Digitaler Produktpass

Verankerung von Produktdaten im Tangle für eine grüne Kreislaufwirtschaft

TL;DR:
IOTA ist ein verteilter Ledger der ersten Schicht , das mehrere darauf aufbauende Rahmenwerke bietet, die für den Aufbau wirklich grüner Kreislaufwirtschaftsdienste genutzt werden können. Die Entwicklung eines digitalen Produktpasses (DPP) für verschiedene Branchen ist ein konkretes Beispiel dafür, wie Datenintegrität mit einer energieeffizienten verteilten Ledger-Technologie (DLT) der nächsten Generation hergestellt werden kann. Die IOTA Foundation ist an mehreren Initiativen beteiligt, die als Ergebnis die Entwicklung von DPP-Lösungen auf der Grundlage des IOTA-Protokolls bewerten werden. Aufgrund ihrer angeborenen Transparenz trägt die DLT dazu bei, die Datenintegrität der in einem DPP enthaltenen Informationen zu gewährleisten. Das DLT von IOTA geht noch einen Schritt weiter und bietet ein Protokoll mit einem anderen Konsensmechanismus als Lösung für das Energieverbrauchsproblem der meisten DLTs, was es zur idealen Wahl für DPPs macht.

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eClass stellt ein neues Konzept für die Digitalen Zwillinge vor

Das neue ECLASS-Whitepaper stellt ein Konzept einer Distributed-Ledger-basierten Infrastruktur für das Identitäts- und Zugriffsmanagement für industrielle digitale Zwillinge vor. Damit wird ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu den zukünftigen offenen globalen Industrie 4.0-Ökosystemen erreicht.

Im Rahmen dieses Whitepapers wird ein Ansatz zur Realisierung einer gemeinsamen dezentralen Registry für industrielle Digitale Zwillinge vorgestellt.

Fünf praxisrelevante Use Cases erläutern, wie diese dezentrale Registry in der Praxis umgesetzt und angewendet werden kann. Die Anwendungsfälle zeigen, wie die Digitalen Zwillinge und die sie umgebenden Dienste in der Registry registriert und von den Nutzern in verschiedenen Lebenszyklusphasen abgerufen werden können. Darüber hinaus zeigen die Anwendungsfälle, wie die Nutzer von Industrieanlagen mehrere Digitale Zwillinge mit der gleichen Anlage verknüpfen können und wie diese Digitalen Zwillinge anhand einer eindeutigen Anlagen-ID gefunden werden können. Weitere Anwendungsfälle beschreiben die Möglichkeit, die im Digitalen Zwilling bereitgestellten Informationen durch Dritte zu qualifizieren sowie ein dezentrales Identitäts- und Zugriffsmanagement für die im dezentralen Register aufgeführten Dienste zu implementieren. In diesem Konzept wird der ECLASS-Standard hauptsächlich zur Beschreibung der Dienste sowie der Attribute innerhalb von Zertifikaten zur Autorisierung und Qualifizierung von Digitalen Zwillingen verwendet. Die in diesem Whitepaper angesprochenen Herausforderungen sind für verschiedene Domänen relevant, z.B. Automotive, Energie, Handel und Logistik. Um konkreter zu werden, konzentriert sich das White Paper auf die Anforderungen der Industrie 4.0 und erläutert die Lösungskonzepte anhand der technischen Spezifikationen der Asset Administration Shell, der standardisierten Implementierung des Digitalen Zwillings, die von der „Plattform Industrie 4.0“ und der „Industrial Digital Twin Association“ vorgeschlagen wird.

Was ist der Digitale Zwilling?

Die fortschreitende Digitalisierung, die zunehmende Vernetzung und die horizontale Integration in den Bereichen Einkauf, Logistik und Produktion sowie im Engineering, der Wartung und dem Betrieb von Maschinen und Produkten schaffen neue Möglichkeiten und Geschäftsmodelle, die vorher nicht denkbar waren. Klassische Wertschöpfungsketten verwandeln sich mehr und mehr in vernetzte Wertschöpfungsnetzwerke, in denen die Partner nahtlos die relevanten Informationen finden und austauschen können.

