Englisch

Ein Referenzarchitekturmodell, also eine einheitliche Begriffs- und Methodenstruktur, bildet eine Basis dafür, dass die beteiligten Experten der verschiedenen Disziplinen diese Komplexität beherrschen und eine gemeinsame Sprache sprechen. Es schafft eine gemeinsame Struktur für die einheitliche Beschreibung und Spezifikation von konkreten Systemarchitekturen.

RAMI 4.0 ist eine dreidimensionale Zusammenführung der wichtigsten Aspekte von Industrie 4.0. Es stellt sicher, dass alle Teilnehmer von Industrie 4.0 eine gemeinsame Perspektive  einnehmen und ein gemeinsames Verständnis aufbauen.

Das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0, kurz RAMI 4.0, besteht aus einem dreidimensionalen Koordinatensystem, das die wesentlichen Aspekte von Industrie 4.0 beinhaltet. Komplexe Zusammenhänge können so in kleinere, überschaubare Pakete aufgegliedert werden.

Achse „Hierarchy Levels“
Auf der rechten horizontalen Achse sind die Hierarchiestufen aus der IEC 62264, der internationalen Normenreihe über die Integration von Unternehmens-EDV und Leitsystemen, angeordnet. Diese Hierarchiestufen stellen die unterschiedlichen Funktionalitäten innerhalb der Fabrik oder der Anlage dar.

Achse „Life Cycle & Value Stream“
Die linke horizontale Achse stellt den Lebenszyklus von Anlagen und Produkten dar. Grundlage hierfür ist die IEC 62890 zum Life-Cycle-Management. Unterschieden wird zusätzlich zwischen Typ und Instanz. Aus einem „Typ“ wird eine „Instanz“, wenn die Entwicklung und Prototypenfertigung abgeschlossen ist und in der Fertigung das eigentliche Produkt hergestellt wird. 

Achse „Layers“
Mit Hilfe der sechs Schichten, sogenannten Layers, auf der vertikalen Achse des Modells wird die IT-Repräsentanz, das heißt das digitale Abbild von beispielsweise einer Maschine, strukturiert Schicht für Schicht beschrieben. Die Darstellung in Schichten stammt aus der Informations- und Kommunikationstechnologie. Dort ist es üblich, komplexe Produkte in Schichten aufzugliedern.

Die drei Achsen bilden alle wesentlichen Aspekte von Industrie 4.0 ab. Sie ermöglichen es, einen Gegenstand wie beispielsweise eine Maschine, im Modell einzuordnen. So können mit dem RAMI 4.0 hochflexible Industrie-4.0-Konzepte beschrieben und umgesetzt werden. Das Referenzarchitekturmodell erlaubt dabei die schrittweise Migration aus der heutigen in die Industrie-4.0-Welt.

Erfolgreiches Mapping der international anerkannten Vornorm RAMI 4.0 (IEC PAS 63088) mit national entwickelten Referenzarchitekturen anderer Länder. 

• USA: Whitepaper - Darstellung und Vergleich Referenzarchitekturen RAMI 4.0 & Industrielle Internetreferenzarchitektur (IIRA)
• China: Sino-German Alignment Report for RAMI4.0/ IMSA
• Japan: Harmonisierung von RAMI 4.0 und dem japanischen Pendant IVRA
• Deutschland, Frankreich und Italien: Harmonisierung von RAMI 4.0 mit den nationalen Modellen

Mittlerweile ist RAMI 4.0 in nationalen sowie internationalen Standardisierungsgremien und Kooperationen zunächst als internationale IEC PAS 63088 erfolgreich eingebracht.

Auf dieser Basis wurde eine Positionierung der IEC PAS 63088 mit RAMI 4.0 und Verwaltungsschale zu den international adäquat entwickelten Referenzarchitekturmodellen anderer Länder erarbeitet. In der Folge konstituierte sich die ISO/IEC Joint Working Group 21, um die auf ISO und IEC Seite aktuell 17 relevanten Referenzarchitekturmodelle konsistent zu gestalten und zusammenzuführen. Anhand dieser Analysen werden weitere Aspekte aus dem Bereich „Smart Manufacturing“ identifiziert und in die Smart Manufacturing Reference Model (SMRM) überführt. Auf dieser Basis kann eine „Metasprache“ von Konzepten und wichtigen Beziehungen charakterisiert werden, die dem Smart Manufacturing-Anwender einen Freiraum über die Abstraktion anbietet.

