Die deutsche Normungs-Roadmap Industrie 4.0

D E U T S C H E   N O R M U N G S - R O A D M A P I n d u s t r i e   4 . 0 Ve r s i o n  2 D I N / D K E   –   R o a d m a p

2    NORMUNGS-ROADMAP Herausgeber DIN  e. V. Am DIN-Platz Burggrafenstraße 610787 BerlinTelefon: +49 30 2601-0E-Mail:  [email protected] Internet:  www.din.de Stand: Oktober 2015 Fotonachweis Titelbild: Fraunhofer IPA DKE Deutsche Kommission ElektrotechnikElektronik Informationstechnik im DIN und VDE Stresemannallee 1560596 FrankfurtTelefon: +49 69 6308-0Telefax: +49 69 08-9863E-Mail:  [email protected] Internet:  www.dke.de

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   3 1  Executive Summary/Zusammenfassung                                                                                7 2  Einleitung                                                                                                                                       8 2 1  Zukunftsprojekt Industrie 4 0                                                                                                                   8 2 2  Ziele von Industrie 4 0                                                                                                                            8 2 3  System von Systemen – Herausforderungen für Technologien und Normung                                                     9 2 4 Umsetzungsaspekte                                                                                                                              9 2 5  Normung und Standardisierung als Innovationstreiber                                                                                   11 2 6  Der Weg zu Normen und Standards                                                                                                          13 2 7  Entwicklungsbegleitende Normung                                                                                                           15 3  Ziele der Normungs-Roadmap Industrie 4.0                                                                         20 4  Das aktuelle Umfeld                                                                                                                    21 4 1  Zusammenarbeit der Normungs- und Standardisierungsgremien                                                                     21 4 1 1  DIN/DKE-Steuerkreis Industrie 4 0                                                                                                            21 4 1 2  Plattform Industrie 4 0                                                                                                                            22 4 1 3  Zusammenarbeit auf internationaler Ebene                                                                                                 22 4 2  Normung und Standardisierung in der Automatisierungstechnik                                                                                                                                       24 4 3  Normung und Standardisierung in der Informationstechnik                                                                             26 4 4  Frequenzspektren für Funkkommunikation                                                                                                 28 5  Themenbereiche und Normungsbedarf                                                                                 31 5 1  Normungsbedarf zu Industrie 4 0                                                                                                             31 5 2 Referenzmodelle                                                                                                                                                                                                                                                                32 5 2 1  Referenzmodelle allgemein                                                                                                                     32 5 2 1 1  Beschreibung und Nutzen von Referenzmodellen                                                                                         32 5 2 1 2  Empfehlung: Beschreibung der Referenzmodelle in eigenen Normen                                                                33 5 2 1 3  Empfehlung: Einheitlicher Aufbau der Beschreibung von Referenzmodellen                                                       33 5 2 1 4  Empfehlung: Breitflächige Nutzung                                                                                                           33

4    NORMUNGS-ROADMAP 5.2.2 Systemarchitektur  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    33 5.2.2.1  Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0)   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    33 5.2.2.2  Empfehlung: Einordnung von bestehenden Normen und Standards sowie von   Normungsaktivitäten in das Übersichtsmodell RAMI4.0  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    34 5.2.2.3  Empfehlung: Erstellung einer Liste bestehender Modelle, Einordnung bestehender Modelle   in das Übersichtsmodell RAMI4.0  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    35 5.2.2.4  Empfehlung: Einordnung neuer Modelle in das Übersichtsmodell RAMI4.0  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    35 5.2.2.5  Empfehlung: Merkmale, Semantik, Ontologien  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    36 5.2.3  Referenzmodelle der leittechnischen Funktionen   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    37 5.2.3.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    37 5.2.3.2 Anwendungsbereiche   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    37 5.2.3.3  Empfehlung: Einheitliche Funktionalität über alle Ebenen der Automatisierung  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    38 5.2.4  Referenzmodelle der technisch-organisatorischen Prozesse  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    38 5.2.4.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    38 5.2.4.2 Anwendungsbereiche   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    39 5.2.4.3  Empfehlung: Entwicklung eines Rahmens zur einheitlichen Beschreibung   von technisch-organisatorischen Prozessen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    39 5.2.4.4  Empfehlung: Erstellung von Normen zu technisch-organisatorischen Prozessen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    39 5.2.5  Referenzmodelle für Lebenszyklus-Prozesse  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    39 5.2.5.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    39 5.2.5.2  Empfehlung: Beschreibung von Lebenszyklus-Vorgängen in flexiblen, adaptiven Systemen  . . . . . . . . . . . . . . .    40 5.3  Use Cases  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    40 5.3.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    40 5.3.2  Empfehlung: Einheitliches Beschreibungsmuster   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    42 5.3.3  Empfehlung: Referenzliste von wichtigen Use Cases zur Charakterisierung des Begriffs „Industrie 4.0“ .   .   .   .   .   .   .   .     42 5.3.4  Empfehlung: Use Cases zur Verdeutlichung des Normungsbedarfs im Bereich  der nichtfunktionalen Eigenschaften   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    42 5.4 Grundlagen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    43 5.4.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    43 5.4.2  Empfehlung: Begriffe  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    43

