RAMI 4.0 Ebenen

RAMI 4.0 Ebenen

| Plattform Industrie 4.0
05.11.2018 Fachinformation 1979 0

Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 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 – inkl. Datenschutz und IT-Sicherheit.

Die Referenzarchitektur kann als Modellmuster, also als idealtypisches Modell für die Klasse der zu modellierenden Architekturen betrachtet werden. Industrie 4.0 spezifiziert mit RAMI 4.0 nicht „die“ Architektur schlechthin, sondern lediglich den Rahmen mit Mindestanforderungen. Dazu 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 Ebenen

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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.

Normen, Standards und Gremien zu RAMI 4.0

NormBereichBezeichnungGremien
IEC PAS 63088:2017Smart Manufacturing – Reference Architecture ModelDescribes 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

ISO/IEC JWG 21

IEC 62890Lebenszyklus & WertschöpfungsketteLife-cycle-Management von Systemen und Produkten der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik der IndustrieDKE/K 931
IEC 62264HierarchielevelIntegration von Unternehmensführungs- und Leitsystemen - Teil 3: Aktivitätsmodelle für das BetriebsmanagementDKE/K 931
IEC 61512HierarchielevelChargenorientierte Fahrweise - Teil 4: Aufzeichnungen zur ChargenproduktionDKE/K 931


Die Normen zum Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 können im VDE-Verlag erworben werden.

Verwaltungsschale: Wesentlicher Bestandteil der Industrie 4.0-Komponente

Industrie 4.0-Komponente

Industrie 4.0-Komponente

| DKE

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.

Downloads zum Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0

I4.0-Sprache

Plattform Industrie 4.0
Veröffentlichungsdatum 23.04.2018
PDF: 1,7 MB

Relationships between I4.0 Components

Plattform Industrie 4.0
Veröffentlichungsdatum 23.04.2018
PDF: 1,4 MB

Security der Verwaltungsschale

ZVEI
Veröffentlichungsdatum 03.04.2017
PDF: 4,9 MB

Die Verwaltungsschale im Detail

Plattform Industrie 4.0
Veröffentlichungsdatum 09.08.2018
PDF: 3,8 MB

DKE-Expertenvortrag zum Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0

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

Die IEC 62541-Reihe zu OPC-UA als Beispiel für einen Industrie 4.0-Kommunikationsstandard

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

Webinare schaffen Wissen: Lernen Sie mehr über Industrie 4.0 und RAMI 4.0

Normungs-Roadmap Industrie 4.0 mit weiterführenden Informationen zu RAMI 4.0

Deutsche Normungs-Roadmap Industrie 4.0

Version 3.0
Veröffentlichungsdatum 20.04.2018
PDF: 9,7 MB

German Standardization Roadmap Industry 4.0

English Version 3.0
Veröffentlichungsdatum 20.04.2018
PDF: 9,2 MB

Buchempfehlung: Basiswissen RAMI 4.0

Basiswissen RAMI 4.0

Basiswissen RAMI 4.0

| DIN

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 RAMI4.0 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 vorliegende Buch fasst viele der bislang in Einzeldokumenten enthaltenen Ergebnisse zusammen.
  • Es behandelt im Wesentlichen die Charakterisierung eines Gegenstands („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. So ermöglicht Basiswissen RAMI 4.0 ein übergreifendes Verständnis für die Technik von Industrie 4.0.

Regeln zur datentechnischen Beschreibung von Gegenständen

Der Grundgedanke von Industrie 4.0 ist die Kooperation und Kollaboration technischer Gegenstände, die deren virtuelle Repräsentation und Vernetzung zwingend voraussetzt.

Ein technischer Gegenstand in diesem Sinn ist ein Gegenstand, der „einen Wert für eine Organisation“ hat, also nicht nur physisch anfassbare Gegenstände, sondern auch nicht anfassbare Gegenstände wie Ideen, Archive, Software usw.

Der grundlegende Gedanke von Industrie 4.0 ist daher 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 (RAMI4.0). Es 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.

Das Buch Basiswissen RAMI 4.0 kann beim Beuth-Verlag erworben werden.

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Fokusbild Inudstrie 4.0

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

Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie auf unserer

DKE-Themenseite Industry