RAMI 4.0: Ein Referenzarchitekturmodell als Kommunikationsgrundlage in der Industrie 4.0

Eine Grundvoraussetzung zur Spiegelung eines Gegenstands in die Informationswelt ist die Beschreibung seiner Eigenschaften. Gefordert ist eine eindeutige Benennung (Begriffe) der Eigenschaften eines Gegenstandes in der physischen Welt, damit diese in die Informationswelt gespiegelt werden können.

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

Die in der Tabelle aufgeführten Normen können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Expertengremium DKE/K 931 Systemaspekte der Automatisierung

Der Aufgabenbereich des Expertengremiums DKE/K 931 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.

Ein fertiges „Spiegelbild“ eines Assets muss nun aber im operationalen Betrieb mit einem oder mehreren anderen Assets in der physischen Welt beziehungsweise deren Spiegelbild in der Informationswelt kooperieren.

Hierzu dient die Industrie 4.0-Komponente: Sie besteht aus dem Asset der physischen Welt und dessen informatorischer Abbildung in der Informationswelt mittels der Verwaltungsschale.

Eine Verwaltungsschale ist grundsätzlich zweigeteilt: Der Body charakterisiert das Asset mit seinen Eigenschaften, der Header enthält alle Daten eines Assets, welches seine Nutzung betrifft. Im Header wird mindestens die Lebenslaufakte gehalten. Die formale Beschreibung der Funktionalität eines Assets kann mit einer hierzu geeigneten „Sprache“ oder aber mit in einer Bibliothek verfügbarem ausführbarem Code erfolgen.

Assets der physischen Welt und deren informatorische Abbildungen in der Informationswelt, d. h. die ein Asset charakterisierenden Merkmale der physischen Welt, sind für die Nutzung in der Informationswelt in den Verwaltungsschalen einschließlich entsprechender Identifikatoren (IDs) hinterlegt.

Die Verwaltungsschale stellt ihre Informationen über ein Industrie 4.0-konformes API zur Verfügung, das aus der Industrie 4.0-konformen Kommunikation besteht. Darauf aufsetzend bietet OPC UA neben Diensten auch Security-Mechanismen an.

Die Entwicklung von Industrie 4.0-Referenzmodellen und Referenzarchitekturen

Arbeitsgruppen der Plattform Industrie 4.0 (AG2), der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA - FAF.21) und des Zentralverbandes Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI - SG2) treiben die Entwicklung von den Referenzmodellen bereits seit einigen Jahren gemeinsam voran.

Prof. Dr. Ulrich Epple ist Leiter des Lehrstuhls für Prozessleittechnik an der RWTH Aachen und spricht über die Entwicklung von Referenzmodellen und – architekturen, die eine systematische Beschreibung der begrifflichen und konzeptionellen Zusammenhänge in einem System ermöglichen.

Veranstaltung: Tagung Normung Industrie 4.0, BMWi, Berlin, 15.05.2015

OPC Unified Architecture (UA) ist eine plattformunabhängige, serviceorientierte Architektur, die alle Funktionen der einzelnen OPC Classic Spezifikationen in einem erweiterbaren Framework integriert. Zusammengefasst: Das OPC UA Information Modeling Framework verwandelt Daten in Informationen.

Das nachfolgende Video beantwortet unter anderem folgende Fragen:

• Welche Aufgabe hat OPC UA?
• Welche Vorteile bietet OPC UA?
• Wo wird OPC UA eingesetzt?

Quelle: youtube.com / TheOPCFoundation

• 00:06:50 – Die Zeit vor OPC UA und was danach kam
• 00:08:43 – Unified Architecture: Next Generation OPC
• 00:12:59 – OPC UA Object Model and Type System
• 00:18:42 – OPC UA Transport: Protocol Bindings
• 00:21:19 – OPC UA Services: Generic OPC UA API
• 00:24:14 – OPC UA Built IN Information Models
• 00:26:10 – OPC UA Companion Information Models

Mit dem DKE Newsletter sind Sie immer am Puls der Zeit!

In unserem monatlich erscheinenden Newsletter ...

• fassen wir die wichtigsten Entwicklungen in der Normung kurz zusammen
• berichten wir über aktuelle Arbeitsergebnisse, Publikationen und Entwürfe
• informieren wir Sie bereits frühzeitig über zukünftige Veranstaltungen

► Charakterisierung von Assets in der Informationswelt ◄

Im Internet der Dinge und Dienste muss eine Infrastruktur, die aus Gegenständen der physischen Welt besteht, in der Informationswelt hinreichend genau nach klaren Regeln abgebildet werden.

Daher stand in der Plattform Industrie 4.0 der Gegenstand mit dem Referenzarchitekturmodell und der I4.0-Komponente von Beginn an im Zentrum der Überlegungen – verschiedene Arbeitskreise dieser Plattform brachten inzwischen eine Vielzahl an Dokumenten zu diesem Komplex hervor:

• Das Buch fasst viele der bislang in Einzeldokumenten enthaltenen Ergebnisse zusammen.
• Es behandelt in erster Linie die Charakterisierung eines Gegenstands, sogenannte „Assets“, in der Informationswelt mittels standardisierter Merkmale und die Regeln zur informatischen Abbildung eines solchen Gegenstands der physischen Welt, in der Informationswelt.

Damit schafft das Buch Basiswissen RAMI 4.0 für seine Leser und Leserinnen einen roten Faden, der die Inhalte dieser Dokumente zueinander in Beziehung setzt. Das Buch ermöglicht es, ein übergreifendes Verständnis für die Technik von Industrie 4.0.

Der grundlegende Gedanke von Industrie 4.0 ist die Schaffung von Regeln zur datentechnischen Beschreibung von Gegenständen entlang des Lebenslaufs und dem damit verbundenen Werteverlauf eines technischen Gegenstands in Form des Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0.

RAMI 4.0 dient der Darstellung dieses technischen Gegenstands, „Asset“ genannt, mit allen seinen relevanten Aspekten von seiner Erzeugung über seine Fertigung und Nutzung bis zu seiner Entsorgung.

Redaktioneller Hinweis:

Das vorgestellte Fachbuch können Sie im Beuth 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