DIN-Connect – Von der Idee zur Marktreife

Gefahren in der Elektrotechnik zu minimieren und Sicherheit zu implementieren ist ein wesentliches Ziel, das erreicht werden muss. Es muss spezifizierte Anforderungen geben, die die notwendigen Schritte für eine angemessene Sicherheit in der Elektrotechnik definieren, damit Anwender der Elektrotechnik sicher mit eben dieser interagieren können.

Industrie 4.0 zeichnet sich durch eine starke Vernetzung von Maschinen- und Anlagen, Automatisierung und IT aus. Ein Merkmal ist die Weiterentwicklung und Anwendung von modernen Automatisierungs-, Kommunikations- und Informationstechnologien, die neue Möglichkeiten für Anwendungen in der Produktion und Logistik eröffnen sollen.

Ein charakteristisches Merkmal der vergangenen Jahre ist die Verbreitung der Informationstechnik in sämtlichen Lebensbereichen. Deren Vernetzung untereinander ist nun die neue Herausforderung, die es gilt zu bewältigen. Das wohlbekannte Internet of Things hält Einzug, sowohl in Wirtschaft als auch Gesellschaft. An dieser Stelle sorgen Normung und Standardisierung für die optimale Funktion, Interoperabilität und Sicherheit der Informationstechnik.

Das Verwenden innovativer Materialen verhilft zu Effizienzsteigerungen. Sie müssen jedoch zunächst identifiziert und erforscht werden. Normung und Standardisierung unterstützt dabei, solche Materialien von der wissenschaftlichen Forschung hin zur kommerziellen Anwendung zu bringen.

Eine gut funktionierende Kreislaufwirtschaft ist ein Muss, um den Umweltschutz zu fördern und nachhaltig zu agieren. Unsere Ressourcen sind kostbar, sie müssen sparsam und effizient genutzt werden, damit Verschwendung und Umweltschäden vorgebeugt und minimiert werden können.

Die derzeitigen soziodemografischen Trends benötigen besondere Berücksichtigung. Sie bringen neue Herausforderungen und Anforderungen mit sich. Aus technischer Sicht machen sie es notwendig, neue Normen und Standards zu entwickeln, die sich mit der Verknüpfung von ITK mit der Haustechnik, dem Smart Home, beschäftigen. Auch müssen entsprechende Aktivitäten, die im Zusammenhang mit Ambient Assisted Living, Mikrosystemtechnik, Kommunikationstechnologien und Dienstleistungen stehen, angestoßen werden.

Wir sind einem ständigen Wandel ausgesetzt. Es gilt, ein Arbeitssystem zu schaffen, das den zukünftigen Entwicklungen in Wirtschaft, Technologie, Politik und Gesellschaft standhalten kann.

Titel:

CIM-Profilierung und Interoperabilitätsnachweise im Rahmen von CIM IOP Test

Inhalt:

Wie führt man unabhängige Interoperabilitätstests mit verschiedenen Herstellern durch? Dazu wird eine externe Instanz benötigt, welche die organisatorischen Rahmenbedingungen schafft, in denen Tests stattfinden können und eine unabhängige Bewertung vorgenommen wird. Durch den Aufbau einer unabhängigen Prüfinstanz wie bei der IHE und der Etablierung des Prozesses zur Erstellung von Use Cases und Integrationsprofilien basierend auf einer einheitlichen Vorlage, kann die Entwicklung von interoperablen Schnittstellen vorangetrieben werden. Dies erlaubt auch KMUs einen einfacheren Zugang zum Markt bei der Herstellung von Systemen/Komponenten im Energiesystem, welche mit den Produkten großer Hersteller interagieren können.

Standardisierung:

Ziel des Projektes ist die Erstellung einer VDE-Anwendungsregel, in der die Methodik für eine auf IEC 62559 basierte CIM-Profilierung, der Prozess zur Durchführung der CIM-Connectathons (CIM IOP Test Aktivitäten) und die Vorgehensweise zur Veröffentlichung der Ergebnisse aus den CIM-Connectathons beschrieben ist. Dabei soll der Prozess für die CIM-Profilierung angewandt werden, welches die Normen IEC 61970, IEC 61968 und IEC 62325 umfasst.