Maschinen, Produkte und Prozesse erhalten ihre Digitalen Zwillinge, die alle relevanten Aspekte der physischen Welt in der Informationswelt abbilden. Durch die Kombination von physischen Objekten und ihren Digitalen Zwillingen entstehen sogenannte Cyber Physical Systems.

Über den gesamten Lebenszyklus müssen die im Digitalen Zwilling erfassten relevanten Produktinformationen und Produktionsdaten den Partnern der Wertschöpfungskette jederzeit und an jedem Ort zur Verfügung stehen. Die digitale Abbildung der realen Welt in der Informationswelt, in Form des Digitalen Zwillings, gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. Die angestrebte horizontale und vertikale Integration und Kooperation aller Teilnehmer des Wertschöpfungsnetzwerks über Unternehmensgrenzen, Länder und Kontinente hinweg kann jedoch nur auf der Basis gemeinsamer Standards gelingen.

Was ist die Asset Administration Shell?

Die sogenannte Asset Administration Shell (AAS) ist ein gemeinsames Konzept der „Plattform Industrie 4.0“ und von Industrieverbänden wie dem VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V.) und dem ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.) sowie der „Industrial Digital Twin Association“ zur Realisierung des Digitalen Zwillings. Der AAS soll die standardisierte Basis werden, um die vierte industrielle Revolution voranzutreiben und innovative Anwendungen zu realisieren.

Die Kernelemente eines AAS sind standardisierte, maschineninterpretierbare Informationsmodelle, die die Attribute, Konfigurationsparameter, das Verhalten und die Fähigkeiten von Produkten, Anlagen, Maschinen und deren Komponenten in Form von standardisierten Eigenschaften darstellen. ECLASS spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle. Der ECLASS-Standard wird von der Industrie 4.0-Community als gemeinsames Vokabular und Lieferant von standardisierter Semantik für den interoperablen Informationsaustausch zwischen Digital Twins gesehen.

Was ist ECLASS?

ECLASS hat sich international als einziger ISO/IEC-konformer Industriestandard etabliert und ist damit der weltweite Referenzdatenstandard für die Klassifizierung und eindeutige Beschreibung von Produkten und Dienstleistungen. Mehr als 4.000 Kunden nutzen bereits erfolgreich die 45.000 Klassen und 19.000 Eigenschaften von ECLASS in 16 Sprachen für den digitalen Datenaustausch. Neben den klassischen Anwendungen in Beschaffung, Controlling, Produktion und Vertrieb zeigt ECLASS seine besonderen Stärken beim Einsatz im unternehmensübergreifenden Prozessdatenmanagement und in Engineering-Funktionen. Der im Jahr 2000 gegründete Verein ECLASS e.V. ist eine Non-Profit-Organisation, die von Unternehmen, Verbänden und Institutionen aus den unterschiedlichsten Branchen und Wirtschaftszweigen getragen wird. Ihr gemeinsames Ziel ist es, den ECLASS-Standard entsprechend den aktuellen und zukünftigen Marktanforderungen auszubauen und seine internationale Anwendung zu fördern.

Warum ist ein gemeinsames Registrierungs- und Identitätsmanagement so wichtig, um Industrie 4.0 zu meistern?

Um die gewünschten flexiblen Wertschöpfungsketten zu schaffen, reichen die einzelnen Digitalen Zwillinge allein nicht aus. Die Assets und ihre Digital Twins müssen in einem offenen digitalen Ökosystem eindeutig identifizierbar und auffindbar sein.

Die derzeit in der Industrie 4.0-Community diskutierten Konzepte basieren auf dem klassischen zentralisierten Ansatz, bei dem die zentralen Plattformen der Vertrauensanker sind, der die Registrierung, das Identitätsmanagement, die Authentifizierung und Autorisierung der Digitalen Zwillinge in einem gemeinsamen Netzwerk übernimmt.

Der zentralisierte Ansatz ist sicherlich ein erster gültiger Schritt zur kurzfristigen Realisierung von Industrie 4.0-Anwendungen, entspricht aber nicht vollständig den langfristigen Visionen von Industrie 4.0, die den stark dezentralen Charakter zukünftiger digitaler Ökosysteme ohne Komponenten, die eine zentrale Monopolstellung einnehmen können und deren Nichtverfügbarkeit den sicheren Betrieb des Gesamtsystems beeinträchtigen kann, betonen.

