Industrie 4.0 verändert die Fluid­technik grund­legend

Mit digitalen Zwillingen, Standardisierung und Teilmodellen schafft Fluid 4.0 die Grundlage für eine digitalisierte Fluidtechnik.

Die Fluidtechnik – mit den Technologien Hydraulik, Pneumatik und Dichtungstechnik – umfasst sehr unterschiedliche Produkte, die sich anwendungsspezifisch zu beliebig vielen Systemen kombinieren lassen. Gleichzeitig führen diese Vielfalt und Flexibilität aber auch zu einer großen Menge an Daten und Informationen. Dabei ermöglicht Fluidtechnik 4.0 eine strukturierte Erfassung, lückenlose Dokumentation und durchgängig aktuelle Produktdaten.

Motivation

Warum standardisierte Daten zum Wettbewerbs­faktor werden

Innovative Digitalisierungslösungen ermöglichen die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen sowohl in den Zuliefer- als auch Anwenderbranchen.

Daten definieren die Wertschöpfung von morgen. Sowohl Hersteller als auch Anwender sind auf Informationen während des gesamten Produktlebens angewiesen. Doch oft ist die Suche nach diesen Informationen schwierig, was zu unklaren und fehlenden Angaben, falschen Annahmen, hohem Zeitaufwand, nervenaufreibenden Telefonaten zwischen Zulieferern, Anwendern und nicht zuletzt verzweifelten Kunden führt.

Doch es gibt eine einfache, durchgängige und plattformunabhängige Lösung: den digitalen Zwilling!

Produktlebenszyklus
Daten und Informationen fallen über den kompletten Produktlebenszyklus an und werden auf verschiedenen Systemebenen verwendet. Die Grafik ist angelehnt an das ZVEI Diskussionspapier Security der Verwaltungsschale und veranschaulicht diese Zusammenhänge. Die Use Cases von Fluid 4.0 sind hauptsächlich an der Schnittstelle von Komponenten- zu Systemebene zu verorten.
Konzept

Die Verwaltungsschale als technologisches Fundament

Seit 2016 hat sich die Industrie auf einen Branchenstandard für den fluidtechnischen digitalen Zwilling geeinigt und entwickelt diesen seitdem weiter. Schlüsseltechnologie und zentrales Element von Fluidtechnik 4.0 ist die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, AAS), die standardisierte Merkmale und Strukturen verwendet und eindeutig und einheitlich in Unternehmen zugänglich ist. Die AAS enthält alle Daten und Informationen über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Herstellerübergreifend standardisiert, strukturiert und kompatibel mit Formaten wie z.B. „Automation ML“ oder „OPC UA“. Dies ermöglicht eine Verknüpfung und Einbettung in die Digitalisierungskonzepte der Anwenderbranchen.

Nachdem sich die Branche auf die Asset Administration Shell (AAS) als digitalen Zwilling festgelegt hatte, wurden durch den Arbeitskreis Digitalisierung im VDMA‑Fachverband Fluidtechnik mit „Fluidtechnik 4.0“ umfangreiche Grundlagen geschaffen. Dazu gehörten erste Demonstratoren mit QR‑Codes, über die digitale Zwillinge direkt auf Messen erkundet werden konnten – inklusive Live‑AAS, die Status‑ und Lebensdauerdaten aus OPC‑UA‑Systemen in Echtzeit anzeigten. Parallel wurden Standardisierungsaktivitäten in ECLASS und ISO vorangetrieben, um Herstellern und Anwendern einheitliche Merkmalsmodelle und interoperable Datenstrukturen bereitzustellen. Diese Vorarbeiten bilden das Fundament, auf dem das Fluid‑4.0‑Projekt heute systematisch aufbaut.

Ein zentraler Schritt hin zur Operationalisierung der Digitalisierung war die Analyse von gut 20 Use Cases über den kompletten Produktlebenszyklus (PLC) hinweg – herstellerseitig, maschinenseitig und anwenderseitig. In mehreren Bewertungs- und Auswahlrunden wurden daraus die 7 relevantesten Use Cases priorisiert, die anschließend weiter detailliert wurden. Zur Vertiefung fanden 2021 mehrere moderierte Workshops statt, in denen die use cases inhaltlich geschärft und konsolidiert wurden. Dabei wurden Painpoints und Erwartungen von diversen Stakeholdern erfasst und vier Kern‑Use‑Cases erarbeitet und deren konkrete Nutzwerte für Industrie, Maschinenhersteller und Anwender abgeleitet.

Konstruktion

Engineering ohne Medienbrüche

Im Use Case Konstruktion stehen die Herausforderungen der modernen Produktentwicklung im Vordergrund: heterogene Datenstrukturen, fehlende Standardisierung und manuelle Medienbrüche verlangsamen Konstruktion und Auslegung. Durch die Nutzung standardisierter, semantisch angereicherter AAS-Datenmodelle können 3D-Informationen, Parameter und Engineering-Daten konsistent bereitgestellt, wiederverwendet und automatisiert über Werkzeuge hinweg verarbeitet werden.
Inbetriebnahme

Alle Produktdaten digital verfügbar

Die Inbetriebnahme komplexer fluid­technischer Systeme ist häufig durch fehlende oder unklare Informa­tionen geprägt. Im entsprechenden Use Case werden alle relevanten Daten – Betriebsanleitungen, Parametrierungsdaten, Schnittstellen­informationen – standardisiert und hersteller­unabhängig in der Verwaltungs­schale bereit­gestellt. Dadurch sinkt der Aufwand für Planung und Abstimmung, Fehler werden reduziert und Inbetrieb­nahmen können effizienter und zuver­lässiger durch­geführt werden.
Instandhaltung

Anlagen schneller wieder in Betrieb nehme

Im Use Case Instandhaltung steht der strukturierte Austausch fluid­technischer Komponenten im Service­fall im Mittelpunkt. Wird eine Komponente ersetzt, müssen Einstell­parameter, Kennlinien, Schnittstellenkonfigurationen und applikations­spezifische Anpassungen zuverlässig auf das neue Bauteil übertragen werden. Über die Verwaltungs­schale werden diese Informationen stand­ardisiert und eindeutig dem physischen Produkt zugeordnet bereit­gestellt. So kann eine Ersatz­komponente konsistent konfi­guriert werden – mit reduziertem Fehler- und Zeit­aufwand in der Instand­haltung.
Änderungsmitteilung

Produktänderungen digital steuern und sicher kommunizieren

Im Use Case Änderungsmitteilung werden Prozesse zur technischen Kommunikation zwischen Zulieferern, Herstellern und Anwendern optimiert. Änderungen an Komponenten oder Parametern werden heute oft papierbasiert oder über unstrukturierte Kanäle verbreitet. Durch strukturiert verfügbare AAS-Datenmodelle können Änderungsinformationen eindeutig beschrieben, verteilt und nachvollzogen werden – für mehr Transparenz, Nachvollziehbarkeit und reduzierte Abstimmungszeiten.

Vom Konzept zur industriellen Anwendung

Fluid 4.0 verbindet Standardisierung, Demonstratoren und konkrete Anwendungsfälle zu einem interoperablen Datenraum für die Fluidtechnik. Die vier Use Cases zeigen exemplarisch, wie digitale Zwillinge reale Mehrwerte schaffen. Interesse am Austausch? Nehmen Sie Kontakt auf!