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   5 5.4.3  Empfehlung: Begriffe der Automatisierungstechnik und der IT in Beziehung setzen   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    44 5.4.4  Empfehlung: Kernmodelle beschreiben   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    44 5.4.5  Empfehlung: Spezifikation der in Normen zu verwendenden Modellierungssprachen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    45 5.5  Nichtfunktionale Eigenschaften   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    45 5.5.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    45 5.5.2  Empfehlung: Terminologie der nichtfunktionalen Eigenschaften definieren  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    46 5.5.3  Empfehlung: Klare Adressierung der nichtfunktionalen Eigenschaften in Normen   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    46 5.5.4  Empfehlung: Sicherheit (Safety) .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .     47 5.5.5  Empfehlung: Security und IT-Security (IT-Sicherheit)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    47 5.5.6  Empfehlung: Informationssicherheit  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    48 5.5.7  Empfehlung: Zuverlässigkeit, Robustheit .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .     48 5.5.8  Empfehlung: Instandhaltbarkeit (Maintainability)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    49 5.5.9  Empfehlung: Echtzeit: Festlegung der Konzepte und Begrifflichkeiten in einer Norm  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    50 5.5.10  Empfehlung: Interoperabilität zwischen Systemen   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    50 5.6  Entwicklung und Engineering  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    50 5.6.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    50 5.6.2 Anwendungsbereiche   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    51 5.6.3  Empfehlung: Transparente und nahtlose Datenbasis und Entwicklungswerkzeuge  für den gesamten Produktlebenszyklus  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    51 5.6.4  Empfehlung: Frühzeitige Unterstützung von qualifizierten IT-Entwicklungen durch Normung und  Standardisierung in der Automatisierung   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    52 5.6.5  Empfehlung: Forschungs- und Entwicklungsbedarf bei kooperierenden Systemen   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    52 5.6.6  Empfehlung: Industrielles Lokationsmanagement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    52 5.7 Kommunikation .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .     53 5.7.1  Ausgangssituation leitungsgebundene Kommunikation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    53 5.7.2  Ausgangssituation funkbasierte Kommunikation  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .     53 5.7.3  Empfehlung: Netzwerkmanagement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    54 5.7.4  Empfehlung: Infrastrukturkomponenten  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    54 5.7.5  Empfehlung: Topologie  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    55 5.7.6  Empfehlung: EMV  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    55

6    NORMUNGS-ROADMAP 5.7.7  Empfehlung: Arbeiten zur Erlangung von exklusiven Spektren für die Industrieautomation  . . . . . . . . . . . . . . . .    55 5.7.8  Empfehlung: Koexistenz von Funkanwendungen   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    56 5.7.9  Empfehlung: Funktechnologien   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    57 5.7.10  Empfehlung: Integration von Funkkommunikation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    57 5.8  Additive Fertigung  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    58 5.9  Der Mensch in der Industrie 4.0  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    59 5.9.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    59 5.9.2  Empfehlung: Normen und Standards zur menschengerechten Arbeitsgestaltung  für die Industrie 4.0 weiterentwickeln  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    62 5.9.3  Empfehlung: Technikgestaltung – Adaptive Gestaltung von Arbeitssystemen der Industrie 4.0   . . . . . . . . . . . . .    62 5.9.4  Empfehlung: Konzepte für eine funktionale Arbeitsteilung Mensch – Maschine   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    63 5.9.5  Empfehlung: Gestaltung der Interaktion zwischen Menschen und technischen Systemen  . . . . . . . . . . . . . . . .    63 5.9.6  Empfehlung: Instandhaltung   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    65 5.10 Normungsprozesse  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    66 5.10.1 Ausgangssituation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    66 5.10.2  Empfehlung: Open-Source-Entwicklung  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    67 5.10.3  Empfehlung: Modularisierung der Festlegungen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    67 5.10.4  Empfehlung: Formalisierung der Festlegungen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    67 5.10.5  Empfehlung: Kategorisierung der Normen   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    68 5.10.6  Empfehlung: Explizite Normung der Kernmodelle  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    68 5.10.7  Empfehlung: Formal korrekte und vollständige Beschreibung der Referenzmodelle   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    68 5.10.8  Empfehlung: Getrennte Beschreibung der konzeptionellen und technologischen Festlegungen  . . . . . . . . . . . . .    68 5.10.9  Empfehlung: Austausch von Dokumenten  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    69 5.10.10  Empfehlung: Qualifizierung, Lehrinhalte, Aus- und Weiterbildung zur Anwendung der Normen  . . . . . . . . . . . . .    69 6  Weiterführende Informationen  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    71 7  Relevante Normen und Standards   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    72 8  Abkürzungsverzeichnis  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    73 9  Autorenteam  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    77