Titel:

Neuartiges Ferritmaterial für Leistungsanwendung

Inhalt:

PFC-Drosseln für Hochleistungsanwendungen wie z. B. in Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge erfordern weichmagnetische Materialien mit möglichst hoher Sättigungsflussdichte und geringen Verlusten. Dabei wird verbreitet Leistungsferritmaterial (MnZnFerrite) eingesetzt, dessen Sättigungsflussdichte aufgrund der antiferromagnetischen Eigenschaften heutzutage begrenzt ist. Mithilfe des neuartigen Ferritmaterials lassen sich die bisher vorherrschenden Grenzen ausdehnen, sodass sich mehr Leistung bei gleichzeitig sinkendem Bauvolumen realisieren lässt.

Standardisierung:

Ziel des Projektes ist die Ergänzung der IEC 60205, die im DKE/K 625 „Magnetische Bauelemente und deren Komponenten“ bearbeitet wird.

Titel:

Selbstregelung disponibler Lasten

Inhalt:

Aufgrund der Zunahme dezentraler Erzeuger in den Verteilnetzen, die aufgrund der fehlenden Speicherbarkeit von Wind- und Solarenergie als Primärenergie nicht disponibel sind, muss in Zukunft der Ausgleich auf Verbraucherseite stattfinden. Die vorliegende Projektidee schafft die Voraussetzung, dass ein systemdienstliches Verhalten einfach, kostengünstig und robust implementiert werden kann.

Standardisierung:

Ziel der VDE-Anwendungsregel „Selbstregelung von disponiblen Lasten“ ist ein Qualitätsstandard für steuerbare Lasten im Netzparallelbetrieb (Verbundnetz), der die Netzdienlichkeit von dezentralen Lasten bewertet. In den neuen Anschlussregeln fürs Niederspannungsnetz VDE-AR-N 4105 sind diese Gedanken in einem ersten Schritt schon teilweise umgesetzt. Im DKE/K 261 „Systemaspekte der elektrischen Energieversorgung“ wurde in einer Ad-Hoc-Gruppe zum Thema Selbstregelung in den Jahren 2014/2015 beraten. Im Anwendungsfall von inselnetzfähigen Microgrids ist ein erstes Projekt bei IEC/SC 8B im Entstehen, welches auf der Idee der Selbstregelung fußt.

Titel:

Sichere ID für das "Internet von Allem"

Inhalt:

Um die Verbreitung von sicheren IDs zu ermöglichen, soll ein Konzeptentwurf für die eindeutige Vergabe von Entity-IDs und einem dezentralen ID-Repository, ähnlich dem für Internet-Domains bekannten Domain Name System (DNS), auf Basis der Blockchain-Technologie angefertigt werden.

Standardisierung:

Normung und Standardisierung ist wesentlicher Bestandteil des Projekts. Dies beinhaltet Handlungsempfehlungen, die derzeit in die Erarbeitung einer VDE-Anwendungsregel für Identity Provider und Broker münden.

Titel:

Cloud Federation - OPC UA für die Industrie 4.0 Connected World

Inhalt:

Cloud-basierte Systeme und Dienste finden zunehmend Anwendung bei Produkten des Maschinenbaus und Komponentenherstellern. Hieraus folgt eine steigende Nachfrage nach Daten von Geräten, wie Maschinen und Komponenten, um zusätzliche Serviceleistungen, wie Predictive Maintenance Dienste, anbieten und verbessern zu können. Viele Maschinenparks bestehen aus Komponenten verschiedener Hersteller, die unter Umständen eigene Cloud-basierte Dienste anbieten. Das Projekt hat die Sicherstellung der Interoperabilität und Kommunikation zwischen beteiligten IT-Teilsystemen sowie physikalischen Geräten zum Ziel. Es wird die Kommunikation von Maschinen (bzw. sogenannter Edge-Komponenten) in die Cloud des produzierenden Unternehmens, so wie unternehmensübergreifend zu weiteren Cloud-Systemen betrachtet.

Standardisierung:

Die Erarbeitung des neuen DIN-Standards DIN SPEC 92222 „Referenzmodell für die industrielle Cloud Federation“ wurde initiiert.

Titel:

Klassifikation und Standardisierung von Grundbausteinen smarter Systeme

Inhalt:

Das Projekt untersucht anhand von Schlüsselbausteinen aus dem Bereich der Elektrotecknik Schnittstellen, die den einfachen Informationsaustausch zwischen den Bausteinen und Komponenten ermöglichen. Damit soll der Zusammenbau von Baugruppen und den Austausch einzelner Komponenten vereinfacht werden.

