Definition Was ist Asset Administration Shell (AAS)?

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Die Asset Administration Shell ermöglicht eine standardisierte digitale Repräsentation von Assets. Ein Asset ist eine Komponente einer Industrie-4.0-Lösung wie ein physisches Objekt, eine Software oder ein Dokument. Die AAS wird auch als Standard zur Umsetzung des digitalen Zwillings in der Industrie 4.0 bezeichnet. Mithilfe der Asset Administration Shell werden Merkmale, Verhaltensweisen, Funktionen und andere relevante Informationen von Assets in einem einheitlichen Datenmodell beschrieben.

Die deutsche Bezeichnung für Asset Administration Shell (AAS) lautet Verwaltungsschale (VwS). Häufig werden auch die Langbezeichnungen Industrie 4.0 Asset Administration Shell oder Industrie-4.0-Verwaltungsschale verwendet. Bei der AAS handelt es sich um die Umsetzung des Konzepts des digitalen Zwillings in der Industrie 4.0. Die Asset Administration Shell ermöglicht eine standardisierte digitale Repräsentation eines Assets einer Industrie-4.0-Lösung. Assets sind Industrie-4.0-Komponenten wie physische oder logische Objekte, Software, Dokumente und anderes. Zum Beispiel sind das Werkzeuge, Maschinen, Bauteile, Produkte, Baupläne, Kunden, Verträge, Lizenzen, Bestellungen, Prozesse und vieles mehr.

Die AAS ist ein branchenneutraler Standard und sorgt für eine herstellerübergreifende Interoperabilität und Kommunikationsfähigkeit der Assets. Durch die Definition eines einheitlichen Datenmodells lassen sich Merkmale, Eigenschaften, Verhaltensweisen, Funktionen, Beziehungen und andere relevante Informationen von Assets standardisiert beschreiben. Die AAS ist als Open-Source-Lösung konzipiert und soll sich als weltweiter Standard für digitale Zwillinge der Industrie 4.0 etablieren. Sie unterstützt den kompletten Lebenszyklus von Assets. Jedes Assets lässt sich über seine Verwaltungsschale weltweit identifizieren und ansprechen. Die Asset Administration Shell kann auch als eine Art Integrationsschnittstelle für digitale Ökosysteme betrachtet werden.

In Deutschland treibt die Plattform Industrie 4.0 die Verbreitung und Anwendung der AAS voran. Hierfür wurde unter anderem die Industrial Digital Twin Association (IDTA) gegründet. Mittlerweile gibt es internationale Standards und Normen rund um die Asset Administration Shell. So wurde die AAS über das Projekt IEC 63278-1 ED1 (Asset Administration Shell for Industrial Applications – Part 1: Administration Shell Structure) in die IEC-Normenreihe aufgenommen. Bearbeitet wird es von der IEC/TC65 WG 24. Weitere Projekte der IEC-Normenreihe sind IEC 63278-Part 2: (Information Meta Model) und IEC 63278-Part 3: (Security Provisions for Asset Administration Shells). Darüber hinaus gibt es die Richtlinie VDI/VDE 2193 Blatt 1 (Sprache für I4.0-Komponenten – Struktur von Nachrichten).

Mit dem AASX Package Explorer steht ein kostenloses Tool für die schnelle und einfache Erzeugung und Bearbeitung von Verwaltungsschalen zur Verfügung. Mit dem Tool lassen sich Verwaltungsschalen in XML- und JSON-Formaten generieren und bearbeiten. Beim AASX Package Explorer handelt es sich um eine Open-Source-Implementierung, die kostenlos von GitHub heruntergeladen werden kann.

Grundkonzept der Asset Administration Shell

Das Metamodell der Asset Administration Shell legt die strukturellen Prinzipien der Verwaltungsschale formal per Unified Modeling Language, kurz UML, fest. Diese Festlegung ermöglicht den Informationsaustausch zwischen den Assets. Eine AAS setzt sich aus mehreren Submodels (Teilmodellen) zusammen, mit denen sich die Eigenschaften, Funktionen, Merkmale, Parameter, Charakteristiken, Statusinformationen, Beziehungen, Verhaltensweisen und andere relevanten Informationen beschreiben lassen.

Zur Kommunikation erhalten die Verwaltungsschalen weltweit eindeutige Identifikationsnummern und URLs. Sie lassen sich eindeutig identifizieren und sind global ansprechbar. Für den Datenaustausch und die Asset-Beschreibungen kommen Datenformate, Auszeichnungssprachen und Datenaustauschstandards wie JavaScript Object Notation (JSON), Extensible Markup Language (XML) und OPC UA (Open Platform Communications United Architecture) zum Einsatz. Die AAS definiert drei verschiedene Informationsaustauschtypen per Dateitransfer, über APIs oder direkt über eine Industrie-4.0-Sprache.

Merkmale der AAS kurz zusammengefasst

Die Asset Administration Shell ist durch diese Merkmale gekennzeichnet:

• ist die Umsetzung Konzepts des digitalen Zwillings für die Industrie 4.0

• integriert Assets in die Industrie-4.0-Kommunikation

• sorgt für Interoperabilität und herstellerübergreifenden Informationsaustausch

• ist für intelligente und nicht intelligente Produkte einsetzbar

• deckt den kompletten Lebenszyklus von Produkten, Geräten und Maschinen ab

• stellt die digitale Grundlage für die Entwicklung autonomer Systeme und Künstlicher Intelligenz zur Verfügung

• ist skalierbar und erweiterbar

• macht Assets eindeutig identifizierbar und weltweit ansprechbar

• ermöglicht den standardisierten Zugriff auf alle relevanten Informationen eines Assets

Ziele der Asset Administration Shell

Durch die Definition und Bereitstellung einer standardisierten Asset Administration Shell werden mehrere Ziele verfolgt. Ein wichtiges Ziel ist es, eine herstellerübergreifende Interoperabilität für Anlagen in industriellen Umgebungen zu schaffen. Es soll sich ein vollständiger digitaler Zwilling beschreiben lassen, der die Verwaltung erleichtert und effiziente Prozesse ermöglicht. Standardisierte Asset-Beschreibungen vereinfachen die Digitalisierung und erlauben eine automatisierte Integration von Assets. Es soll letztlich ein einheitlicher Ansatz für die Anlagenverwaltung entstehen, der Datensilos aufhebt, die Transparenz verbessert und die gemeinsame Nutzung und Analyse von Anlagendaten erleichtert. Darüber hinaus sollen sich auch gesetzliche Anforderungen und Branchenstandards mithilfe der AAS leichter einhalten und nachweisen lassen.

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