1  EXECUTIVE SUMMARY/   ZUSAMMENFASSUNG Bei der Digitalisierung der industriellen Produktion müssen unterschiedlichste Systeme verschie­dener Hersteller verlässlich und effizient zusammenwirken. Die global agierenden Anwender erwarten, dass sie überall auf der Welt auf ihre gewohnten Produkte und Lösungen zurückgrei­fen können. Um diese globale Einsatzfähigkeit und die systemübergreifende Durchgängigkeit sicherzustellen, wurde in der industriellen Automation die internationale Normung immer als sehr wichtig angesehen und nachhaltig vorangetrieben. Heute sind für wichtige Themenstellungen in der industriellen Automation Normen vorhanden oder befinden sich in der Entstehung. Durch neue Technologien und neue Anforderungen entsteht jedoch immer wieder neuer Normungs­bedarf. Die Zukunftsinitiative Industrie 4.0 hat zum Ziel, die Potenziale, die sich aus ■ ■ der massiven Nutzung des Internets, ■ ■ der Integration von technischen Prozessen und Geschäftsprozessen, ■ ■ der digitalen Abbildung und Virtualisierung der realen Welt und ■ ■ der Möglichkeit „intelligenter“ Produkte und Produktionsmittel ergeben, offensiv zu nutzen. Dazu wird die Entwicklung einer Vielzahl von neuen Konzepten und Technologien erforderlich. Die Umsetzung dieser neuen Konzepte und Technologien in die industrielle Praxis kann jedoch nur gelingen, wenn sie durch konsensbasierte Normen und Stan­dards abgesichert wird, da nur diese die notwendige Investitionssicherheit und das Vertrauen bei Herstellern und Anwendern schaffen. Um frühzeitig die Normungsthematik aufzugreifen, wurde der DIN/DKE­Steuerkreis Industrie 4.0 gegründet. Die wesentliche Aufgabe des Steuer­kreises ist es, das Thema Industrie 4.0 aus Sicht der Normung strategisch, konzeptionell und organisatorisch weiterzuentwickeln. Der Steuerkreis identifiziert konkrete Normungsbedarfe, koordiniert deren Umsetzung und treibt grundsätzliche Konzepte voran.  Zur Weiterentwicklung und Fortschreibung der ersten Version der Normungs­Roadmap zu  Industrie 4.0 wurde der Arbeitskreis „Normungs­Roadmap“ unter dem DIN/DKE­Steuerkreis  eingerichtet. Die vorliegende Normungs­Roadmap ist das zentrale Kommunikationsmedium  des DIN/DKE­Steuerkreises zum Austausch mit Normungsgremien, Industrie, Verbänden,  Forschungseinrichtungen und Ministerien. Sie ist Wegweiser für Akteure aus verschiedenen technologischen Sektoren und unterstützt damit bereits forschungs­ und entwicklungsbe­gleitend die Marktakzeptanz der neuen Technologien und Verfahren. Ziel der vorliegenden Normungs­Roadmap ist es, allen Akteuren eine Übersicht über die rele­vanten Normen und Standards im Bereich von Industrie 4.0 zu geben sowie das aktuelle Umfeld in der Normung und Standardisierung aufzuzeigen. Darüber hinaus enthält sie Handlungsemp­fehlungen und skizziert die Normungsbedarfe in den Themenbereichen der Industrie 4.0. Die Normungs­Roadmap ist ein Medium der Kommunikation zwischen allen Akteuren,  Kommentare und Ergänzungen sind gerne erwünscht. DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   7

