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Mit Metrologie in die Zukunft - Herausforderung Digitalisierung

Digitalisierung - Kernziel 3

Die PTB entwickelt ganzheitliche Konzepte für die Behandlung von Messgeräten und Messdaten

Neue Messgeräte enthalten häufig verteilte, teilweise virtualisierte Komponenten und nutzen Dienste aus der Cloud. Doch in regulierten Bereichen sind die Hürden in Bezug auf Zulassung und Konformitätsbewertung hoch, wenn Messgeräte solch moderne Kommunikations- und Informationstechniken beinhalten. Hersteller sehen dadurch zunehmend ein Innovationshemmnis und befürchten langfristige Wettbewerbsnachteile. Daher sind in einer digital vernetzten Wirtschaft und Industrie ganzheitliche Konzepte für den Umgang mit Messdaten und die Vernetzung von Messgeräten notwendig. Das schließt auch ein, dass diese Konzepte den Anforderungen des gesetzlichen und industriellen Messwesens genügen müssen. Bisher sind diese beiden Bereiche weitestgehend getrennt in ihrer metrologischen Behandlung, da sie verschiedenen rechtlichen und organisatorischen Rahmenbedingungen unterliegen. Im Zuge der digitalen Transformation verschwimmen diese Grenzen jedoch zusehends. Die PTB kann hier durch die Entwicklung rechtskonformer Referenzarchitekturen unterstützen. Im Mittelpunkt stehen digitale Schnittstellen und Interoperabilität über Anwendungsbereiche hinweg. Insbesondere Architekturen für die rechtskonforme Trennung der Messgerätesoftware in einen gesetzlich relevanten und einen freien Anteil ermöglichen den Herstellern die Entwicklung neuer innovativer Angebote, regelmäßiger Software-Updates und individueller Kundenanpassungen, ohne den Zulassungsprozess erneut durchlaufen zu müssen.

Die Metrology Cloud

Grundbausteine der Metrology Cloud als dezentrale Plattform zur Digitalisierung von Prozessen im gesetzlichen Messwesen

Die PTB hat ein Pilotprojekt zum Aufbau einer umfassenden digitalen Infrastruktur initiiert, die bereits existierende aber noch unverbundene Architekturen und Datenbanken zusammenführen soll – die Metrology Cloud. Durch diese digitale Qualitätsinfrastruktur kann die digitale Ertüchtigung des gesetzlichen Messwesens gelingen: Die Metrology Cloud soll die Ankopplung bereits bestehender Dateninfrastrukturen ermöglichen und allen Interessierten (Konformitätsbewertungsstellen, Marktaufsicht, Herstellern und Verwendern im gesetzlichen Messwesen) einen differenzierten und sicheren Zugriff erlauben. Sie bietet damit die Grundlage für neue Konzepte zur Koordinierung, Konzentrierung, Vereinfachung, Harmonisierung und Qualitätssicherung von metrologischen Dienstleistungen. Das Ziel ist es, beginnend mit einem vertrauenswürdigen Kern dieser digitalen Infrastruktur bei der PTB, die Metrology Cloud schrittweise zu einer European Metrology Cloud auszubauen.

Die Metrology Cloud als zentraler Zugriffspunkt für die Daten ist eine Voraussetzung für den effizienten Einsatz moderner Big-Data-Analyseverfahren, wie sie außerhalb des gesetzlich geregelten Bereichs des Messwesens bereits eingesetzt werden. Zum Beispiel basieren die dort entwickelten Konzepte zur vorausschauenden Wartung (engl.: predictive maintenance) darauf, dass durch kontinuierlich verfügbare Daten Prognosen für zukünftige Entwicklungen möglich werden. Ziel ist es, Maschinen und Anlagen proaktiv zu warten und Störungen vorherzusagen, bevor es zu Auswirkungen oder Ausfällen kommt. Mithilfe dieses Konzepts ließe sich prinzipiell auch das Mess-, Eich- und Kalibrierwesens effizienter gestalten.

Mehr Informationen zur Metrologie Cloud finden Sie auch Opens internal link in current windowhier.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Florian Thiel, Opens internal link in new windowFachbereich 8.5 Metrologische Informationstechnik, Tel.:(030) 3481-7529, E-Mail:Opens window for sending email Florian.Thiel(at)ptb.de

Das digitale Kalibrierzertifikat (DCC)

digitales Kalibrierzertifikat

Der Kalibrierschein ist gemäß ISO 17025 das Hauptkommunikationsmittel in der Kalibrierhierarchie, bzw. der Qualitätsinfrastruktur. Im Zuge der digitalen Transformation muss dieser daher zwingendermaßen entsprechend angepasst werden. Geplant ist die Definition eines digitalen Austauschdokuments auf Basis eines XML-Dokuments. Der prinzipielle Aufbau ist dabei folgendermaßen geplant: In einem stark reglementierten Bereich werden allgemeine Informationen, bspw. Hersteller, Kalibrierlabor, Datum, Datenformat, etc., abgelegt; ein mäßig reglementierter Bereich enthält die Messergebnisse der Kalibrierung (mindestens in SI-Einheiten) und eine Reihe von Konventionen; ein weitestgehend unreglementierter Bereich enthält schließlich alle weiteren weiterzugebenden Informationen, wie zum Beispiel die Messwerte. Mehr Informationen zum DCC finden Sie auch Initiates file downloadhier.

