Digitální dvojče – Asset Administration Shell

Digitální obálka komponent výroby Asset Administration Shell (AAS) je specifickou, velmi pokročilou podobou tzv. digitálního dvojčete. AAS je zároveň prvním plně standardizovaným modelem, vycházejícím ze základního modelu výroby RAMI 4.0 [ZVEI] a dále Industrie 4.0 Component model neboli model komponent výroby v I4.0.

 

Zatímco RAMI 4.0 je obecným modelem upravujícím budoucí strukturu systémů průmyslové výroby, zohledňující všechny aspekty, tj. technické, ekonomické, informatické a další, tak I4.0 Component model umožňuje velmi podrobně pohlédnout do významu digitalizace statických a dynamických vlastností, parametrů, stavů komponent výroby v I4.0.

Dá se říci, že zatímco „digitální dvojče” je termín, užívaný mnohdy z komerčních důvodů pro jakoukoli digitální podobu komponenty výroby (většinou jako proprietární řešení nějakého výrobce technologií v oblasti digitalizace), např. 3D modely strojů, výrobních linek, automobilů, včetně virtuálních simulací jejich tvorby v postupu výroby i testování jejich funkce, tak Asset Administration Shell (AAS) komponent výroby v I4.0, tedy v továrnách budoucnosti (Factory of the Future) je mnohem pokročilejší formou využití digitalizace výrobních dat.

 

AAS jako klíčový prvek Industrie 4.0

AAS je klíčovým fenoménem v idejích I4.0 od samého začátku. Tvoří rozhraní mezi fyzickou nebo softwarovou či ekonomickou komponentou výroby, tj. assetem, a je jeho digitální reprezentací („ruksakem“, vrstvou či obálkou = shellem). Každá komponenta výroby v intencích Industrie 4.0 musí mít AAS.

Asset Administration Shell – digitální dvojče ve smyslu idejí I4.0 – má následující vlastnosti:

• komponenta výroby v Industrie 4.0 je fyzická komponenta (asset) v kombinaci se svou AAS;
• AAS je standardizovaná digitální reprezentace komponenty (assetu), která je jádrem interoperability mezi komponentami pro jejich monitorování, řízení a další aplikace;
• AAS může být digitální reprezentací jednotlivé komponenty (stroje, řídicího systému), ale i celého systému (výrobního úseku, podniku) libovolné úrovně hierarchické architektury;
• z hlediska strojírenské výroby je komponenta (asset) např. výrobek. Strojní výroba pracuje s různými typy výrobků, které mají svou historii s různými verzemi. Paralelně vytváří instance těchto různých typů v různých verzích;
• výrobce poskytuje svému zákazníkovi standardizovanou digitální reprezentaci obojího, jak AAS pro typ assetu, tak pro instance tohoto assetu. Systémový návrhář, uživatel komponenty, vlastní aplikace a updatuje informaci, uloženou v AAS během celého životního cyklu assetu až do ukončení cyklu.

 

Různé aspekty dané komponenty (asset) reprezentuje submodel. Možné aspekty, a tím i submodely mohou být např.: identifikace, komunikace, inženýring, dokumentace, konfigurace, funkční bezpečnost, informační bezpečnost, energetická efektivita, monitoring stavu apod. Každý submodel obsahuje strukturované množství vlastností (attributes, properties), které se mohou odkazovat na data a funkce. Vlastnosti mohou být specifikovány dle způsobu uvedeného v normě IEC 61360, ale data a funkce mohou být přitom specifikována v různých formátech.

 

Princip decentralizace řízení

V prostředí Industrie 4.0 jsou jednotlivé I4.0 komponenty schopné řídit svůj vlastní životní cyklus prostřednictvím vyjednávání se servisními a dalšími jednotkami (stroji, dopravníky, řídicími systémy) dané výrobní linky. Tímto způsobem mohou být účinněji, dynamičtěji a bez centrálního řízení řešeny mnohé problémy s frontami v úzkých místech výrobních procesů. Tato architektura také umožňuje mnohem rychleji a pružněji reagovat na výrobní problémy při poruchách strojů, dopravníků, řídicích jednotek a dalších součástí výroby.

 

Důležitým předpokladem pro takto navrhovaný výrobní proces je, že každá I4.0 komponenta bude vybavena standardizovaným AAS, které již někteří výrobci průmyslových komponent např. v Německu mají jako součást katalogu výrobků.

 

Zpracováno z podkladů poskytnutých společností Compas, které vznikly ve spolupráci s prof. Ing. F. Zezulkou a kol. (FEKT VUT Brno).