2.1  Zukunftsprojekt Industrie 4.0 „Deutschland ist einer der konkurrenzfähigsten Industriestandorte und gleichzeitig führender Fabrikausrüster weltweit. Das liegt nicht zuletzt an der Spezialisierung auf die Erforschung, Entwicklung und Fertigung innovativer Produktionstechnologien und der Fähigkeit, komplexe industrielle Prozesse zu steuern.“ Diese einleitenden Sätze aus den Umsetzungsempfehlungen des von der Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft gebildeten Arbeitskreises „Indust-rie 4.0“ kennzeichnen treffend die Wichtigkeit dieses Industriebereichs für die Bundesrepublik. Sie gelten gleichermaßen für viele andere Industrieregionen in Europa. Auch die Spitzenqualität der produzierenden Industrie fußt wesentlich auf hochwertiger Produktionstechnologie. Es ist notwendig, diese Stellung im internationalen Wettbewerb zu verteidigen und auszubauen. Das von der Bundesregierung vorgestellte Zukunftsprojekt Industrie 4.0 soll der Wichtigkeit der Produktionstechnik und der sie unterstützenden IKT-Branche Rechnung tragen. Die Bundes-ministerien für Bildung und Forschung (BMBF) und für Wirtschaft und Technologie (BMWi) ko-ordinieren dazu ihre Förderaktivitäten. Begleitet werden diese durch die Plattform Industrie 4.0, deren Leitung zu Beginn des Jahres 2015 durch das BMWi und BMBF übernommen wurde. Damit wurden die Arbeiten der Verbändeplattform Industrie 4.0 des VDMA, ZVEI und BITKOM an die Plattform Industrie 4.0 übertragen und das Thema auf eine breitere politische und gesell-schaftliche Basis gestellt.  Aus Sicht der Produktionstechnik, also der Anwender der neuen Technologien, ist noch keines-wegs gesichert, ob es sich um eine weitere Revolution oder doch eher um eine Evolution der bestehenden Konzepte handeln wird. Von allen anerkannt ist jedoch die Notwendigkeit der Einführung der neuen Technologien und entsprechender neuer Konzepte, um die zunehmende Komplexität und Granularität bei steigenden Qualitäts- und Flexibilitätsanforderungen im Umfeld volatiler Märkte beherrschen zu können. 2.2  Ziele von Industrie 4.0 Das grundlegende Ziel ist die Nutzbarmachung der in den Informations- und Kommunikations-technologien erreichten und in der nahen Zukunft zu erwartenden Fortschritte für die produk-tionstechnischen Unternehmen. Daher muss deren zunehmende und konsequente Einbettung in die Produktionssysteme vorbe-reitet werden – und zwar in immer kleineren Teilsystemen und Komponenten. Mechatronische Systeme werden zu Cyber-Physical Systems (CPS) durch zusätzliche Kommunikationsfähigkeit und (Teil-)Autonomie im Verhalten auf äußere Einwirkungen und intern gespeicherte Vorgaben. Daraus abgeleitete Ziele sind die Anpassungsentwicklungen der IKT für Produktionsanwendun-gen: Robustheit, Ausfallsicherheit, Informationssicherheit, Echtzeitfähigkeit. 8    NORMUNGS-ROADMAP 2 EINLEITUNG

