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Schweißanwendung mit eCl@ss IRDIs

Die menschliche Sprache lebt von Zwischentönen und Interpretation, Doppeldeutigkeit und Pointierung, Bildhaftigkeit und Verspieltheit. Darin liegt ihr Charme, das macht ihren Reiz aus. Doch wenn Maschine mit Maschine und Softwaresystem mit Softwaresystem spricht, sind Missverständnisse und semantische Abweichungen nicht charmant und erheiternd, sondern vielmehr Geschäftshemmnis und Kostentreiber. Mit „eCl@ss“ hat sich ein Standard etabliert, der hier Abhilfe schafft – und gleichzeitig einen wichtigen Enabler für Industrie 4.0 darstellt.

„Das unterschiedliche Verständnis von Sprache und Bezeichnung erlebe ich als Baden-Württemberger bei jedem Besuch in Köln aufs Neue“, erklärt Artur Bondza in Anspielung auf die sehr verschiedenen deutschen Dialekte. Als Head of Product Information & Content Management bei Pepperl+Fuchs und Führungskreismitglied des eCl@ss e.V. weilt Bondza regelmäßig in der Domstadt am Hauptsitz des eCl@ss-Vereins. Hier beschäftigen er und seine Vereinskollegen sich mit der Aufgabe, einen Standard weiterzuentwickeln, der keinen Raum für Zweideutigkeit lässt – zumindest dann nicht, wenn es um Sprache und Begrifflichkeiten im industriellen Kontext geht.

Eine globale Initiative

Dass die Keimzelle dieses Unterfangens ausgerechnet in Deutschland liegt, verwundert dabei kaum: „Normierung und Standardisierung sind natürlich Bereiche, für die man uns Deutschen eine gewisse Affinität zuspricht. eCl@ss ist jedoch von Anfang an durch seine weltweit agierenden Gründungsmitglieder ein länderübergreifendes Thema gewesen. Dazu zählen zum Beispiel Großkonzerne wie die BASF, SAP, VW/AUDI, Renault oder Siemens“, berichtet Thorsten Kroke, Leiter der eCl@ss-Hauptgeschäftsstelle in Köln. Tatsächlich wenden heute weltweit über 3500 Unternehmen verschiedenster Herkunft, Größenordnung und Branchenzugehörigkeit den Datenstandard für die Klassifizierung und eindeutige Beschreibung von Produkten und Dienstleistungen an.


Das Spektrum der Nutzer reicht dabei von Multis und Organisationen der öffentlichen Hand über marktführende Mittelständer wie Pepperl+Fuchs bis hin zu Online-Händlern. „Alleine die 150 Vollmitglieder erwirtschaften einen jährlichen Umsatz von etwa einer Billion Euro. Das entspricht dem BIP eines Landes wie Mexiko“, beziffert Kroke die wirtschaftliche Kraft hinter dem Verein. Alle 3500 Anwender-Unternehmen, seien es Vollmitglieder oder nur Lizenznehmer, eint dabei ein zentrales Bestreben: Durch das Verwenden des ISO-konformen eCl@ss-Standards für Stammdaten sollen Medienbrüche vermieden und die Vergleichbarkeit von Daten sichergestellt werden.

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eCl@ss ist von Anfang an durch seine weltweit agierenden Gründungsmitglieder ein länderübergreifendes Thema gewesen.

Thorsten Kroke, Leiter der eCl@ss-Hauptgeschäftsstelle in Köln.

Tausende Merkmale für mehr Durchblick

Die Basis dafür bildet das derzeit größte auf internationalen Normen basierende Repository an Merkmalen: Insgesamt 18 000 Attribute dienen zur Beschreibung von Entitäten in mehr als 40 000 Produktklassen. Diese wiederum sind 44 Sachgebieten vom Kraftfahrzeug bis zur Labortechnik zugeordnet. Am Beispiel seines Herkunftsunternehmens Pepperl+Fuchs schildert Bondza, wie das System in der Praxis funktioniert: „Typische Merkmale für industrielle Sensoren, wie Pepperl+Fuchs sie fertigt und vertreibt, sind Attribute wie Spannung, Schaltabstand oder Temperaturbereich. Diese und andere Eigenschaften sind mitsamt der entsprechenden physikalischen Einheit klar in eCl@ss definiert. Ein Artikel kann also ganz nüchtern als die Summe seiner Merkmale beschrieben werden.“

Screenshot eCl@ss
Screenshot eCl@ss

Ein Blick in eCl@ss: 18 000 Attribute dienen zur Beschreibung von Entitäten in mehr als 40 000 Produktklassen.


