{"id":4091,"date":"2024-06-27T12:07:57","date_gmt":"2024-06-27T12:07:57","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/?p=4091"},"modified":"2025-08-27T11:56:21","modified_gmt":"2025-08-27T11:56:21","slug":"digitaler-zwilling-aas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/digitaler-zwilling-aas\/","title":{"rendered":"Beispielimplementation eines Austauschs von Digitalen Zwillingen mit dem Konzept der Asset Administration Shell\u00a0"},"content":{"rendered":"\n<p>Die Asset Administration Shell (AAS) ist ein aufstrebendes Konzept im Zusammenhang mit der Datenhaltung eines Digitalen Zwillings. Es handelt sich dabei um eine virtuelle Repr\u00e4sentation einer physischen oder logischen Einheit, wie beispielsweise einer Maschine oder eines Produkts. Die AAS erm\u00f6glicht es, relevante Informationen \u00fcber diese Einheit zu sammeln, zu verarbeiten und zu nutzen, um eine effiziente und intelligente Produktion zu gew\u00e4hrleisten. Die Architekturstandardisierung der AAS erm\u00f6glicht die Kommunikationen zwischen digitalen Systemen und ist damit die Grundlage f\u00fcr Cyber Physical Systems (CPS). Die Herleitung des Bedarfs eines Digitalen Zwillings in der Industrie finden Sie hier: <a href=\"https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/digitaler-zwilling-saeule\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">ZEISS Digital Innovation Blog &#8211; Der digitale Zwilling als eine S\u00e4ule von Industrie 4.0<\/a>&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Dieser Artikel besch\u00e4ftigt sich mit der konkreten Implementierung eines Beispiels. In einem Szenario wollen wir mit Hilfe einer Referenzimplementierung des Fraunhofer-Institut f\u00fcr Experimentelles Software Engineering IESE (<a href=\"https:\/\/github.com\/eclipse-basyx\/basyx-java-server-sdk\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">BaSyx Implementierung der AAS v3<\/a>) einen Austausch von Informationen zwischen zwei beteiligten Partnern herstellen. Beide Beteiligten sind dabei einfachheitshalber innerhalb eines Unternehmens angesiedelt und teilen sich die Infrastruktur.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Hinweis: Auch \u00fcber Unternehmensgrenzen hinweg kann diese Anwendung verteilt werden. Die dabei zu ber\u00fccksichtigenden sicherheitskritischen Aspekte sind nicht Teil dieses Szenarios.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Szenario&nbsp;<\/h2>\n\n\n\n<p>Werk<strong> A<\/strong> ist Hersteller von Messkopfzubeh\u00f6r und stellt u. a. Taster her.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Werk <strong>B<\/strong> stellt Messk\u00f6pfe her und m\u00f6chte Taster von Werk A an ihrem Messkopf verbauen.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Zus\u00e4tzlich zur physischen Weitergabe des Tasters m\u00fcssen Informationen ausgetauscht werden. Die Verkaufsabteilung von Werk A stellt Kontaktinformationen zur Verf\u00fcgung, damit der technische Einkauf von Werk B Preise sehen und verhandeln kann. Weiterhin muss Werk A z. B. ebenfalls eine Dokumentation zur Verf\u00fcgung stellen.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>F\u00fcr diesen Austausch der beiden Informationen:&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Kontaktdaten und&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li>Dokumentation&nbsp;<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>soll das Konzept der AAS zum Einsatz kommen.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Infrastruktur&nbsp;<\/h2>\n\n\n\n<p>F\u00fcr unser Szenario wollen wir den Typ 2 der Asset Administration Shell verwenden. Dabei wird die AAS auf Servern zur Verf\u00fcgung gestellt und es findet nicht ein Austausch von AASX-Dateien statt, sondern eine Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Services via REST-Schnittstellen.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>In unserem Szenario laufen die unterschiedlichen Services innerhalb eines Kubernetes Clusters in Docker Containern.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Services&nbsp;<\/h3>\n\n\n\n<p>Wir nehmen die <a href=\"https:\/\/github.com\/eclipse-basyx\/basyx-java-server-sdk\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">BaSyx Implementierung<\/a> her, um die AAS zur Verf\u00fcgung zu stellen. Genauer gesagt, folgende Komponenten:&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>AAS Repository,&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li>Submodel Repository,&nbsp;<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>ConceptDescription Repository,&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li>Discovery Service,&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li>AAS Registry sowie&nbsp;<\/li>\n\n\n\n<li>eine Submodel Registry.