Weiterhin gilt es, die zunehmende Verbesserung von Energie- und Ressourceneffizienz sowie die Anpassung der Industrie an die sozialen Anforderungen durch den demografischen Wandel zu erreichen. 2.3  System von Systemen – Herausforderungen für    Technologien und Normung Mit Industrie 4.0 wird eine neue emergente Struktur beschrieben, in der Produktions- und Logistiksysteme als CPPS (Cyber-Physical Production Systems) das weltweit verfügbare Infor-mations- und Kommunikationsnetzwerk intensiv für einen weitgehend automatisierten Informati-onsaustausch nutzen und in der Produktions- und Geschäftsprozesse aufeinander abgestimmt sind. In einem so weit gespannten Umfeld spielen für diese Struktur eine Vielzahl von Modellen, Systemen und Konzepten aus den unterschiedlichsten Domänen eine wichtige Rolle. Sie sind jedoch nicht der Kern des Industrie-4.0-Konzepts selbst. Industrie 4.0 kann auf der Grundlage der bestehenden Strukturen als eine zusätzliche Integrationsebene angesehen werden, die jedoch gerade die Grundlage für die neue emergente Struktur ist und damit die neue Qualität schafft. Zudem wird mit Industrie 4.0 eine zunehmende Vernetzung bisher weitgehend autarker Systeme, z. B. aus den Bereichen Produktion, Logistik, Energieversorgung 1  oder Gebäude- management, erwartet. Es entsteht ein System von Systemen. Für die Begriffsbildung und Normung ergibt sich hier eine besondere Schwierigkeit. Eigentlich genügt es, ausschließlich die zusätzliche Integrationsebene und ihr emergentes Verhalten zu beschreiben. Dazu muss als Grundlage jedoch die bestehende Systemlandschaft in sich schlüs-sig, vollständig und weltweit genormt beschrieben sein. Dies ist nicht durchgehend der Fall. Vor diesem Hintergrund müssen ergänzend zu Industrie 4.0 die relevanten Modelle der klassischen Architektur integriert und abgerundet werden. 2.4 Umsetzungsaspekte Die in den Produktionsprozessen bearbeiteten Halbzeuge und Produktteile sollen „künstliche Intelligenz“, zumindest aber Informationen über sich einschließlich geeigneter Kommunikations-möglichkeiten haben, werden also selbst CPS sein. Diese „intelligenten Produkte“ werden in den Gesamtprozess eingebunden und sollen im Extremfall nicht nur ihren Logistikweg durch die Produktion, sondern den ganzen, sie betreffenden Produktionsablauf steuern. Der Dezentralisierung der digital hinterlegten Informationen wird konsequenterweise eine Dezentralisierung der Steuerung folgen. Die heutige Bit-für-Bit-Programmierung wird bei der  1  Z. B. IEC/TC 65/WG 17 „System interface between industrial facilities and the smart grid”. DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   9

weiteren Komplexitätszunahme nicht mehr realisierbar sein. Aktuelle Produktionssysteme stoßen schon an die Grenzen der Programmierbarkeit. Die Berücksichtigung der in steigender Zahl und Auflösung verfügbaren Sensorinformationen und die sichere Echtzeit-Koordination vieler Aktoren kann nicht mehr in allen Funktionsabläufen getestet werden. Mit Simulationen kann die Vielfalt der Tests weiter erhöht werden, aber die absolute Kontrolle musste bereits aufgegeben werden. Programmierung wird zukünftig durch ein System von Regeln ersetzt werden, dem die Teilsyste-me innerhalb der ihnen vorgegebenen Grenzen und der von den anderen Teilsystemen gemel-deten aktuellen Situationen flexibel folgen werden. Als weiterer sehr wichtiger Aspekt ist zu berücksichtigen, dass nicht wie in den frühen Konzep-ten der Automatisierung der Mensch aus den Produktionszusammenhängen „hinausoptimiert“ wird, sondern im Gegenteil eine immer wichtigere Rolle erhält: Die CPPS versorgen ihn mit verdichteten, aus den komplexen Zusammenhängen geeignet abgeleiteten und personalisiert vermittelten Informationen als Grundlage für seine Einflussnahme auf die Prozesse. So entsteht nicht nur eine neue Form der Kooperation von Maschinen und Maschinenteilen untereinander, sondern auch der Maschinen mit den Menschen. Aber nicht nur in der Fabrik, auch in den Wertschöpfungsnetzwerken werden die CPS und CPPS zu einer Autonomisierung der Teilprozesse beitragen. Dies unterstützt sowohl die kurz-fristige Flexibilität wie auch die mittelfristige Wandelbarkeit in der Reaktion auf die immer kürzer und heftiger werdenden äußeren Einflüsse und verbessert damit die Resilienz der Produktion. Die Realisierung von Industrie 4.0 erfolgt gemäß den Umsetzungsempfehlungen 2  des Arbeits- kreises „Industrie 4.0“ der Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft mit einer dualen Strate-gie: Vorhandene Basistechnologien und Erfahrungen sollen auf die Besonderheiten der Pro-duktionstechnik angepasst und Lösungen für neue Standorte und neue Märkte erforscht und entwickelt werden. Es soll dabei auf drei Merkmale fokussiert werden: ■ ■ Horizontale Integration: echtzeitoptimierte Ad-hoc-Wertschöpfungsnetzwerke ■ ■ Vertikale Integration: Geschäftsprozesse und technische Prozesse ■ ■ Durchgängigkeit des Engineerings über den gesamten Lebenszyklus Aufgrund der mittlerweile hohen Anzahl informationstechnischer Lösungen hat sich als wesentli-ches Problem in vielen Branchen ein immer höherer, oft wirtschaftlich nur schwer zu vertretender Aufwand bei Wartung, Pflege, Änderungen und Neuimplementierungen ergeben. Werkzeuge mit den unterschiedlichsten Datenmodellen, unzähligen Schnittstellenprotokollen und Versionen führen zwangsläufig zu schwindender Transparenz und damit zu immer größeren Problemen bei der Stabilität der Gesamtsysteme. Die Lösung kann allerdings nicht darin bestehen, ein weltübergreifendes einheitliches Datenmodell oder vereinheitlichte Schnittstellen zu verordnen. Es muss eine Lösung entwickelt werden, die einerseits größtmöglichen Entwicklungsspielraum gewährt und andererseits die geschilderten Probleme verringert. Ein erfolgversprechendes  2  Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 – Ergebnisbericht der Plattform Industrie 4.0, April 2015. 10    NORMUNGS-ROADMAP

