PSS-Pass bewegt sich von der Architekturphase zur Pilotintegration

Das PSS-Pass-Projekt entwickelt sich von der Konzeptdefinition, der Architektur und den ersten Entwicklungsschritten hin zur Integration und Validierung seiner „Digital Product Service System Passport“-Umgebung in drei industriellen Pilotprojekten.

PSS-Pass wurde im Oktober 2024 ins Leben gerufen und wird von ATB Bremen koordiniert. Das Projekt erweitert das Konzept des „Digital Product Passport“, indem es Informationen aus Dienstleistungen und sich ändernden Lebenszyklusbedingungen einbezieht. Ziel ist es, eine umfassendere Grundlage für Entscheidungen über Wartung, Wiederverwendung, Aufarbeitung, Recycling und Umweltleistung zu schaffen und damit die Kreislaufwirtschaft zu unterstützen.

Das Projekt hat nun mehrere der für diesen Ansatz erforderlichen technischen Grundlagen geschaffen. Zu den öffentlich zugänglichen Ergebnissen gehören eine erste Architektur für den „Digital Product Service System Passport“ (DPSSP), die digitale DPSSP–Umgebung, ein früher Prototyp der Ontologien und der semantischen Ebene, kontextsensitive Modelle und Dienste sowie Labortests des gesamten PSS–Pass–Konzepts.

Die nächste Herausforderung besteht darin, diese Elemente zusammenzuführen und nachzuweisen, dass sie unter realistischen industriellen Bedingungen als integrierte Umgebung funktionieren.

Von einzelnen Komponenten zu einer integrierten Umgebung

PSS-Pass kombiniert mehrere Technologien, die verschiedene Teile des Produkt-Dienstleistungs-Lebenszyklus abdecken.

Die DPSSP Digital Environment stellt die AAS-basierte Informationsumgebung bereit, über die Produkt- und Dienstleistungsdaten über den gesamten Lebenszyklus hinweg erfasst und abgerufen werden können.

Eine semantische Ebene, die unter anderem aus einer DPSSP-Ontologie besteht, definiert die Bedeutung und die Beziehungen dieser Informationen, sodass Daten aus verschiedenen Systemen und Organisationen einheitlich interpretiert werden können.

Die kontextsensitiven Dienste des Projekts ermitteln, welche Informationen für die aktuelle Situation relevant sind, beispielsweise bei der Interpretation eines Wartungsereignisses oder des Betriebszustands einer Anlage.

Ein auf Digital Twins basierendes Simulationsframework soll die Lebenszyklusanalyse und die Bewertung verschiedener Produkt-Dienstleistungs-System-Szenarien unterstützen.

Schließlich werden KI-basierte Methoden eingesetzt, um die Bewertung und Prognose von Umweltauswirkungen zu verbessern.

Zusammen sollen diese Komponenten den Pass von einem statischen Speicherort in eine Umgebung zur Entscheidungsunterstützung verwandeln, die widerspiegelt, wie sich Produkte und Dienstleistungen während des tatsächlichen Gebrauchs entwickeln.

Warum semantische Interoperabilität wichtig ist

Die Herausforderung bei der Integration besteht nicht einfach darin, Softwarekomponenten miteinander zu verbinden.

Lebenszyklusinformationen können von Herstellern, Dienstleistern, Maschinensteuerungen, Unternehmenssystemen, digitalen Zwillingen, Nutzern und nachgelagerten Akteuren der Kreislaufwirtschaft stammen. Diese Quellen beschreiben oft dieselben Produkte und Ereignisse auf unterschiedliche Weise.

Eine Wartungsanwendung verwendet möglicherweise eine Kennung für eine Komponente, während ein digitaler Zwilling oder ein Produktpass eine andere verwendet. Die Systeme können sich zudem in Bezug auf Terminologie, Datenstrukturen und Detaillierungsgrad unterscheiden.

PSS-Pass nutzt daher Ontologien und semantische Modelle, um eine gemeinsame Interpretation der ausgetauschten Informationen zu gewährleisten. Der frühe Prototyp umfasst bereits einen ersten Satz von Ontologien für die DPSSP-Interoperabilität zusammen mit der semantischen Ebene und kontextsensitiven Diensten.

Für ATB steht dies in engem Zusammenhang mit seinen umfassenderen Arbeiten zu semantischer Interoperabilität, Kontextmodellierung, auf digitalen Zwillingen basierender Simulation und Datenräumen. In der Projektbeschreibung von PSS-Pass werden diese Bereiche als wesentliche Beiträge von ATB zum Projekt genannt.

Der kontextsensitive Dienst von ATB

ATB steuert den kontextsensitiven Dienst bei, der Rohdaten zum Lebenszyklus und zum Betrieb mit der Situation verknüpft, in der diese Informationen relevant werden.

Diese Unterscheidung ist wichtig.

Eine Temperaturmessung lässt sich beispielsweise nicht korrekt interpretieren, ohne zu wissen, auf welche Komponente sie sich bezieht, welcher Betriebsmodus aktiv war und ob der Wert während des Normalbetriebs, bei Wartungsarbeiten oder im Fehlerzustand auftrat.

