Federated Services auf Basis von OPC UA und GAIA-X in der Produktion (Fed-X-Pro)

Problemstellung
In der Produktionstechnik werden sekündlich enorme Datenmengen erzeugt und in den produzierenden Maschinen intern verarbeitet. Diese Daten enthalten wertvolle Hinweise auf den aktuellen Zustand von Maschinen, Werkzeugen und Produkten. Sie könnten durch gezielte Auswertung das Wertschöpfungspotenzial von Maschinen und dazugehöriger Dienstleistungen steigern. In der Praxis werden die Daten jedoch bisher weder nachgelagerten Anwendungen bereitgestellt noch umfänglich ausgewertet. Gründe hierfür liegen zum einen in den hohen Anforderungen der Datenakquise an die maschinennahe Hard- und Software, zum anderen werden die digitalen Services mit Risiken für geistiges Eigentum assoziiert. Gleichzeitig besitzen die Hersteller der Maschinen und Komponenten zwar das notwendige Wissen für die Konzeption von Anwendungen auf Basis verteilter Daten (Federated Services), jedoch fehlt ihnen der Zugang zu den Daten ihrer Produkte im laufenden Betrieb bei den Kunden. Mit GAIA-X ist ein Rahmen entstanden, in dem diese Anwendungen datensicher realisierbar sind.

Ziel
Das Ziel des Forschungsprojekts Fed-X-Pro besteht in der Entwicklung und Realisierung zweier neuartiger Produkt-Service-Anwendungen (smarte Überarbeitung und intelligente Lebensdauervorhersage) für die industrielle Fertigung am Beispiel von High-End-Zerspanwerkzeugen. Dazu werden Daten der Werkzeuge, ihrer Herstellung und Nutzung sowie der Logistik erfasst, mittels des Standards OPC UA unter Nutzung bestehender Spezifikationen semantisch integriert und übertragen sowie mittels Machine Learning ausgewertet. Dies ermöglicht die Erschließung weiterer datengetriebener Geschäftsfelder zwischen Herstellern (Maschinen-, Werkzeughersteller) und Anwendern (Maschinen-, Werkzeuganwender).

Vorgehensweise
Der Lösungsansatz besteht im unternehmensübergreifenden Datenaustausch zur kollaborativen Aktualisierung des digitalen Produktzwillings mit realen Daten verschiedener Akteure unter Verwendung der GAIA-X-Dateninfrastruktur. Dies gelingt mit Hilfe der Industrie 4.0-Verwaltungsschale als Integrationspunkt für Betriebs- und Engineeringdaten. Es werden Architekturmuster und Entwicklungsmethoden für die Ermöglichung innovativer Produkt- und Produktions-Services entwickelt und in einer Weise an den vorgestellten konkreten Anwendungsfällen demonstriert, sodass die Partner im Anschluss selbstständig neue Services implementieren können. Der innovative Kern von Fed-X-Pro besteht in der Kombination von Konnektoren, KI-Modellen und Low-Code-Anwendungen zur Realisierung der Services auf Basis realer verteilter Daten, die den Betrieb von Werkzeugen nachhaltiger und kosteneffizienter machen.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Ergebnisse befähigen Maschinenbetreiber ihre Daten sicher für verschiedene Service-Angebote bereitzustellen. Damit werden eine moderne Produktion mit intelligenten Dienstleistungsangeboten ermöglicht, eine Einstiegshürde in digitalisierte Wertschöpfungsnetzwerke genommen und mittelfristig weitere Geschäftsmodelle entwickelt. Die Ergebnisse werden in Form von Veröffentlichungen und Workshops einer breiten Community in der Fertigungsindustrie, im Automobilbau und in der Luftfahrt bereitgestellt.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• GROB-WERKE GmbH & Co. KG
• Gühring KG
• Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
• Katulu GmbH
• Simplifier AG
• UKM technologies GmbH
• Vakuum- und Präzisionsteilefertigung Dresden GmbH