Konzept hierfür ist die service-orientierte Architektur, in der die geschilderte regelbasierte und situationsgesteuerte Kooperation von Maschinen und Menschen organisiert ist. 2.5  Normung und Standardisierung als Innovationstreiber Normen und Standards schaffen eine sichere Grundlage für die technische Beschaffung, stellen die Interoperabilität im Anwendungsfall sicher, schützen Umwelt, Anlagen und Verbraucher durch einheitliche Sicherheitsnormen, sind eine zukunftssichere Grundlage für die Produktent-wicklung und unterstützen die Kommunikation unter allen Beteiligten durch einheitliche Begriffe und Konzepte. Für das Gelingen des Zukunftsprojekts Industrie 4.0 ist die Normung und Standardisierung von zentraler Bedeutung. Industrie 4.0 erfordert eine nie dagewesene Integration der Systeme über Domänengrenzen, Hierarchiegrenzen und Lebenszyklusphasen hinweg. Dies ist nur auf der Grundlage von konsensbasierten Normen und Standards möglich. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschung, Industrie und der Normung und Standardisierung ist erforderlich, um die notwendigen Voraussetzungen für eine durchgreifende Innovation zu schaffen: methodische Fundierung und Funktionalität, Stabilität und Investitionssicherheit, Praxistauglichkeit und Markt-relevanz. Die Normungsarbeit ist eine Gemeinschaftsaufgabe, die in Selbstverwaltung von den interes-sierten Kreisen (Anwender, Arbeitsschutz, Gewerkschaften, öffentliche Hand, regelsetzende Institutionen, sonstige Nicht-Regierungsorganisationen, Umweltschutz, Verbraucherschutz, Wirt-schaft, Wissenschaft und Forschung), deren Experten und den Mitarbeitern von DIN und DKE erfüllt wird. Die Anwendung von Normen ist freiwillig; es sei denn, sie werden in Gesetzesbezug genommen. Ausgangspunkt ist ein Bedarf aus den Reihen der interessierten Kreise. Dabei steht es den interessierten Kreisen frei, sich an der Erarbeitung zu beteiligen bzw. in der Umfragephase ihre Stellungnahme abzugeben. Daher stehen Entwürfe von Normen frei zugänglich zur Verfügung. Normen und Standards werden einhergehend mit dem zunehmenden weltweiten Handel vor-rangig international oder europäisch erarbeitet. Dafür wurden diverse Verträge zwischen den  Normungsorganisationen der verschiedenen Ebenen abgeschlossen. Bei neuen Themen wird geprüft, ob der Normungsgegenstand für die europäische oder internationale Normung in  Betracht kommt. Normung ist ein konsensbasierter Prozess, bei dem ein allgemein anerkanntes Dokument erar-beitet wird, welches Festlegungen für allgemeine und wiederkehrende Anwendungen enthält. Die verschiedenen Dokumente, die bei DIN und DKE erstellt werden, lassen sich nach dem Grad des Konsens unterscheiden. Eine Norm (DIN, DIN EN, DIN EN ISO, DIN ISO, DIN EN IEC) wird  DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   11

