Aufgrund der geopolitischen Lage sehen sich Unternehmen weltweit gezwungen, ihre Produktionsnetzwerke zu überdenken. Auch mithilfe der Digitalisierung müssen sie flexibler, resilienter und effizienter werden. Insbesondere das standardisierte Datenmodell Asset Administration Shell (AAS) für Maschinen oder Produkte nimmt hier eine Schlüsselrolle ein.
Juni 2025 – Die zunehmende Vernetzung in global agierenden Fertigungsnetzwerken erfordert einen unternehmensübergreifenden Austausch verschiedenster Daten, wie Fertigungs-, Auftrags- und Energiedaten. Im Rahmen des Projekts Factory-X der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) wird an der Integration dezentraler Datenräume geforscht, die es Unternehmen ermöglichen, relevante Informationen entlang der Wertschöpfungskette datensouverän zu teilen.
Ein zentrales Element zur Gewährleistung der Interoperabilität und Standardisierung in diesen Datenräumen ist die Asset Administration Shell (AAS), auf Deutsch Verwaltungsschale. Sie dient als einheitliches digitales Abbild von physischen oder virtuellen Assets und bildet die Grundlage für einen strukturierten und semantisch eindeutigen Datenaustausch zwischen den beteiligten Akteuren. Gespeichert werden diese Daten in standardisierten Teilmodellen der Verwaltungsschalen.
Informationsaustausch entlang globaler Lieferketten
Ein besonderer Mehrwert der Verwaltungsschale liegt im Austausch von Informationen entlang globaler Lieferketten. In einem Produktionsnetzwerk kann die AAS genutzt werden, um beispielsweise Produktdaten oder technische Spezifikationen über Unternehmensgrenzen hinweg zu teilen. Dafür werden im Hintergrund Verwaltungsschalenserver mit den Komponenten des AAS-Repository, AAS-Registry und AAS-Discovery benötigt. Das Repository dient als Speicherort für die Schalen und stellt deren Inhalte über standardisierte Schnittstellen bereit. Die Registry ermöglicht die eindeutige Identifikation und Auffindbarkeit dieser digitalen Abbilder im Netzwerk. Über eine zentrale oder dezentrale Registry können Verwaltungsschalen standortübergreifend referenziert und automatisch adressiert werden. Ergänzend erlaubt ein Discovery-Service die automatische Erkennung neuer AAS-Komponenten, was insbesondere in dynamischen Umgebungen wie etwa flexiblen Prozessketten von Vorteil ist. Für den gesicherten Zugriff über Unternehmensgrenzen hinweg sind eine durchgängige Authentifizierung und Autorisierung notwendig. Über diese Infrastruktur lassen sich Verwaltungsschalen von Produkten oder Maschinen über die gesamte Lieferkette hinweg referenzieren, verknüpfen und nutzen.
Bild 1: Verwaltungsschale der Maschine | Quelle: IFW Hannover
Anwendungsbeispiel: Fertigung als Dienstleistung
Zu einem Anwendungsszenario zählt „Manufacturing as a Service“. In diesem Fall können Lohnfertiger ihre Fähigkeiten z.B. spanende Bearbeitung und Laserschneiden auf On-Demand-Manufacturing-Plattformen anbieten. Neben den Bearbeitungsverfahren zählen zu diesen Fähigkeiten auch das Vorhandensein bestimmter Maschinen und Werkzeuge. Diese Maschinen werden in einer AAS dargestellt, die die Teilmodelle Nameplate, Technical Data und Handover Documentation (Bild 1) umfasst. Das Teilmodell Nameplate enthält allgemeine Informationen zu der Maschine. Dazu zählen der Maschinenname, die Produktfamilie der Maschine sowie Standort und Konstruktionsdatum. Informationen wie der Bauraum, die Achskonfiguration der Maschine, maximale Spindelleistung oder Magazinplätze werden in dem Teilmodell Technical Data abgelegt. Das Teilmodell Handover Documentation umfasst das Handbuch der Maschine. Über die Asset-ID wird die Verwaltungsschale der Maschine über eine standardisierte Schnittstelle der On-Demand-Manufacturing-Plattform bereitgestellt. Ein Kunde lädt auf diese Plattform den Auftrag und den STEP-File des benötigten Bauteils hoch. Dieses Bauteil wird anschließend ebenfalls als AAS dargestellt (Bild 2). In dieser Verwaltungsschale werden im Nameplate die Seriennummer, Produkttyp und die Kundendaten gespeichert. Das Teilmodell Handover Documentation enthält die technische Zeichnung und den STEP-File des Bauteils. Der STEP-File dient als Input für eine Feature-Erkennung. Diese werden in der Bill of Features abgelegt. Dies ist ein Teilmodell, das eine hierarchische Struktur nutzt und auf die einzelnen Verwaltungsschalen der Features verweist. Die AAS der Features enthalten in dem Teilmodell Technical Data unter anderem die Abmessung des Features. Die Verwaltungsschale des Bauteils und der dazugehörigen Features kann genutzt werden, um notwendige Bearbeitungsverfahren abzuleiten. Der Auftrag kann dann mit Hilfe der Verwaltungsschale der Maschine einer Maschine zugeordnet und ein Fertigungsplan erstellt werden.
Bild 2: Verwaltungsschale des Bauteils | Quelle: IFW Hannover
Förderer
BMWK
Das Verbundprojekt “Aufbau eines Datenraums für die ausrüstende Industrie – die Ausrüster von Fabriken weltweit (Factory-X)” mit der Förderkennziffer 13MX001ZF wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) im Förderrahmen “Zukunftsinvestitionen Fahrzeughersteller und Zuliefererindustrie” gefördert.
Ansprechpartner
Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW)
Leibnitz Universität Hannover
Prof. Berend Denkena
Institutsleiter
Tel.: +49 511 7622553
E-Mail: Denkena@ifw.uni-hannover.de
Alexander Böttcher
Projektleiter
Tel.: +49 511 762 18252
E-Mail: Boettcher@ifw.uni-hannover.de
Jana Pralle
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Tel.: +49 511 762 5997
E-Mail: Pralle@ifw.uni-hannover.de
Downloads:
Asset Administration Shell ermöglicht vernetze Werkzeugmaschinen in globalen Produktionsnetzwerken | Quelle: IFW Hannover
Verwaltungsschale der Maschine | Quelle: IFW Hannover
Verwaltungsschale des Bauteils | Quelle: IFW Hannover