Kognitive Produktion

Lebende Digitale Zwillinge – Verwaltungsschale als Schnittstelle

Warum bei Verwaltungsschalen bald niemand mehr an Dateien denken wird.

Vor einer Weile hat ein User auf LinkedIn pointierte Kritik an der Realisierung der Verwaltungsschale geübt. Verkürzt lautet der Vorwurf wie folgt:

Was ich […] bei diesem Thema oft nur sehe, sind ZIP-Pakete in denen #Metadaten und Informationscontainer (also PDFs) zusammengefasst und damit identifizierbar gemacht werden. […] Schaut man dann in Beispielpakete hinein, sieht man ein Set an Metadaten und dann Informationseinheiten, bei denen es mir dann schon mal kurz die Nackenhaare stellt. 𝒔𝒐 𝒘𝒊𝒆 𝒊𝒎 𝑷𝒓𝒊𝒏𝒕 100-1000seitige PDFs und dann noch mehrsprachig.

Markus Wiedenmeier (ca. November 2021)

Und tatsächlich spezifiziert Details of the Asset Administration Shell (DotAAS) Part 1 (vorgestellt hier) nur den dateibasierten Datenaustausch. Die Metamodelle können in aasx-Paketen serialisiert werden, was letztendlich nur zip-Pakete mit als xml-serialisierten Verwaltungsschalen sind. Der große Wurf der interoperablen Kommunikation ist bis dahin also nicht gelungen. Niemand will entlang der Supply Chain Dateien hin- und herschicken. Schnell folgte der Hinweis auf das damals noch in Arbeit befindliche Dokument DotAAS Part 2. Hier gelingt erstmals die Konvergenz von Metamodell und Prinzipien moderner, verteilter IT-Infrastruktur. Davon handelt dieser Beitrag.

Da sich industrielle Daten (Maschinenzustände, Auftragsabarbeitung) ständig ändern, muss sich ihre Verwaltungsschale mit ihnen ändern. Allein deshalb ist eine Serialisierung als Datei immer nur ein Snapshot, dessen Aktualität nicht garantiert werden kann. Das Internet löst dieses Problem in der Regel mit Microservices – im Funktionsumfang beschränkte, miteinander interagierende Schnittstellen (APIs) im Netz, die für autorisierte Parteien ansprechbar sind und in einem erwartbaren Format immer aktuelle Daten zurückgeben. Der Server ist die Source-of-Truth. DotAAS Part 2 legt fest, wie die Schnittstellen auszusehen haben, indem sogenannte Operations definiert werden – inklusive festgelegten Inputs und Outputs.

Die Verwaltungsschale stellt sich selbst zur Aufgabe, Daten über den gesamten Lebenszyklus zu managen. Im seltensten Fall entstehen alle relevanten Daten bei einer einzigen Partei. Lieferketten sind tief und verteilt, also muss das auch die Verwaltungsschale sein. Dem wird in der Spezifikation durch radikale Aufgabentrennung Rechnung getragen. Es gibt nicht nur einen Satz an Operations für die Verwaltungsschale selbst, sondern bspw. auch für Submodels. Ein Submodel muss zwar immer einer AAS zugehörig sein, aber jetzt nicht mehr physisch am selben Ort “leben”. Der AAS-Server weiß, wo seine Submodels laufen, Registry-Server wissen, wo eine AAS läuft und Discovery-Server kennen die AAS-ID zu einem gegebenen Asset. So kann sich ein Datenkonsument bei unterschiedlichen Parteien alle relevanten Informationen zusammensuchen, integrieren und weiß immer, wie er die Anfrage zu stellen hat. Die Schnittstellen und das Verhalten der Server sind standardisiert.

Abfrage von Asset-bezogenen Informationen von AAS und Submodels (übernommen as DotAAS Part 2, S. 25)

Anwendung und Realisierung

Obwohl das nicht notwendigerweise so sein muss, sind die meisten Implementierungen von DotAAS Part 2 als REST-APIs realisiert. Das erlaubt über HTTP-Calls json vom Server zu erfragen – Brot und Butter für alle, die mit Software arbeiten. Implementierungen entstehen aktuell an vielen Orten – mit FA³ST und Eclipse Basyx sind Fraunhofer-Institute (shoutout ans IOSB & IESE) bei der Erstellung von Open-Source-Lösungen vorne mit dabei. Durch die Spezifikation als swagger-file kann viel Code generiert werden, ohne jedes Detail für Konformität selbst implementieren zu müssen. Im Automotive-Network Catena-X basiert die Modellierung und Kommunikation zwischen digitalen Zwillingen auch auf der Verwaltungsschale – vermutlich die erste skalierte Produktiv-Nutzung der AAS zwischen einer Vielzahl an Partnern. All diese Entwicklungen werden dafür sorgen, dass der Standard besser zugänglich wird, das Tooling sich verbessert und das Bewusstsein für die Notwendigkeit von standardisierten digitalen Zwillingen sich in Industrie und Forschung weiter durchsetzt.

Dieser Beitrag ist der Teil einer Serie über die Verwaltungsschale. Alle Beiträge sind hier zu finden.

Arno Weiß

Arno Weiß, M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Abteilung "Digitalisierung in der Produktion"

Fraunhofer IWU
Reichenhainer Str. 88
09126 Chemnitz

Telefon: +49 371 5397-1377
E-Mail: arno.weiss@iwu.fraunhofer.de

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