Distributed Ledger-basierte Infrastruktur im White Paper vorgestellt

Das neue ECLASS-Whitepaper stellt einen Ansatz zu einer vollständig verteilten Lösung der wesentlichen Aufgaben des Identitäts- und Zugriffsmanagements durch die Kombination von DLT, der W3C-Spezifikation dezentraler Identifikatoren (DID), der AAS- und ECLASS-Semantik vor und erläutert, wie dadurch mehrere Nachteile zentralisierter Systeme überwunden werden können.

DLT als dezentrales Register von AAS: Architektur und Interaktionen der beteiligten Parteien.

Die Abbildung 1 zeigt die Gesamtarchitektur des im White Paper vorgeschlagenen dezentralen Registers, das auf dezentralen Identifikatoren (DIDs) und DLT basiert. Dies lässt sich anhand des Grundszenarios erklären. Unternehmen, zum Beispiel die Hersteller, betreiben die Digital Twins verschiedener Assets in ihren privaten vertrauenswürdigen Netzwerken. Die Partner in der Wertschöpfungskette, die das Asset gerade betreiben, wollen auf den Digitalen Zwilling dieser Assets zugreifen. Die genauen Informationen über den Endpunkt (Port und Kommunikationstechnologie, die sie verwenden müssen), um auf den Digitalen Zwilling zuzugreifen, sind dem Asset-Betreiber nicht bekannt. Die Asset-Betreiber kennen nur die DID des Digitalen Zwillings, die sie aus einer eindeutigen Asset-ID ableiten können. Die Registrierung eines Digitalen Zwillings (Schritt 1) erfolgt durch die Einreichung eines DID-Dokuments, das als Transaktion in einem gemeinsamen Datensatz (Distributed Ledger) gespeichert wird. Dieses Dokument wird durch die Digital Twin ID referenziert (Schritt 2), die in diesem System die DID ist, die sich aus der eindeutigen Asset ID ableiten lässt.

Der Asset-Betreiber verbindet sich mit einem der öffentlichen Netzwerkknoten des DLT-Systems und findet die entsprechende Transaktion im Datensatz. Aus dieser Transaktion kann das DID-Dokument extrahiert werden. Das DID-Dokument enthält eine maschinenlesbare Beschreibung, wie auf den Digitalen Zwilling zugegriffen werden kann, einschließlich Endpunktinformationen. Auf den Digitalen Zwilling kann dann von außerhalb des DLT-Netzwerks zugegriffen werden.

Die Abbildung 2 zeigt, wie die Dienste des Digitalen Zwillings selbst innerhalb dieser dezentralen Registry, innerhalb des DID-Dokuments, definiert werden können.

IOTA Specification

Alle mit einem Digitalen Zwilling verbundenen Dienste können innerhalb des dezentralen Registers im entsprechenden DID-Dokument aufgeführt werden. Für die Definition der Dienste ist der ECLASS-Katalog ein wesentlicher Bestandteil, um sicherzustellen, dass die Dienste semantisch korrekt und maschinenlesbar beschrieben werden. Sobald der Konsument auf das DID-Dokument zugegriffen hat, kann er dieses abrufen und hat damit alle Informationen für den Zugriff auf den Digitalen Zwilling zur Hand.

Der Controller des DID ist dafür verantwortlich, alle erforderlichen Informationen innerhalb des DID-Dokuments bereitzustellen, die die Dienste des Digitalen Zwillings beschreiben. Das DID-Metamodell gibt dem Ersteller eines DID Anweisungen, wie er das entsprechende DID-Dokument strukturieren und aufbauen muss, um Kompatibilität und semantische Korrektheit zu gewährleisten.

IOTA Tangle als Infrastruktur für digitale Zwillinge

Technisch gesehen können die im White Paper vorgestellten Konzepte von fast jeder DLT umgesetzt werden. Allerdings ist nicht jedes DLT geeignet, um die Basis für die von Industrie 4.0 angestrebten offenen digitalen Ökosysteme zu werden.

