Das Digitale Typenschild im Zeitalter von Industrie 4.0

Autor: Gerold Klotz-Engmann (Endress+Hauser Deutschland)DOI: 10.60048/exm20_11

Ein Typenschild enthält die wesentlichen Informationen eines Produktes, wie z. B. Hersteller, Produktname und -typ, Seriennummer und Baujahr. Viele zulassungsrelevante Angaben wie das CE-Kennzeichen oder Kennzeichnungen z. B. nach ATEX-, Maschinen- oder Druckgeräte-richtlinie werden ebenfalls abgebildet. Will ein Hersteller ein Produkt weltweit vermarkten, kann die Menge der erforderlichen Kennzeichnungen so umfangreich werden, dass sie kaum noch auf ein Typenschild kleinerer Produkte passt. Insbesondere im Explosionsschutz werden sehr viele Angaben gefordert wie Gerätekategorie, Gas- oder Staub-Ex, Zündschutzart, Umgebungstemperaturbereich, Temperaturklasse, Gasgruppe etc. Daher liegt es nahe, im Rahmen der Digitalisierung auch die Typenschildangaben komprimiert auf einem digitalen Datenträger (z. B. QR-Code, RFID-Chip) zur Verfügung zu stellen. Für zukunftsweisende Entwicklungen wie Industrie 4.0 wird das digitale Typenschild zur Schlüsseltechnologie.

Die Umsetzung kann auf zwei Arten erfolgen:

Alle Typenschildangaben werden digitalisiert und in einem digitalen Datenträger direkt auf dem Produkt gespeichert. Damit sind die Daten fest und dauerhaft mit dem Produkt verbunden und können mit Standardlesegeräten (z. B. Smartphone) ohne Internetverbindung in lesbaren Text umgewandelt werden. Damit werden wesentliche gesetzliche Anforderungen zur Kennzeichnung erfüllt. Die geforderte Lesbarkeit ist allerdings nur mit Hilfe eines Lesegerätes möglich, was noch Klärung mit den Gesetzgebern bedarf.
Alle Typenschildangaben werden auf einem Internetserver abgespeichert, auf den mit Hilfe einer Internetadresse (URL) zugegriffen werden kann. Nur die URL ist im digitalen Datenträger am Produkt gespeichert und kann mit einem Smartphone gelesen sowie über eine Internetverbindung z. B. auf eine Verwaltungsschale [1] verlinkt werden. Dort können alle Typenschildangaben zu einem Produkt sowie alle zugehörigen Produktinformationen und Produktdokumentationen per Download abgerufen werden. Als Alternative zum konventionellen Typenschild müssten die Gesetzgeber diesem Verfahren allerdings noch zustimmen.

Der ZVEI hatte schon 2018 eine Empfehlung zur Elektronischen Kennzeichnung [2] verabschiedet, die das Deutsche Normungsinstitut DKE aufgegriffen und damit ein deutsches Normungsprojekt gestartet hatte. Im Jahr 2019 wurde ein Entwurf der Vornorm DIN VDE V 0170-100 [3] veröffentlicht, die endgültige Norm soll im Jahr 2021 publiziert werden. In diesem Normungsprojekt wurde das Digitale Typenschild gemäß a.) (siehe oben) genormt. Hauptanwendungsbereich sind Produkte der Automatisierungs- und Prozessindustrie, allerdings kann diese Form der Produktkennzeichnung auch auf andere Industriesektoren angewendet werden.

Abb. 1: Digitales Typenschild mit QR-Code nach DIN VDE V 0170-100

Mindestangaben bleiben auf dem digitalen Typenschild erhalten

Mindestangaben wie z. B. Hersteller- und Produktname bleiben in Klartext auf dem konventionellen Typenschild erhalten. Auch Konformitätskennzeichen (z. B. CE-Zeichen) bleiben sichtbar. Alle weiteren Daten und Kennzeichnungen sind im Digitalcode gespeichert (s. Abb. 1). In einem QR-Code der Größe 4x4 cm lassen sich damit ca. 1000 Zeichen in gut lesbarer Form speichern. In einem RFID-Chip der unteren Preisklasse können bis zu 2 kB Daten gespeichert werden.

