i-Twin – Semantic Integration Patterns for Data-driven Digital Twins in the Manufacturing Industry
i-Twin untersucht Interoperabilitätskonzepte für datengetrieben digitale Zwillinge in der Fertigungsindustrie. Das Projekt entwickelt eine quelloffene Middleware-Plattform für die Integration von IT- und OT-Systemen für den Betrieb von Maschinen und Anlagen auf der Basis von „Semantic Integration Patterns“. Das Ziel des Projekts ist die Verringerung des Integrationsaufwandes und der sichere Austausch von Stamm- und Betriebsdaten in Fertigungsnetzwerken. Die Ergebnisse werden in einem Forschungslabor-Netzwerk und in einem industriellen Asset Management Szenario validiert.
Digital Twins haben sich in der Industrie zu einem bedeutenden technologischen Konzept für die Schaffung und Nutzung von digitalen Repräsentationen von Anlagen und der damit assoziierten Prozesse entwickelt. Datengetriebene Digital Twins modellieren einerseits die Stammdaten der Anlage und andererseits die dynamischen, während der Nutzung der Anlagen erfassten Daten für eine Vielzahl von Monitoring-, Analyse-, Prognose- und Optimierungsaufgaben (z.B. Kennwertermittlung, Optimierung des Betriebs, Steigerung der Anlagenverfügbarkeit, Instandhaltungsplanung, Asset Management).
Zur vollen Entfaltung des Potenzials von Digital Twins ist die Integration und Interoperabilität der über verschiedene IT-Anwendungen verteilten Daten eine entscheidende Voraussetzung. Die Erfahrungen des Konsortiums und von Branchenanalysten zeigen, dass der Aufwand für die Integration von Systemen sehr hoch ist und speziell für mittelständische Unternehmen eine enorme Hürde darstellt.
An dieser Herausforderung setzt das Projekt i-Twin an, in dem es Interoperabilitätskonzepte für eine quelloffene Middleware-Plattform entwickelt, die speziell für kleine und mittlere Unternehmen einen standard-basierten semantischen Integrationslayer für Anlageninformationen schafft. Die Plattform wird anhand eines konzeptionellen Prototyps in einem Forschungs- und einem industriellen Labor-Szenario validiert.
Auf der Basis von „Semantic Integration Patterns“ schafft die Plattform ein gemeinsames „Vokabular“ für die in einem Fertigungsnetzwerk eingesetzten Anwendungen, die Stamm- und Betriebsdaten von Anlagen liefern und verarbeiten. Dadurch können die Unternehmen das Potenzial von digitalen Zwillingen mit gegenüber Individuallösungen geringerem Zeit- und Kostenaufwand heben und eine nachhaltige, für Erweiterungen des Anlagenparks offene und transparente Basis für das betriebliche Asset Management herstellen.
Die konzeptionellen Eckpfeiler der Lösung bilden:
- Semantic Integration Patterns basierend auf relevanten Standards für die semantische Beschreibung von Anlageninformationen (z.B. RAMI4.0/AAS, OPC UA Companion Specifications) sowie Empfehlungen für industriell verwendeter Protokolle und Domain Standards
- Semantic Integration Patterns für die minimal-invasive Integration von IT-Systemen des Fertigungs-Netzwerks
- Semantic Integration Patterns für Analytics Systeme basierend of Standards für den Austausch von Machine Learning und KI-Modellen
- Ein Messaging System für semantisch ausgezeichnete Datenströme
- Ein Security und Identity Management Service zum Schutz der verarbeiteten Daten
Das Projektkonsortium unter der Leitung von Salzburg Research verbindet die Forschungsinteressen von drei Systemanbietern (H&H Systems: CMMS, COPA-DATA: OT Software Plattform, IcoSense: Edge-Nodes) und eines Industrieunternehmens (INNIO Jenbacher: diskrete Fertigung) mit der Expertise der beteiligten Forschungspartner (Universität Salzburg: Data Science, Salzburg Research: Intelligent Connectivity).
Das Projekt i-Twin wird gefördert vom BMK (Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie) und von der FFG (Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH) aus Mitteln des Programms IKT der Zukunft.