Die dadurch auf Seiten der Kunden von Pepperl+Fuchs und anderen Unternehmen entstehenden Vorteile sind sehr vielfältig. Stellten früher etwa mehrere Lieferanten ein funktional ähnliches Produkt zur Verfügung, so waren aufgrund herstellerspezifischer Produktbezeichnungen und abweichender Terminologien erhebliche Recherchearbeit und wiederkehrende Abstimmung mit der Fachabteilung nötig: Entspricht das Produkt tatsächlich dem gewünschten Anforderungsprofil? Gibt es vielleicht doch kaum sichtbare, kritische Unterschiede? Wurde das technische Datenblatt korrekt durch den ausländischen Zulieferer übersetzt? „Dieser Aufwand und die damit einhergehende Fehleranfälligkeit minimieren sich dank eCl@ss erheblich. Einheitlich beschriebene Produkte innerhalb des Katalogs sind klar miteinander vergleichbar – auch über verschiedene Sprachvarianten hinweg. Der Einkäufer kann sich auf andere kaufrelevante Kriterien wie Preis, Verfügbarkeit und Lieferzeit fokussieren“, erklärt Kroke. Bondza ergänzt aus Unternehmenssicht: „Wir bei Pepperl+Fuchs spüren als Zulieferer verschiedenster Industrien, dass der eCl@ss-Standard immer stärker nachgefragt wird. Gerade im Einkauf der Großkonzerne wird er zunehmend zur Grundvoraussetzung für eine Geschäftsbeziehung. Unsere Kunden wollen hier Artikel mittels eCl@ss direkt in ihre eigenen ERP-Systeme hinein einkaufen. Die manuelle Übernahme von Artikelstammdaten gehört zunehmend der Vergangenheit an.“

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Unsere Kunden wollen Artikel mittels eCl@ss direkt in ihre eigenen ERP-Systeme hinein einkaufen. Die manuelle Übernahme von Artikelstammdaten gehört zunehmend der Vergangenheit an.

Artur Bondza, Head of Product Information & Content Management bei Pepperl+Fuchs und Führungskreismitglied des eCl@ss e.V.

Zu den weiteren Unternehmensbereichen, die von eCl@ss profitieren, zählt beispielsweise die Lagerhaltung: Wenn merkmalsbasiert klar definiert ist, was wirklich auf Lager liegt, sind mögliche Redundanzen identifizierbar und Bestände lassen sich verschlanken. Auch vertriebliche Aktivitäten werden gestärkt, sobald standardisierte eCl@ss-Daten sprach- und standortübergreifend 24 Stunden am Tag über BMEcat in elektronische Kataloge und virtuelle Marktplätze ausgeleitet werden. Datenexporte können mit bisher ungeahnter Geschwindigkeit ablaufen. Wie unterstützt der eCl@ss-Verein interessierte Unternehmer dabei, diese vielfältigen Vorteile abschöpfen zu können? „Wir verfügen innerhalb des Vereins über mehrere hauptamtliche Berater und Business-Analysten, die in der Orientierungsphase eine wichtige Hilfestellung leisten. Ergänzend haben wir ein Netzwerk zertifizierter Partner aufgebaut, die auf die ERP-Integration von eCl@ss spezialisiert sind. Zudem können wir dank mehreren internationalen Vereinsgeschäftsstellen die Interessen und Anliegen unserer Mitglieder und Anwender nicht nur in Deutschland, sondern länderübergreifend adäquat vertreten“, verspricht Kroke.