Die DIN VDE V 0170-100 sieht als erste Zeile im Digitalcode optional eine URL zu einem Internetserver vor, auf dem alle Produktinformationen gemäß b.) abgerufen werden können. Ist kein Internet vorhanden, können die erforderlichen Angaben aus dem Digitalcode ausgelesen werden. Damit enthält diese Norm beide Ansätze für das digitale Typenschild gemäß a.) und b.).

Abb. 2: Beispiele für den Datenträger des Digitalen Typenschilds

Fast zeitgleich wurde in 2018 beim DIN ein deutscher Konsortialstandard zur Digitalen Produktidentifikation entwickelt, der im Wesentlichen dem digitalen Typenschild nach b.) entspricht. Diese Norm wurde Ende 2019 als DIN SPEC 91406 [4] veröffentlicht. Als Datenträger sind QR-Code oder RFID-Chips vorgesehen, die an einem kleinen Dreieck am rechten unteren Rand erkennbar sind (s. Abb.2). Diese Datenträger enthalten eine weltweit eineindeutige Produktidentifikation, die das Format einer URL hat und auf eine echte Internetadresse (z. B. mit der Verwaltungsschale) verweisen kann.

Digitales Typenschild hat diverse Vorteile

Der zunehmende Umfang der weltweit geforderten Produktkennzeichnungen kann auf einem digitalen Datenträger wesentlich kompakter dargestellt werden. Außerdem können Produkte mit einem eindeutigen Identifier vom Wareneingang bis zur Einsatzstelle leicht identifiziert werden. Die Kommunikation zwischen Betreiber und Hersteller wird vereinfacht. Auf sämtliche Produktinformationen und Dokumentationen kann über das Internet und die Verwaltungsschale direkt zugegriffen werden – lange Zeiten der Suche und Zuordnung entfallen. Das Ersatzteilmanagement wird vereinfacht und Wartung und Reparaturen werden beschleunigt. Eine umfangreiche Papierdokumentation kann künftig entfallen. Dies spart nicht nur Kosten, sondern schont auch unsere Wälder. Da keine umfangreiche Papierdokumentation transportiert werden muss, reduzieren sich Transportkosten und die CO2 Emission – auch die Umwelt profitiert davon.

Ausblick

Damit das Digitale Typenschild global eingesetzt werden kann, muss dieses Konzept weltweit standardisiert werden. Daher wurden Mitte 2020 zwei Normungsprojekte bei IEC gestartet, die beide Konzepte a.) und b.) als internationale Normen zum Ziel haben. Beide Normungsanträge wurden Ende 2020 international bei IEC angenommen und die Normungsarbeit wird Anfang 2021 starten. Mit einer endgültigen IEC Norm kann frühestens 2022 gerechnet werden. Auch die Gesetzgeber müssen vom Digitalen Typenschild überzeugt werden. Daher hat der ZVEI eine Empfehlung 2020.1 zum Digitalen Typenschild [5] veröffentlicht und weitere Aktivitäten Richtung EU-Kommission sind geplant.

Literatur

[1] Struktur der Verwaltungsschale, Fortentwicklung des Referenzmodells für die
Industrie 4.0 Komponente, ZVEI, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, 2016.

[2] ZVEI Empfehlung Elektronische Kennzeichnung, ZVEI, April 2018.

[3] DIN VDE V 0170-100 Das Digitale Typenschild, Teil 100 Digitale Produktkennzeichnung,
VDE Verlag, Entwurf 2019.

[4] DIN SPEC 91406 Automatische Identifikation von physischen Objekten und Informationen
zum physischen Objekt in IT-Systemen, insbesondere IoT-Systemen, Beuth Verlag, 2019.

[5] ZVEI Empfehlung 2020.01 Das Digitale Typenschild, ZVEI, Oktober 2020.