Die Anforderungen an ein solches zukünftiges digitales Ökosystem sind in der Vision 2030 für Industrie 4.0 explizit genannt: Offenheit, Dezentralität, Unterstützung von Heterogenität und Vielfalt im Markt, keine Teilnehmer mit übergeordneten Rollen und Monopolstellungen.

In privaten und konsortialen Blockchains werden beispielsweise die Steuerungsaufgaben an eine qualifizierte und bekannte Partei oder Gruppe vergeben, was dieser Gruppe automatisch die überlegenen Rechte und eine Art Monopolstellung gegenüber den restlichen Teilnehmern gibt. Per Definition implizieren private und konsortiale Blockchains keinen offenen Charakter des Netzwerks und Ökosystems.

Öffentliche Blockchain-Netzwerke haben noch erhebliche Mängel: niedrige Transaktionsrate, begrenzte Skalierbarkeit und extrem hoher Energieverbrauch. Darüber hinaus ist der Kauf von elektronischer Währung (Kryptowährung) notwendig, um die Informationen zu übertragen. Das ist oft mit erheblichen regulatorischen Hürden und übermäßigem Verwaltungsaufwand verbunden. Darüber hinaus ist eine Tendenz zur De-facto-Zentralisierung der „Miner“ auf wenige große Mining-Pools zu beobachten.

IOTA löst die grundlegenden Defizite der Blockchain und stellt als Open-Source-Technologie eine Alternative zu öffentlichen Blockchains dar. IOTA Tangle bietet als globales öffentliches Netzwerk die notwendigen Eigenschaften, um eine Basis für die Infrastruktur zukünftiger offener digitaler Industrie 4.0-Ökosysteme zu werden.

Da das IOTA-Netzwerk keine Transaktionsgebühren verlangt, können die im Rahmen des ECLASS-Whitepapers benötigten Datentransaktionen kostenlos abgewickelt werden. Die Möglichkeit, auch Finanztransaktionen, einschließlich Mikrotransaktionen, mit IOTA zu versenden, erlaubt einen einfachen Wechsel zu Geschäftsmodellen, die Mikropayments nutzen.

Durch das breite Ökosystem von Anwendern und Anwendungsfällen fließen die gesammelten Erfahrungen ständig in die Weiterentwicklung von IOTA ein und entsprechen den Anforderungen, das Standardprotokoll für das IoT und offene digitale, unternehmensübergreifende Ökosysteme zu werden.

Als Weiterentwicklung der im ECLASS Whitepaper vorgestellten Konzepte wird die Integration mit der IOTA Open Source Technologie den Anforderungen an Sicherheit, Datenintegrität und Datenhoheit gerecht. Integrierte Layer-2-Funktionalitäten wie IOTA Access können eine Grundlage für die Verwaltung von Zugriffsrechten auf industrielle Assets und deren Digital Twins bieten. IOTA ist so konzipiert, dass es hoch skalierbar und komplementаr ist und ein harmonisches Ganzes bildet, um die Visionen der I40 zu realisieren.

Das IOTA-Mainnet wird Schritt für Schritt auf die vollständige Dezentralisierung vorbereitet. Mit den neuesten Updates auf IOTA 1.5, wird es schnell unternehmensfähig. Das erste Testnetz bietet die beste Gelegenheit für Unternehmen, Industrieverbände und Konsortien, ihre Ideen zu erforschen, neue Produkte und Geschäftsmodelle auf dem IOTA-Netzwerk zu entwickeln und die vierte industrielle Revolution gemeinsam zu gestalten und zu meistern.

Autoren: Alexander Belyaev & Alaettin Dogan

Original: https://blog.iota.org/eclass-presents-the-distributed-ledger-based-infrastructure-for-industrial-digital-twins/

Object Managament Gruppe bildet einen Digital Twin-Konsortium mit den Gründern Ansys, Dell Technologies, Lendlease und Microsoft

Original by businesswire: https://www.businesswire.com/news/home/20200518005748/en/Object-Management-Group-Forms-Digital-Twin-Consortium (18.05.2020)

Benutzer können Standardterminologie erstellen, Architekturen referenzieren und Anwendungsfälle branchenübergreifend gemeinsam nutzen