nach dem Konsensprinzip unter Einbeziehung aller interessierten Kreise erarbeitet. Dahingegen ist bei einem Standard (DIN SPEC, CWA, PAS, VDE-Anwendungsregel) ein Konsens und die Beteiligung aller interessierten Kreise nicht zwingend erforderlich. Eine DIN SPEC oder VDE-An-wendungsregel kann daher innerhalb weniger Monate unkompliziert in kleinen Arbeitsgruppen erarbeitet werden. Sie fördert den Austausch mit anderen Marktteilnehmern und stellt sicher, dass keine Kollision mit bestehenden Normen auftritt. Die Entwicklung eines normativen Dokuments erfolgt in Arbeitsausschüssen, die jeweils für die Bearbeitung definierter Normungsprojekte verantwortlich sind. Innerhalb des Arbeitsausschus-ses wird ein Norm-Entwurf erstellt, der für zwei Monate (bei DIN-Normen bis zu vier Monate) online im Normen-Entwurfsportal 3  oder als Norm-Entwurf beim Beuth Verlag 4  erhältlich ist und  kommentiert werden kann. Dies stellt im Prozess die Einbeziehung der breiten Öffentlichkeit sicher. Nach dem Ende der Einspruchsfrist werden die Einsprüche durch den Arbeitsausschuss behandelt, das Manuskript ggf. entsprechend angepasst und als Norm verabschiedet. Die Norm wird in das Deutsche Normenwerk aufgenommen und veröffentlicht. Die Entwicklung von Normen und Standards findet auf unterschiedlichen Ebenen (national,  europäisch, international) statt. Zum besseren Verständnis wird nachstehend ein Überblick über die Normungs- und Standardisierungsorganisationen und deren Zusammenwirken gegeben (siehe Abbildung). 3 Siehe  www.din.de/de/mitwirken/norm-entwurfs-portal . 4 Siehe  www.beuth.de  und  www.vde-verlag.de . Abbildung 1: Nationale, europäische  und internationale Normungs-ebenen 12    NORMUNGS-ROADMAP

In Deutschland ist DIN Deutsches Institut für Normung e. V. seit 1975 vertraglich die zuständige Normungsorganisation der Bundesrepublik Deutschland und vertritt die deutschen Interessen als Mitglied bei CEN (Comité Européen de Normalisation, Europäische Organisation für Nor-mung) und ISO (International Organization for Standardization, Internationale Organisation für Normung) in der europäischen und internationalen Normung.  Die DKE nimmt die Interessen der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik auf dem Gebiet der internationalen und regionalen elektrotechnischen Normungsarbeit wahr und wird vom VDE getragen. Sie vertritt somit die deutschen Interessen sowohl bei der CENELEC als auch in der IEC. Heute ist die Normungsarbeit zu fast 90 % europäisch und international ausgerichtet, wobei  DIN und DKE den gesamten Prozess der Normung auf nationaler Ebene organisieren und über die entsprechenden nationalen Gremien die deutsche Beteiligung auf europäischer und inter-nationaler Ebene sicherstellen. Neben den zwischenstaatlich anerkannten Normungsinstituten existieren weltweit weitere Orga-nisationen, welche sich mit Standards oder Empfehlungen beschäftigen, die teilweise als Quasi-Standard bezeichnet werden. Diese können als Vorstufe und Basis einer DIN SPEC dienen und damit in die Normungsarbeit einfließen. 2.6  Der Weg zu Normen und Standards Die Erstellung konsensbasierter Normen kann auf unterschiedlichen Wegen erfolgen. Ausgangs-punkt ist die Feststellung eines bestimmten Normungsbedarfs. Dieser ergibt sich durch Rück-meldungen aus der praktischen Anwendung, durch das Entstehen von neuen Technologien, aus Forschungsergebnissen oder aus regulatorischen Vorgaben. Betrachtet man den Weg zu einer internationalen Norm (ISO, IEC), dann kann man drei typische Routen unterscheiden: 1.  Die direkte Festlegung innerhalb der zuständigen Normungsgremien. In diesem Fall werden  die zu normenden Festlegungen innerhalb des zuständigen internationalen und der nationa-len Spiegelgremien erarbeitet und entwickelt. Ein Beispiel ist die Entwicklung der IEC 61131-3 „Speicherprogrammierbare Steuerungen“ in IEC/SC 65B/WG 7 und in Deutschland in DKE/AK 962.0.3 „SPS Sprachen“. 2.  Die direkte Übernahme von Konsortialstandards:  In diesem Fall wird der Konsortialstandard innerhalb eines Konsortiums erarbeitet und dann weitgehend unverändert in eine DIN SPEC oder Norm übernommen. Beispiele sind z. B. die Übernahmen der Batch-Control-Spezifikation ISA S 88 (ISA) in IEC 61512, der OPC-UA-Spezifikation in IEC 62541, der Prolist-Spezifikation in IEC 61987 und RAMI4.0 in die DIN SPEC 91345. DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   13