Das Wörterbuch für Industrie 4.0

Doch nicht nur in Einkauf, Warenwirtschaft oder Vertrieb ist eCl@ss im Begriff, für Veränderungen zu sorgen. Auch auf dem Shop Floor übernimmt der Datenstandard eine immer größere Rolle. „Natürlich wurde eCl@ss in der Vergangenheit schon im Zusammenspiel mit CAE-Tools eingesetzt, um diese mit Informationen zu Komponenten zu bestücken. Die Tragweite des Themas geht aber über die Umsetzung einzelner Leuchtturmanwendungen weit hinaus: eCl@ss ist das Wörterbuch für Industrie 4.0“, kommentiert Dr. Gunther Kegel, Vorstandsvorsitzender von Pepperl+Fuchs und gleichzeitig Vorstandsmitglied des eCl@ss e.V.

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Die Tragweite des Themas geht über die Umsetzung einzelner Leuchtturmanwendungen weit hinaus: eCl@ss ist das Wörterbuch für Industrie 4.0.

Dr. Gunther Kegel, Vorstandsvorsitzender der Pepperl+Fuchs AG und Vorstandsmitglied beim eCl@ss e.V.

Medienbrüche bei der Übersetzung zwischen einzelnen Systemebenen seien im klassischen Modell der Automatisierungspyramide eine immer wiederkehrende Herausforderung gewesen. Diese habe man zwar auf Shop-Floor-Ebene durch die Überführung von einem Kommunikationsprotokoll in das andere lösen können. Durch die zunehmende Verschmelzung vom Shop Floor mit dem Office Floor sei nun aber ein Paradigmenwechsel angezeigt, wie Kegel ausführt: „Folgt man gedanklich dem RAMI, also dem Referenzarchitekturmodell der Plattform Industrie 4.0, wird umso klarer, welche Relevanz eCl@ss besitzt. Wenn von der Maschine über das Werkstück bis hin zum Dokument jedes Asset eines Fertigungsprozesses miteinander vernetzbar sein soll, brauchen wir eine einheitliche, maschinenlesbare Semantik, die eine Beschreibung und Identifikation dieser Assets erst ermöglicht. Andere Klassifikationssysteme neben eCl@ss sind auf bestimmte Branchen und Industrien limitiert und widersprechen damit dem allumfassenden Netzwerkgedanken von Industrie 4.0.“

Darstellung Referenzarchitekturmodell Industrie  4.0

Das „RAMI“

eCl@ss lässt sich gedanklich in das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 der Plattform Industrie 4.0 einordnen. Weitere Informationen zum „RAMI“ erhalten Sie unter folgendem Link. (Bildquelle: Plattform Industrie 4.0)


Mehr Informationen

Eine entscheidende Rolle für das Gelingen dieses Vorhabens spielen die in eCl@ss hinterlegten International Registration Data Identifier, oder kurz „IRDI“ genannt. In Konformität mit verschiedenen ISO-Normen entwickelt, erhält jedes in eCl@ss hinterlegte Element über seine IRDI eine für Industrie 4.0 nötige eineindeutige kodierte Bezeichnung und somit eine Software-Repräsentanz. Aus einer zunächst kryptisch erscheinenden Zeichenfolge wie „0173-1#02-BAD856#005“ lässt sich mit etwas Kenntnis des IRDI-Aufbaus schnell eine Menge an Informationen ablesen, wie Bondza darstellt: „Die ‚0173‘ repräsentiert das Ursprungssystem, in dem die Bezeichnung entstanden ist, in diesem Falle eCl@ass. ‚#02‘ weist dieses Merkmal als eine Objekteigenschaft aus, ‚BAD856‘ bezeichnet das konkrete Item und ‚005‘ die eCl@ss-interne Version dieses Items. Im diesem Fall versteckt sich hinter dieser IRDI das Merkmal ‚Länge eines induktiven Sensors‘.“

IRDI-Erklärung
IRDI-Erklärung

Der Aufbau der International Registration Data Identifier (IRDI) in der Übersicht.