Standardisierung:

Die Ergebnisse fließen derzeit in den Entwurf einer VDE-Anwendungsregel ein. Es wird derzeit geprüft, inwiefern und wo diese als NWIP bei IEC eingereicht werden kann.

Titel:

EVE - Easy Virtual Engineering Augmented Reality Integration für robotergestützte Produktionsprozesse

Inhalt:

Das Vorhaben ererbeitet eine Methodik zur Modellierung und eine Metrik zur Bewertung von AR-Interaktionsszenarien für robotergestützte Produktionsprozesse. Beispielhaft demonstriert und iteriert werden soll dies an einem Szenario der räumlichen Industrieroboterprogrammierung, welches einer intensiven Abstimmung zwischen Mensch und Roboter bedarf.

Standardisierung:

Die erzielten Ergebnisse werden derzeit zusammen mit den zuständigen Gremien im VDMA beraten. Eine Überführung in die Normung ist vorgesehen.

Titel:

Quantifizierung und Berichterstattung von Äquivalenzdosen an Quarz mittels SAR-OSL

Inhalt:

Altersbestimmungen bilden das Rückgrat der Forschungszweige der Archäologie, Quartärgeologie und Paläoklimatologie. Das Wissen um die zeitlichen Abläufe vergangener Vorgänge ist vor dem Hintergrund der heutigen Klimaveränderung besonders relevant. Zudem erlaubt die Methode die Altersbestimmung vergangener, sich teils wiederholender geologischer Prozesse wie z. B. Bergstürzen und ist damit ein wichtiges Werkzeug zur Risikoabschätzung. Das universal vorhandene Material Quarz wird darüber hinaus ein immer wichtigerer Bestandteil in der Unfalldosimetrie, bei der die Relevanz von Fehlinterpretationen noch eine erheblich gesteigerte Bedeutung erfährt.

Standardisierung:

Die ursprüngliche Planung zur Erstellung einer VDE-Anwendungsregel wurde zugunsten einer IEC PAS verworfen. Der Entwurf der IEC PAS wurde finalisiert und über das zuständige DKE/K 967 im IEC/TC 45 als NWIP eingebracht.

Titel:

Charakterisierung von Leistungsinduktivität unter Pulsaussteuerung mithilfe Thyristortechnologie

Inhalt:

Mit dem DC-Netzaufbau besteht zunehmende Dringlichkeit, Messverfahren von Leistungsinduktivitäten mit Bestromung bis mehreren kA unter Mittelspannung zu etablieren, sodass Projektingenieure und Abnehmer anhand von Messdaten als Grenzwerte sowohl Lasten- als auch Pflichtenhefte erstellen können. Thyristoren mit intelligenter Ansteuerungseinheit können diese Lücke schließen. Auf dem Markt existiert ein Testverfahren für Thyristoren nach einem ähnlichen physikalischen Prinzip, wobei die Reichweite der Anwendung bisher nicht gegeben ist. Daher wird in diesem Vorhaben die Methode verfeinert und für die Thyristortechnik anwendbar gemacht.

Standardisierung:

Die Ergebnisse des Projektes sind als Anforderungskatalog zusammengefasst und werden in IEC/TC 51/WG 9 eingebracht.

Titel:

KPI für Energieeffizienz in Rechenzentren

Inhalt:

Ein Vergleich von Rechenzentren auf Basis der aktuell diskutierten KPI ist mit hohen Risiken behaftet, da sich Rechenzentren oft sehr stark in der technischen Ausstattung und im Betriebsmodell unterscheiden. Das zuständige Normungsgremium ISO/IEC JTC 1/SC 39 hat daher das Ziel formuliert, den Betreibern von Rechenzentren mit den Kennzahlen eine Hilfe zur Selbsthilfe zur Verfügung zu stellen. Die Betreiber sollen eine objektivierte Einschätzung ihrer aktuellen Energieeffizienz vornehmen und die Kennzahlen nutzen, um im Rahmen eines Energiemanagement Prozesses ihre Verbesserungen der Energieeffizienz nachzuweisen.

Standardisierung:

ISO/IEC/JTC 1/SC 39 soll darin unterstützt werden, unter deutscher Beteiligung die Aspekte zur Messbarkeit und zur Anwendbarkeit erfolgreich zu berücksichtigen. Die Ergebnisse dieses Projektes wurden in folgende Normen und Spezifikationen eingebracht:

• ISO/IEC 30134-7 und DIN EN 50600-4-7
• ISO/IEC 30134-4, -5, und -6
• ISO 21836
• ISO TR 21897

ISO TR 23050: Ein entsprechender Entwurf wird derzeit erarbeitet.