&nbsp;<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>AAS Repository, Submodel Repository und ConceptDescription Repository werden dabei innerhalb eines Containers zur Verf\u00fcgung gestellt \u2013 dem <a href=\"https:\/\/github.com\/eclipse-basyx\/basyx-java-server-sdk\/tree\/main\/basyx.aasenvironment\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\"><em>AAS environment<\/em><\/a>.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Technische Umsetzung&nbsp;<\/h2>\n\n\n\n<p>Die Kommunikation erfolgt dabei nur mittels API-Aufrufen an die entsprechenden REST-Schnittstellen der Services.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Wir werden dabei einfache Python-Skripte nutzen, um eine Kommunikation darzustellen, bei dem das Herstellerwerk B Informationen zu einem Produkt (hier: ein Taster f\u00fcr einen Sensor) des Komponentenwerks A erhalten will.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Ablauf&nbsp;<\/h2>\n\n\n\n<p>Werk B kennt nur eine Asset ID von einem Taster, aber wei\u00df sonst nichts \u00fcber diese Komponente.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\" start=\"1\">\n<li>Werk B fragt mit der Asset ID den Discovery Service an, um an eine AAS ID zu gelangen.&nbsp;<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\" start=\"2\">\n<li>Mit dieser AAS ID wird die zentrale AAS Registry angefragt, die den AAS Repository Endpunkt des Werk A zur Verf\u00fcgung stellt.&nbsp;<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\" start=\"3\">\n<li>\u00dcber diesen Endpunkt und die AAS ID erh\u00e4lt Werk B die komplette Asset Administration Shell inkl. der relevanten Submodel-IDs.&nbsp;<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\" start=\"4\">\n<li>Mit diesen Submodel-IDs (u.a. f\u00fcr Kontaktinformationen und Dokumentation) fragt B die Submodel Registry von A an und erh\u00e4lt die Submodel Repository Endpunkte.&nbsp;<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\" start=\"5\">\n<li>B fragt die Submodel-Endpunkte an und erh\u00e4lt die kompletten Submodel-Daten. Zu diesen Daten geh\u00f6rt die gew\u00fcnschte KontaktiInformation f\u00fcr den Eink\u00e4ufer und eine komplette Dokumentation zu dem Taster-Asset.&nbsp;<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<p>Im Folgenden wird der Ablauf noch einmal im Detail mittels UML-Sequenz-Diagrammen dargestellt.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">UML-Sequenz: Erstellung Registrierung AAS im Komponenten-Werk A&nbsp;<\/h3>\n\n\n\n<p>Das Werk A ist f\u00fcr die Registrierung ihrer eigenen Komponente zust\u00e4ndig.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1000\" height=\"768\" src=\"https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2024\/06\/DE_Erstellung_Registrierung_AAS_Neu.svg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4102\" style=\"width:840px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p><em>Abbildung <\/em><em>1<\/em><em>: UML-Sequenz: Erstellung Registrierung AAS im Komponentenwerk A<\/em>&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:30px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">UML-Sequenz: Anfordern der Komponentendaten&nbsp;<\/h3>\n\n\n\n<p>Das Werk B ben\u00f6tigt Daten zu der Komponente und fragt entsprechend in der AAS-Infrastruktur an. Hierbei steht dem Werk B ggf. nur die Asset ID der Komponente zur Verf\u00fcgung, in unserem Fall die des Tasters.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1000\" height=\"768\" src=\"https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2024\/06\/DE_UML_Sequenz.svg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4103\" style=\"width:840px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p><em>Abbildung <\/em><em>2<\/em><em>: UML-Sequenz: Anfordern der Komponentendaten<\/em>&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:30px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Implementierung&nbsp;<\/h2>\n\n\n\n<p>Damit der oben beschriebene Ablauf funktioniert, m\u00fcssen zum einen die erw\u00e4hnten Services zur Verf\u00fcgung gestellt werden. Zum anderen m\u00fcssen Shells und Submodelle angelegt werden und zus\u00e4tzlich in den Registries hinterlegt werden.&nbsp;&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Bereitstellung der Services&nbsp;<\/h3>\n\n\n\n<p>Die Bereitstellung erfolgt via Docker Container, die innerhalb eines Kubernetes Clusters laufen. Hierbei bekommt jedes BaSyx Image ein Kubernetes Deployment welches via Kubernetes Replica-Sets die entsprechenden Pods starten. &nbsp;<br>Mittels z. B. Port-Forwarding werden die entsprechenden Ports vom Host erreichbar gemacht. Dieses ist notwendig um die APIs entsprechend von den Beispiel-Python-Skripten anzusprechen.