Die abschließenden Ergebnisse zunächst als TR und nachfolgend als TS sind bis zur Jahresmitte 2020 zu erwarten.

Bereits in der vergangenen Ausgabe der Normungsroadmap wurde auf die Heterogenität der Lösungen für Referenzarchitekturmodelle hingewiesen. Besonders im Industrie 4.0-Umfeld bestand und besteht weiterhin ein Harmonisierungsbedarf. International befassen sich damit Arbeitsgruppen und Ausschüsse, wie ISO/IEC JTC1/AG8, ISO/IEC JWG 21 und ISO/IEC JTC 1/SC41. Das Hauptziel dieser Aktivitäten ist die Entwicklung einer Strategie zur Harmonisierung der aktuellen Normen für Referenzarchitekturen, um ein gemeinsames Verständnis über die Eigenschaften von Referenzarchitekturmodellen und verwandten Normen zu erreichen.

Um das Internet der Dinge und Dienste zu ermöglichen, wird eine genaue Abbildung, inklusive klarer Regeln, der Gegenstände der physischen Welt in der Informationswelt benötigt.

Diesen Sachverhalt adäquat zu behandeln und verständlich zu bearbeiten beschäftigte die Plattform Industrie 4.0 von sehr früh an und rückte in Zentrum der Überlegungen.

Mittlerweile gibt es zu diesem Thema unzählige Einzelpublikationen, eine gebundene Fassung wie diese ist bisher einmalig. Dieses Buch behandelt die Charakterisierung von Gegenständen in der Informationswelt und gibt Regeln zur informatischen Abbildung dieser Gegenstände vor.

Sowohl die deutsche als auch die englische Fassung ist im Beuth Verlag erhältlich. 

Es verbindet dabei die Inhalte diverser Dokumente der verschiedenen Arbeitskreise, setzt diese in Beziehung und ermöglicht so dem Leser damit ein übergreifendes Verständnis für die Technik von Industrie 4.0.

Über die Autoren:

Roland Heidel

Roland Heidel begann nach dem Studium der Elektrotechnik im Jahr 1977 bei Siemens in der Abteilung Entwicklung industrieller Kommunikationssysteme. Er war u.a. technischer Projektleiter des Verbundprojekts Feldbus  zur Realisierung des industriellen Feld-Kommunikationssystems Profibus und Leiter mehrerer EU Projekte zu Themen der industriellen Automatisierungstechnik, insbesondere auch im Umfeld des produktbasierten Engineering. Er war Leiter  einer Vorfeldabteilung und bis zu seinem Ausscheiden aus der Siemens AG Leiter der Abteilung Standards & Regulations.

Dr. Michael Hoffmeister

Michael Hoffmeister studierte Informatik an der Technischen Universität Karlsruhe und arbeitete parallel als freiberuflicher Entwickler von Echtzeitsystemen. Anschließend war er als Forscher und Projektleiter am Fraunhofer Institut IPA in Stuttgart tätig, wo er 2012 promovierte. Seitdem verantwortete er das Portfoliomanagement für Software-Tools für den Komponentenhersteller Festo. Sein heutiges berufliches Interesse liegt auf Engineering-Plattformen für mechatronische Systeme.

Martin Hankel

Martin Hankel hat Elektrotechnik mit Schwerpunkt Regelungstechnik sowie ein Zusatzstudium zum Master of Business Marketing absolviert. Er war in verschiedenen Positionen bei der Hoechst AG, der AEG und Schneider electric tätig. Heute ist er bei der Bosch Rexroth AG Projektleiter für Industrie 4.0-Technik. zusätzlich ist er seit 2012 aktiv und an vielen Veröffentlichungen der verschiedenen Gremien zur Referenzarchitektur Industrie 4.0beteilligt u.a. bei der Plattform Industrie 4.0, beim ZVEI, VDI, VDMA, DIN und der DKE.

Udo Döbrich

Udo Döbrich begann nach dem Studium der Informatik im Jahre 1980 bei Siemens in der Vorfeldentwicklung im Bereich Industrie. Er war dort für die Prüfung und Umsetzung neuer Technologien in der Automatisierungstechnik und deren Normen zuständig. Als Leiter der IEC-Arbeitsgruppe "Digital Factory" schuf er in seiner Arbeitsgruppe mit den Dokumenten IEC TR 62794 und IEC 62832 wesentliche Grundlagen zur Modelbildung für datentechnische Komponentenbeschreibungen, wie sie auch in Industrie 4.0 zum Einsatz kommen.