NEEDHAM, Mass.–(BUSINESS WIRE)–Non-Profit-Handelsverband Object Management Group® (OMG®) mit den Gründern Ansys, Dell Technologies, Lendlease und Microsoft, gab heute die Gründung von Digital Twin Consortium™ bekannt. Die Digital-Twin-Technologie ermöglicht es Unternehmen, Probleme zu vermeiden, bevor sie auftreten, Ausfallzeiten zu verhindern, die Kundenerfahrung zu verbessern, neue Möglichkeiten zu entwickeln, Innovation und Leistung voranzutreiben und mit Hilfe von Simulationen für die Zukunft zu planen. Die Mitglieder des Digital Twin Consortiums werden branchenübergreifend zusammenarbeiten, um voneinander zu lernen und bewährte Verfahren zu entwickeln und anzuwenden. Diese neue Organisation mit offener Mitgliedschaft wird die Konsistenz in Vokabular, Architektur, Sicherheit und Interoperabilität vorantreiben, um den Einsatz der digitalen Zwillingstechnologie in vielen Branchen von der Luft- und Raumfahrt bis hin zu natürlichen Ressourcen voranzutreiben.
Digital Twins, virtuelle Modelle eines Prozesses, Produkts oder einer Dienstleistung, die eine Datenanalyse und Systemüberwachung durch Simulationen ermöglichen, können aufgrund fehlender Open-Source-Software, Interoperabilitätsproblemen, Marktverwirrung und hohen Kosten eine Herausforderung bei der Implementierung darstellen. Um den Erfolg des Konsortiums für Digital Twins zu gewährleisten, haben sich mehrere führende Unternehmen, die sich mit der Technologie der Digital Twins befassen, dem Konsortium vor seiner Gründung angeschlossen. Zu dieser Kategorie der frühen Innovatoren, genannt Groundbreakers, gehören Air Force Research Lab (US), Bentley Systems, Executive Development, Gafcon, Geminus.AI, Idun Real Estate Solutions AB, imec, IOTA Foundation, IoTIFY, Luno UAB, New South Wales Government, Ricardo, Willow Technology und WSC Technology.
Die Mitgliedschaft steht allen Unternehmen, Organisationen oder Einrichtungen offen, die ein Interesse an Digital Twins haben.
„Die meisten Definitionen von Digital Twins sind kompliziert, aber es ist keine komplizierte Idee. Digital Twins werden für Düsentriebwerke, einen Marsrover, einen Halbleiterchip, ein Gebäude und vieles mehr verwendet. Was für einen digitalen Zwilling schwierig macht, ist ein Mangel an Verständnis und Standardisierung“, sagte Dr. Richard Soley, Exekutivdirektor des Digital Twin Consortium. „Ähnlich wie wir es für die digitale Transformation mit dem Industrial Internet Consortium® und für die Softwarequalität mit dem Consortium for Information and Software Quality™ getan haben, planen wir den Aufbau eines Ökosystems von Benutzern, die Förderung von Best Practices für die Nutzung digitaler Zwillinge und die Definition von Anforderungen für neue Standards für digitale Zwillinge.
Digital Twin Konsortium wird:
  • den Markt für die digitale Zwillingstechnologie beschleunigen, indem Roadmaps und Industrierichtlinien durch ein Ökosystem von Experten für digitale Zwillinge festgelegt werden.
  • Die Interoperabilität der Technologien für digitale Zwillinge verbessern, indem bewährte Verfahren für Sicherheit, Datenschutz und Vertrauenswürdigkeit entwickelt und die Anforderungen an Standards für digitale Zwillinge beeinflusst werden.
  • Verringerung des Risikos von Investitionsprojekten und Demonstration des Wertes von Technologien für digitale Zwillinge durch Peer Use Cases und die Entwicklung von offenem Quellcode.

Ein Ökosystem von Unternehmen, darunter Unternehmen aus den Bereichen Immobilienverwaltung, Bauwesen, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Fertigung und natürliche Ressourcen, wird die Lehren aus ihren verschiedenen Industriezweigen austauschen und gemeinsam an der Lösung der Herausforderungen arbeiten, die mit dem Einsatz von digitalen Zwillingen verbunden sind. Wenn die Anforderungen für neue Standards definiert werden, wird das Digital Twin Consortium diese Anforderungen mit Normenentwicklungsorganisationen wie der Muttergesellschaft OMG teilen.