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Die Kubernetes Deployment Konfiguration schaut folgenderma\u00dfen aus und ist dabei relativ einfach gehalten. Es existieren vier Deployments mit jeweils einem Replica-Set.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1000\" height=\"768\" src=\"https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2024\/06\/Kubernetes_Cluster_Neu.svg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4101\" style=\"width:840px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<p><em>Abbildung <\/em><em>3<\/em><em>: Kubernetes-Deployment-Konfiguration<\/em>&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:30px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Erzeugen der AAS von Werk A&nbsp;<\/h3>\n\n\n\n<p>Werk A m\u00f6chte z. B. die Kontaktinformationen zu seiner Taster-Komponente zur Verf\u00fcgung stellen.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Dazu werden Submodelle im AAS Repository erzeugt (hier: im AAS-Environment) und in der Submodel Registry registriert.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Danach wird die Asset Administration Shell im AAS Repository erzeugt und der AAS Registry registriert.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Anschlie\u00dfend wird im AAS Repository die Referenz der Shell hinzugef\u00fcgt.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Hiermit ist der Registrierungs-Prozess vom Komponentenwerk abgeschlossen.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Anfragen von Kontakt-Informationen vom Werk B&nbsp;<\/h3>\n\n\n\n<p>Werk B m\u00f6chten die Kontakt-Informationen erhalten und fragt entsprechend dem oben beschriebenen Workflow die unterschiedlichen AAS-Services an. Am Ende wird der Submodel-Datensatz abgerufen, der die gew\u00fcnschten Werte enth\u00e4lt und kann dann z. B. innerhalb eines User-Interfaces zur Verf\u00fcgung gestellt werden.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Fazit&nbsp;<\/h2>\n\n\n\n<p>Die Asset Administration Shell vom Typ 2 ist ein verteiltes System, welches auf die entsprechenden Repositories, Registries und den Discovery Service baut. In unserem Beispiel haben wir nur ein einfaches Submodel-Template f\u00fcr Kontaktdaten verwendet. Allerdings stehen weitaus mehr <a href=\"https:\/\/industrialdigitaltwin.org\/en\/content-hub\/submodels\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Templates<\/a> f\u00fcr viele Anwendungsf\u00e4lle zur Verf\u00fcgung.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Die Kommunikation zwischen den Services zur Bereitstellung und zum Abruf der Daten ist relativ unkompliziert m\u00f6glich, wobei in diesem Szenario Aspekte wie z. B. Sicherheit nicht im Fokus waren.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Die in diesem Artikel beschriebene Beispielimplementierung l\u00e4sst das enorme Potential des AAS-Konzepts erahnen und regt dazu an, konkrete Umsetzungen zu starten.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:100px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Dieser Beitrag wurde verfasst von:<\/strong><\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-media-text alignwide is-stacked-on-mobile is-vertically-aligned-top\" style=\"grid-template-columns:17% auto\"><figure class=\"wp-block-media-text__media\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"500\" height=\"500\" src=\"https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2024\/06\/profilbild_daniel_bruegge_500x500.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-4120 size-full\" srcset=\"https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2024\/06\/profilbild_daniel_bruegge_500x500.jpg 500w, https:\/\/blogs.zeiss.com\/digital-innovation\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2024\/06\/profilbild_daniel_bruegge_500x500-150x150.jpg 150w\" sizes=\"auto, (max-width: 639px) 98vw, (max-width: 1199px) 64vw, 500px\" \/><\/figure><div class=\"wp-block-media-text__content\">\n<p class=\"has-primary-color has-text-color\" style=\"font-size:24px\">Daniel Br\u00fcgge<\/p>\n\n\n\n<p>Daniel Br\u00fcgge arbeitet als Softwareentwickler bei ZEISS Digital Innovation mit dem Fokus auf Cloud-Entwicklung und verteilte Anwendungen.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-buttons is-layout-flex wp-block-buttons-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-button is-style-outline is-style-outline--1\"><a class=\"wp-block-button__link wp-element-button\" href=\"https:\/\/blogs.zeiss\/digital-innovation\/de\/author\/danielbruegge\">Alle Beitr\u00e4ge des Autors anzeigen<\/a><\/div>\n<\/div>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Asset Administration Shell (AAS) sammelt relevante Informationen \u00fcber physische oder logische Einheiten, um eine effiziente Produktion zu gew\u00e4hrleisten. 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