 ED1A meta-modelling analysis approach to smart manufacturing refernce models

ISO/IEC JWG 21

IEC 63283-2 ED1Industrial process measurement, control and automation – Smart Manufacturing – Part 2: Use caseIEC/TC 62/WG 23
IEC 62890Life-cycle-Management von Systemen und Produkten der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik der IndustrieDKE/K 931
IEC 62264-3Integration von Unternehmensführungs- und Leitsystemen - Teil 3: Aktivitätsmodelle für das BetriebsmanagementDKE/K 931
IEC 61512-4Chargenorientierte Fahrweise - Teil 4: Aufzeichnungen zur ChargenproduktionDKE/K 931


Basiswissen RAMI 4.0

Basiswissen RAMI 4.0

| VDE VERLAG

Basiswissen RAMI 4.0: Referenzarchitekturmodell und Industrie 4.0-Komponente

Der Begriff „Industrie 4.0“ steht für die vierte industrielle Revolution, eine neue Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über den Lebenszyklus von Produkten. Durch die Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen entstehen dynamische, echtzeitoptimierte sowie sich selbst organisierende, unternehmensübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke

Das Buch vermittelt die wesentlichen technischen Grundlagen zur Realisierung von Industrie 4.0-Wertschöpfungsnetzwerken, in denen Gegenstände der physischen Welt gemäß RAMI 4.0 für ihre Verwendung in der Informationswelt als Industrie 4.0-Komponenten beschrieben werden.

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Verwaltungsschale: Wesentlicher Bestandteil der Industrie 4.0-Komponente

Industrie 4.0-Komponente

Industrie 4.0-Komponente

| DKE

Grundsätzlich hat sich bestätigt, dass Anwendungen wie beispielsweise die Verwaltungsschale (als Umsetzung des Digitalen Zwillings für die industrielle Automatisierung) ein entscheidendes Werkzeug sind, um Stresspunkte schneller zu erkennen und Szenarien von der Produktentwicklung sowie dem Betrieb bis hin zur effektiven Nutzung von Anlagen und Risiken darzustellen.

Es bestehen jedoch zu Tage tretende Herausforderungen, die in Bezug auf die Datensicherheit, die Notwendigkeit einer robusten Echtzeit-Konnektivität, spezifische technische Fähigkeiten und auch die Einrichtung und Wartung von Sensornetzwerken zu berücksichtigen sind, die es dem Digitalen Zwilling ermöglichen, beispielsweise Umwelt- oder Betriebsdaten zu erfassen.

Redaktioneller Hinweis:

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

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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

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