Die Gründungsmitglieder Ansys, Dell Technologies, Lendlease und Microsoft werden jeweils einen ständigen Sitz in einem gewählten Lenkungsausschuss innehaben, der die strategische Roadmap bereitstellt und Arbeitsgruppen der Mitglieder bildet.

Sam George, Corporate Vice President, Azure IoT, Microsoft Corp. sagte: „Microsoft schließt sich mit anderen Branchenführern zusammen, um den Einsatz von digitalen Zwillingen in vertikalen Märkten zu beschleunigen. Wir setzen uns für den Aufbau einer offenen Gemeinschaft zur Förderung von Best Practices und Interoperabilität ein, mit dem Ziel, bewährte, gebrauchsfertige Entwurfsmuster und Standardmodelle für bestimmte Unternehmen und domänenübergreifende Kernkonzepte zu etablieren“.

„Die Anwendung der Digital-Twin-Technologie auf das Arbeitsportfolio von Lendlease ist in vollem Gange, und wir erkennen bereits die Vorteile dieser Innovation für unser gesamtes Geschäft“, sagte Richard Ferris, CTO, Digital Twin R&D, Lendlease. „Die Zeit der Unterbrechung ist jetzt gekommen und erfordert, dass das gesamte Ökosystem zusammenarbeitet, sich von dem Erbe entfernt, das die Innovation in dieser Branche behindert hat, und die Digital Twin-Technologie für den künftigen wirtschaftlichen und nachhaltigen Wohlstand der gebauten Welt annimmt. Das Digital Twin Consortium ist der Schlüssel zur globalen Beschleunigung dieser Zusammenarbeit und zu den gesellschaftlichen Vorteilen, von denen wir wissen, dass sie mit dieser Technologie und diesem Ansatz möglich sind“.

„Dell Technologies ist stolz darauf, eines der Gründungsmitglieder des Digital Twin Consortium zu sein. Da sich das Tempo der digitalen Transformation weiter beschleunigt, ermöglichen branchenübliche Methoden für digitale Zwillinge eine groß angelegte, hocheffiziente Produktentwicklung und ein effizientes Lebenszyklusmanagement und eröffnen gleichzeitig Möglichkeiten für neue Wertschöpfung. Wir freuen uns, Teil dieser Initiative zu sein und gemeinsam mit unseren Branchenkollegen an der Optimierung der Technologien zu arbeiten, die das kommende Datenjahrzehnt für unsere Kunden und das breitere Ökosystem prägen werden“, sagte Vish Nandlall, Vice President, Technology Strategy and Ecosystems, Dell Technologies.

„Das Konsortium pflegt ein äußerst vielfältiges Partner-Ökosystem, um die Implementierung von digitalen Zwillingen zu beschleunigen, was Unternehmen in die Lage versetzen wird, ihre Kosten zu senken, die Produktentwicklung zu beschleunigen und dynamische neue Geschäftsmodelle zu generieren“, so Prith Banerjee, Chief Technology Officer, Ansys. „Ansys fühlt sich geehrt, dem geschätzten Lenkungsausschuss des Konsortiums beizutreten, und freut sich auf die enge Zusammenarbeit mit den anderen Mitgliedern, um den Erfolg des Konsortiums zu fördern und die Zukunft der digitalen Zwillinge mitzugestalten.

Die Mitglieder des Konsortiums für digitale Zwillinge verpflichten sich, digitale Zwillinge im gesamten Betrieb und in allen Lieferketten einzusetzen und für sich selbst und ihre Kunden bewährte Verfahren und Standardanforderungen zu erfassen. Die Mitgliedsbeiträge richten sich nach den jährlichen Einnahmen.

Über das Digital Twin Konsortium

Das Digital Twin Consortium ist die Autorität im Bereich Digital Twin. Es führt Industrie, Regierung und Wissenschaft zusammen, um Konsistenz in Vokabular, Architektur, Sicherheit und Interoperabilität der Digital Twin-Technologie zu fördern. Es fördert die Nutzung der digitalen Zwillingstechnologie von der Luft- und Raumfahrt bis hin zu natürlichen Ressourcen. Das Digital Twin Consortium ist ein Programm der Object Management Group.