Titel:

Use Case Template für RAMI 4.0 nach IEC 62559 (UC4RAMI)

Inhalt:

Die Übertragung der Use-Case-Methodik auf die Domäne Industrie 4.0 ermöglicht eine einheitliche Entwicklung dieser Domäne, um Schnittstellen zwischen Unternehmen und den einzelnen Fertigungsanlagen zu definieren und zu standardisieren. Auch für die Entwicklung und Einbindung zukünftiger Bausteine von Fertigungsanlagen ist eine standardisierte Systembeschreibung essentiell, um ein Scheitern von Kommunikation – und damit ein Scheitern von automatisierten Fertigungsprozessen an sich – zu verhindern.

Standardisierung:

Ziel war es, die Use-Case-Methodik nach IEC 62559 als Ansatz zur Beschreibung von komplexen Systemen aufzubereiten.

Titel:

Wireless Safety Specification

Inhalt:

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Spezifikation für Wireless Safety Systeme im Kontext von Industrie 4.0 im Sinne der Beschreibung von Sicherheitsvorgaben für:
a) Mensch-Maschine-Schnittstellen
b) Maschine-zu-Maschine-Kommunikation
c) Drahtlos-Redundanzen (Ersatz von Kabeln in autonomen Fahrzeugen)

Entscheidende technische Herausforderung für die Anwendung von Funksystemen im industriellen Einsatz gegenüber aus dem privaten Bereich bekannten, zumeist auf WiFi oder Bluetooth basierenden Funksteuerungen, ist dabei die Notwendigkeit, zwischen Maschinen oder vom Handbediengerät einer Maschine kritische Signale (insbesondere Not-Aus-Signale) zuverlässig und in Echtzeit übertragen zu können. Diese Eigenschaft wird in Fachkreisen „Wireless Safety“ genannt. Ziel des Projekts war es, die Notwendigkeit einer eigenen Wireless Safety Standardisierung zu erörtern, dabei mit Partnern in Industrie und Standardisierung zu diskutieren, welche Aspekte in welcher Weise standardisierungs-/normierungswürdig sind.

Standardisierung:

Da das Thema von hoher Relevanz für die deutsche Wirtschaft ist, wurde zunächst auf die Erstellung der vorgesehenen VDE-Anwendungsregel verzichtet. Als Ersatz wurden die qualitativen Untersuchungen ausgeweitet und verstärkt die Netzwerkbildung zu anderen Organisationen forciert. Die parallel zusammengetragenen Anforderungen an Wireless Safety werden an die relevanten Gremien (z. B. DKE/BKT, ZVEI/5G ACIA, SCI4.0) zur weiteren Ausarbeitung als Norm bzw. VDE-Anwendungsregel übergeben.

Titel:

Standardisierung und Vereinfachung des Entwurfs von KI-Architekturen zur Steuerung autonomer Systeme

Inhalt:

Jede Implementierung – ganz gleich auf welchem maschinellen Lernverfahren diese beruht – muss in der Lage sein, unter Einbeziehung vielfältiger Datenquellen und Sensordaten, eine sich mit der Zeit verändernde Systemumgebung zu explorieren und das interne technische Entscheidungsmodell laufend an die Umgebungssituation zu adaptieren. Ziel ist die Vereinfachung des Entwurfs von KISoftwarekomponenten zur Steuerung autonomer Systeme, um mittelfristig deren Verbreitung zu fördern.

Standardisierung:

Mit Hilfe einer VDE-Anwendungsregel soll die Standardisierung von Referenzanwendungsfällen (Umgebungsmuster) sowie für deren Steuerung geeigneter KI-Referenzintegrationsprofile vorangetrieben werden. Die VDE Anwendungsregel wird derzeit im Gremium erarbeitet.

Titel:

RAMI-ModelExchange - Modellaustauschformat für das Reference Architecture Model for
Industry 4.0 (RAMI 4.0)

Inhalt:

Das Projekt RAMI-ModelExchange erarbeitet ein Austauschformat, mit dem Modelle, die auf dem Konzept des Reference Architecture Model for Industry 4.0 (RAMI 4.0) basieren, über Toolgrenzen hinweg bearbeitet und dargestellt werden können.

Standardisierung:

Das definierte Austauschformat wird als VDE-Anwendungsregel bereitgestellt. Der Entwurf ist erstellt und soll demnächst im zuständigen Gremium beraten werden.