Ansprechpartner: Dr. Siegfried Hackel, 1.01 Digitalisierung in der Abteilung 1, Tel.:(0531) 592-1017, E-Mail: Opens window for sending emailSiegfried.Hackel(at)ptb.de

Kommunikation metrologischer Daten im Internet of Things

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Das Internet of Things (ioT) beinhaltet die digitale Kommunikation von Daten und darauf basierenden Algorithmen. Dasselbe Prinzip wird bei Industrie 4.0 für eine vernetzte Produktion verwendet. Dafür werden an vielen Stellen Messdaten von Sensoren als Brücke zwischen realer und virtueller Welt eingesetzt. Bei der Entwicklung des Digitalen Kalibrierzertifikats legt die PTB daher auch besonderes Augenmerk auf dessen Einsatzfähigkeit in Industrie 4.0 und ähnlichen Kontexten. Darüber hinaus entwickelt die PTB gemeinsam mit einem europäischen Konsortium in EMPIR 17IND02 SmartCom Datenmodelle und Empfehlungen für die Kommunikation metrologischer Daten im Internet of Things. Dazu gehört insbesondere die Entwicklung eines Datenmodells D-SI für SI-basierte, maschineninterpretierbare Kommunikation von Mess- und Messgerätedaten. Das Ziel der PTB ist es, das SI als Bindeglied zwischen verschiedenen Systemen zu etablieren, indem für die Maschine die verwendeten Einheiten stets automatisch auf die SI-Basiseinheiten übersetzt werden können.

Mehr Informationen zum Projekt SmartCom finden Sie auch Opens external link in new windowhier.

Ansprechpartnerin:

Dr. Shanna Schönhals, AG 1.24 Informationstechnik Kraft und Drehmoment, Tel.:(0531) 592-1240, E-Mail: Opens window for sending emailShanna.Schoenhals(at)ptb.de

Metrologie für die Fabrik der Zukunft und Industrie 4.0

Die Anwendung metrologischer Grundlagen auf Prozesse im industriellen IoT erfordert neue Methoden wie die Kalibrierung digitaler Sensoren, Berücksichtigung von Kommunikationsproblemen und Netzwerkeffekten sowie Messunsicherheitsmethoden bei der Aggregation der anfallenden Daten.

Zusammen mit einer Reihe europäischer Partner führt die PTB daher das EMPIR Projekt 17IND12 Met4FoF ("Opens external link in new windowMetrology for the factory of the future") durch, bei dem genau diese Fragen adressiert werden sollen. So werden Kalibriermethoden für Sensoren mit rein digitalem Ausgang und MEMS Temperatursensoren entwickelt sowie mathematische Methoden für die Bestimmung von Messunsicherheiten im industriellen IoT.

Im BMBF-Projekt "Opens external link in new windowAAS-basierte Modellierung zur Analyse veränderlicher CPS" führt die PTB diese Entwicklungen weiter und integriert mit den Partnern gemeinsam metrologische Prinzipien entlang des RAMI 4.0 Modells. 

Ansprechpartner:

Dr. Sascha Eichstädt, Opens internal link in current windowPSt1 "Koordination Digitalisierung", Tel.:(030) 3481-2008, E-Mail: Opens window for sending emailSascha.Eichstaedt(at)ptb.de

Sichere und robuste kalibrierte Messsysteme für die digitale Transformation

Das Thema „Daten als Wirtschaftsgut“ nimmt für industrielle Unternehmen einen hohen Stellenwert in der Wertschöpfungskette ein und wird in Zukunft durch die voranschreitende digitale Transformation weiter an Bedeutung gewinnen. Dabei ist die Qualität der gewonnenen Daten, unter anderem von Sensoren und Aktoren, und die Belastbarkeit der davon abgeleiteten Aussagen und Schlüsse insbesondere für die Industrie von zentraler Bedeutung. Die verlässliche Feststellung und Sicherung der Datenqualität ist somit die Voraussetzung, um Daten tatsächlich als Wirtschaftsgut erfolgreich einsetzen zu können. Daher erarbeitet die PTB in dem BMWi-Leuchtturmprojekt Opens external link in new windowGEMIMEG-II mit einem nationalen Konsortium aus Industrie und Forschung mit dem Ziel eine sichere, durchgängige, rechtsgemäße und rechtsverträgliche Ende-zu-Ende Verfügbarkeit von Informationen für die Umsetzung von zuverlässigen, vernetzten Messsystemen zu entwickeln. 

Ansprechpartner:

Dr. Siegfried Hackel, 1.01 Digitalisierung in der Abteilung 1, Tel.:(0531) 592-1017, E-Mail: Opens window for sending emailSiegfried.Hackel(at)ptb.de

PTB-Presseinfo:

Opens external link in new windowVerlässliche Daten „Made in Germany“: Förderung für GEMIMEG-II

Metrology by design

Die Berücksichtigung eines geeigneten Datenmodells für die Kommunikation der Messdaten, die Anbindung an die Metrology Cloud sowie die effiziente Verwendung digitaler Informationen über das Messgerät sollten idealerweise schon bei der Entwicklung berücksichtigt werden; also: metrology by design. Mit der frühzeitigen Einbindung von Messgeräteherstellern und Verwendern will die PTB diese Herangehensweise etablieren.