Ebenso wird ein Komponentenaustausch aussagekräftiger, wenn er mit der Produktkonfiguration, früheren Ausfällen, Wartungsmaßnahmen und der erwarteten Restlebensdauer in Verbindung gebracht werden kann.

Der Zweck der Kontextsensitivität besteht daher nicht darin, so viele Informationen wie möglich zu sammeln, sondern die Informationen zu identifizieren und zu strukturieren, die für eine bestimmte Lebenszyklusentscheidung benötigt werden.

Dies kann Anwendungen wie vorausschauende Instandhaltung, Umweltverträglichkeitsprüfungen oder Empfehlungen dazu unterstützen, ob Geräte repariert, wiederverwendet, aufgearbeitet oder recycelt werden sollten.

Drei Pilotprojekte testen den sektorübergreifenden Transfer

Der integrierte PSS-Pass-Ansatz wird in drei verschiedenen Sektoren demonstriert: Haushaltsgeräte, komplexe Anlagen und Textilien.

Das Pilotprojekt für Haushaltsgeräte befasst sich mit der Erweiterung bestehender Produktpass-Informationen um Service- und Lebenszyklusdaten. PSS-Pass beschreibt Szenarien im Zusammenhang mit Wartung, Produktaktualisierungen und -upgrades sowie der Nutzung auf dem Sekundärmarkt.

Das Pilotprojekt für komplexe Anlagen, das gemeinsam mit OAS durchgeführt wird, konzentriert sich auf die Erfassung, Speicherung, semantische Integration und Anreicherung von Informationen, die die vorausschauende Instandhaltung, die Nachverfolgung des CO₂-Fußabdrucks von Produkten sowie Entscheidungen über Wiederverwendung, Aufarbeitung oder Recycling unterstützen können.

Das Textil-Pilotprojekt befasst sich mit der nachhaltigen Gestaltung von Bekleidung sowie dem Austausch und der Integration von Informationen zwischen Geschäftspartnern in der Lieferkette, um Entscheidungen zum Lebensende von Bekleidungsartikeln zu unterstützen.

Die Vielfalt dieser Pilotprojekte ist bewusst gewählt. Eine Lösung, die nur für einen Produkttyp funktioniert, würde nur begrenzte Erkenntnisse für das breitere Ökosystem des „Digital Product Passport“ liefern.

Was die Pilotprojekte nun nachweisen müssen

Die Integrationsphase muss daher mehrere Fragen beantworten.

• Können Produkt- und Dienstleistungsinformationen aus verschiedenen Systemen einheitlich dargestellt werden?
• Können das auf dem digitalen Zwilling basierende Simulationsframework und die KI-gestützte Analyse diese Informationen nutzen, ohne dass jedes Pilotprojekt eine völlig separate Datenumgebung aufbauen muss?
• Können Informationen aus dem Pass Entscheidungen unterstützen, die andernfalls auf unvollständigen oder statischen Lebenszyklusdaten beruhen würden?
• Können die kontextsensitiven Mechanismen die für eine bestimmte Entscheidung benötigten Informationen identifizieren?
• Und lassen sich diese Mechanismen zwischen Branchen mit sehr unterschiedlichen Produkten, Dienstleistungsmodellen und Datenstrukturen übertragen?

Diese Fragen sind mittlerweile wichtiger als das Hinzufügen weiterer isolierter Softwarekomponenten.

Auf dem Weg zu einem Pass, der sich mit dem Produkt weiterentwickelt

Das langfristige Ziel von PSS-Pass ist es, Produktpässe über die gesamte Nutzungsdauer eines Produkts hinweg nützlicher zu machen.

Ein Produkt verbleibt nicht in dem Zustand, in dem es das Werk verlassen hat. Komponenten verschleißen, Software ändert sich, Reparaturen werden durchgeführt und die Betriebsbedingungen variieren. Diese Ereignisse beeinflussen die Umweltbelastung, den Restwert und die Optionen, die in der nächsten Lebenszyklusphase zur Verfügung stehen.

Der Übergang von der Architektur zur Pilotintegration ist daher ein wichtiger Schritt für PSS-Pass. Er wird zeigen, ob semantische Interoperabilität, eine AAS-basierte digitale Umgebung, Kontextbewusstsein, Simulation auf Basis digitaler Zwillinge und KI zusammenwirken können, um einen Produkt-Service-Pass zu schaffen, der sich gemeinsam mit dem Produkt, das er repräsentiert, weiterentwickelt.

Projektdaten

• Projekt: PSS-Pass – Methoden und Werkzeuge zur Unterstützung eines digitalen Produkt-Service-System-Passes
• Fördervereinbarung: 101177594
• Laufzeit: Oktober 2024–September 2027
• Koordinator: ATB Bremen
• Pilotprojekte: Haushaltsgeräte, komplexe Anlagen und Textilien
• Aktuelle Phase: Integration und Vorbereitung auf die industrielle Validierung