Titel:

Einsatz spannungsstabilisierender Applikationen in öffentlichen Niederspannungsnetzen zur Erhöhung der Aufnahmefähigkeit dezentraler Elektrizitätserzeugungsanlagen

Inhalt:

Ziel ist eine Verfahrensbeschreibung zur Auswahl der notwendigen Applikationen und der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), um Spannungsbandprobleme in öffentlichen Niederspannungsnetzen zu beheben sowie Hinweise zu deren Implementierung und Betrieb zu geben.

Standardisierung:

Das Fachwissen aus Industrie, Netzbetrieb und Wissenschaft fließt derzeit in die Erstellung einer VDE-Anwendungsregel.

Titel:

Datenblattangaben von Speichersystemen für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen

Inhalt:

Für einen schnellen überschlägigen Vergleich von Speichersystemen sollen Kennwerte erarbeitet werden, die im Datenblatt anzugeben sind und damit für einen detaillierten Vergleich im Rahmen von computergestützten Simulationen von Speichersystemen hinsichtlich der ökonomischen und technischen Eignung für ein konkretes Vorhaben erforderlich sind. Darüber hinaus soll eine genaue Definition der entsprechenden Kennwerte erfolgen.

Standardisierung:

Der Effizienzleitfaden beschreibt die Bestimmung der entsprechenden Kennwerte für das Datenblatt. Er befindet sich aktuell in Überarbeitung und soll Ende September 2018 in der Version 2.0 verabschiedet werden. Der Normungsvorschlag für eine Datenblattnorm wurde erstellt. Gegen Ende der Projektlaufzeit (2018) wurde der Arbeitskreis DKE/AK 371.0.9 „Kennwerte von stationären Batteriespeichern“ gegründet, der den Normentwurf weiter bearbeitet.

Titel:

Anforderungen an die Systemarchitektur für „Schwarmelektrifizierung“

Inhalt:

Entwicklung einer Systemarchitektur zur Umsetzung von Bausteinen von Smart Grids. Diese Bausteine können als Grundlage für eine neue Versorgungsinfrastruktur oder aber auch als Ergänzung bereits bestehender System eingesetzt werden. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei in dem hohen Grad der Modularität, mit der das Gesamtsystem wachsen kann.

Standardisierung:

VDE Anwendungsregel in Abstimmung mit dem Arbeitskreis DKE/AK 221.6.2 „Niederspannungsgleichstrominstallation“ in Bearbeitung.

Titel:

Passive Lasersicherheit – effiziente Auslegung von Laserschutzkabinen

Inhalt:

Die in der Norm DIN EN 60825-4 genannten Prüfklassen können mit Hilfe des ganzheitlichen Ansatzes und einer entsprechenden Datenbasis durch Ausfallwahrscheinlichkeiten ersetzt werden. In der DIN EN 60825-4 werden Anhaltspunkte für eine Dauerfestigkeit von Schutzwänden gegeben und können durch die Ergebnisse verbessert werden.

Standardisierung:

Die anfangs beabsichtigte Einbindung in die DIN EN 60825-4 konnte nicht zu 100 % realisiert werden, da die Signifikanz der Ergebnisse nicht in allen Punkten nachgewiesen werden konnte. Dennoch konnten Teilergebnisse in die DIN EN 60825-4 übertragen werden, die zu einer Aufwertung der Norm in Bezug auf Sicherheit geführt haben.

Titel:

Kontaktlose Messung des Schichtwiderstands von Graphen-Schichten mit Hilfe der Wirbelstrommessung

Inhalt:

Ziel des Projekts ist die Erarbeitung einer Norm zur Messung des Schichtwiderstandes nach dem Wirbelstrom-Verfahren (engl. Eddy Current). Der Schichtwiderstand ist eine der wichtigsten Eigenschaften von Graphenschichten und als Key Control Characteristic (KCC) in der in Arbeit befindlichen Norm IEC 62565-3-1 „Nanomanufacturing – Material Specification – Part 3-1: Graphen – Blank detail specification“ gelistet.

Standardisierung

Es wurde ein Normenentwurf beim IEC/TC 113 mit dem Titel IEC/TS 62607-6-9 Ed1.0 „Nanomanufacturing – Key control Characteristics – Part 6-9: Graphene – Measurement of sheet resistance by the non-contact Eddy current method” eingereicht. Bei Abschluss des DIN-Connect-Projektes wird am zweiten Entwurf (2CD) gearbeitet.