Sensordaten als Produkt

Dass sich über dieses merkmalsbasierte Prinzip der IRDIs nicht nur Gerätebeschreibungen, sondern auch Sensorfunktionen abbilden lassen, birgt das Potenzial für ganz neue Anwendungsfelder. Denn ob auftragsgesteuerte Produktion, wandlungsfähige Fabrik oder digitaler Mehrwert-Service – sie alle benötigen zusätzliche Dynamik und Interaktion zwischen einzelnen Automatisierungskomponenten. Diese Dynamik lässt sich paradoxerweise durch eine stärkere Systematisierung unterstützen, wie Bondza anhand eines Beispiels erklärt: „Gemeinsam mit der Pepperl+Fuchs Tochter Neoception, die auf die Implementierung von IoT-Lösungen spezialisiert ist, haben wir einen Proof of Concept gezeigt, der ein dank eCl@ss verändertes Verständnis von Sensordaten vorstellt.“


Tatsächlich treten in dieser technischen Demonstration die physikalischen Wirkprinzipien von Sensoren in den Hintergrund – relevant ist hier aus Anwendersicht nur das Ergebnis, nämlich die Erfassung der Objektanwesenheit bzw. Ereigniszählung, die in eine Cloud-Plattform übermittelt werden. „Ich kann die Aufgabe der Objekterfassung sowohl mit einer IO-Link-Lichtschranke als auch einem IO-Link-RFID-Lesekopf lösen. Durch das Mapping der Information ‚Objektanwesenheit‘ auf dasselbe eCl@ss-Merkmal funktionieren die Algorithmen der Cloud-Anwendung unabhängig vom physikalischen Wirkprinzip der verwendeten Sensoren reibungslos weiter“, erläutert Bondza. Neue Anwendungen könnten also losgelöst von der Art der Informationserzeugung implementiert werden, Sensoren bei sich verändernden Umgebungsbedingungen „on the fly“ ausgetauscht werden – ohne zusätzlichen Programmieraufwand in der Cloud-Plattform.

Industrie-4.0-Komponente am Beispiel eines Sensors erklärt.
Industrie-4.0-Komponente am Beispiel eines Sensors erklärt.

Um zur vernetzbaren, kommunikationsfähigen Industrie-4.0-Komponente zu werden, benötigt jeder Gegenstand eine klar definierte Beschreibung innerhalb seiner digitalen Verwaltungsschale. Die Semantik hierfür stellt eCl@ss zur Verfügung.


Ein hochdynamischer Standard

Ähnlich dynamisch bewegt sich aktuell der gesamte eCl@ss-Verein weiter, denn ein derart umfassender Standard ist kein in sich abgeschlossenes Gebilde, sondern konstanter Veränderung ausgesetzt: Ständig fließen Vorschläge für weitere Klassen und Merkmale in eCl@ss ein, wofür den Vereinsmitgliedern eine eigene, offene Content-Development-Plattform zur Verfügung gestellt wird. Die hier eingebrachten Erweiterungen werden auf ihre Sinnhaftigkeit überprüft, bewertet und dienen der Entwicklung neuer IRDIs für neue Entitäten. Durch Industrie 4.0 wollen dabei zudem immer komplexere Produkte, Produktvarianten und Services merkmalsbasiert abgebildet werden. Gleichzeitig treibt man die Kooperation mit anderen Konsortien und möglichen Content-Providern weiter voran, während die Ergebnisse der Arbeit an der konsensualen eCl@ss-Semantik in die ISO- und IEC-Normierung eingebracht werden.


„Natürlich ist eCl@ss eine Herkulesaufgabe“, schließt Bondza ab. Der Verein sei jedoch bestens vorbereitet, um sich dieser Herausforderung zu stellen: „Mit ständig wachsendem Anwenderkreis wird eCl@ss immer umfassender. Neues Branchenwissen fließt ein, neue Expertengruppen innerhalb des Vereins bilden sich, neue Merkmale und Klassifizierungen werden gemeinsam herausgearbeitet. Dieses offene System, indem sich die Mitglieder aktiv gestaltend einbringen, und die klaren Vorteile einer einheitlichen Semantik haben eCl@ss bereits zum weltweit führenden Standard seiner Art gemacht und werden ihn weiter vorantreiben.“