3.  Die konsensbasierte Entwicklung in nationalen Gremien mit anschließender  Weiterentwicklung in den zuständigen Normungsgremien: In diesem Fall werden die grundlegenden Festlegungen in den Fachverbänden oder  DIN-Gremien und DKE-Gremien vorbereitet und als Richtlinie oder nationaler Standard  (DIN SPEC, VDE Anwendungsregel) veröffentlicht und dann in einem zweiten Schritt von den zuständigen Normungsgremien zu internationalen Normen weiterentwickelt. Die Normungsorganisationen stellen sicher, dass alle interessierten Kreise über die Inhalte und die geplanten Vorgehensweisen informiert werden und der Normungsprozess konsensbasiert erfolgt. Zudem nehmen die Normungsgremien bei der Analyse der bestehenden Normenland-schaft sowie der Initiierung und Koordinierung von Normungsvorhaben in strategisch wichtigen Bereichen eine wichtige Rolle ein. Im nationalen Umfeld gibt es eine Reihe von relevanten Fachverbänden, die entsprechende Festlegungen und Konsortialstandards veröffentlichen. In vielen Fällen sind die Fachverbände so breit aufgestellt und intern konsensbasiert organisiert, dass ihre Veröffentlichungen als gemein-same Meinung der entsprechenden Fachgemeinde verstanden werden können und damit eine besonders sichere und stabile Grundlage sowohl für den weiteren Normungsprozess als auch für die sofortige industrielle Nutzung darstellen. Von einer konsensbasierten Vorgehensweise soll hier gesprochen werden, wenn folgende Voraussetzungen erfüllt sind: ■ ■ Die Ausarbeitung der Standards erfolgt in Gremien, in denen Experten mitarbeiten. Die Mitgliedschaft in einer Organisation ist nicht Voraussetzung. Muss die Anzahl der Mitarbeiter begrenzt werden, erfolgt die Auswahl nach einem transparenten und nicht diskriminieren-den Verfahren. ■ ■ Die Ergebnisse des Gremiums werden in der Regel frühzeitig als Entwürfe (Draft for com-ment) veröffentlicht. Sie können von jedermann unabhängig von der Mitgliedschaft in einer Organisation bezogen und kommentiert werden. ■ ■ Vor einer Veröffentlichung als Standard gibt es ein Einspruchsverfahren, bei dem jedermann einen Einspruch formulieren kann. Über die Berücksichtigung des Einspruchs entscheidet das Gremium in offener Diskussion. ■ ■ Der beschlossene Standard wird veröffentlicht und kann von allen Interessierten unabhängig von der Mitgliedschaft in einer Organisation bezogen werden. Mit konsensbasierten Standards lässt sich zeitnah eine solide Standardisierungsgrundlage für die Entwicklungsprozesse in den Unternehmen bereitstellen. Diese Standards sind dann ein guter Ausgangspunkt für konsensbasierte Normen. Weiterführende Informationen rund um die Normung finden Sie in der Broschüre „1x1 der Normung“. 5 5  http://www.din.de/blob/69886/5bd30d4f89c483b829994f52f57d8ac2/kleines-1x1-der-normung-neu- data.pdf) 14    NORMUNGS-ROADMAP

2.7  Entwicklungsbegleitende Normung Aus einem zeitlichen Nacheinander von wissenschaftlicher Erkenntnis und industrieller Anwen-dung wird heute mehr und mehr ein paralleler Prozess, weil Technologie- und Dienstleistungsan-bieter schon während der laufenden Entwicklungen auf Anforderungen aus der Praxis reagieren müssen. Um dieser wirtschaftlichen Entwicklung Rechnung zu tragen, setzt die Entwicklungs-begleitende Normung (EBN) bei DIN und DKE bereits in der F&E-Phase an. 6 Normen und Standards stellen ein wirkungsvolles Instrument dar, um Forschungsergebnisse schnell und anwenderfreundlich aus der Forschung in die Praxis zu überführen und somit einen schnellen Marktzugang von Innovationen zu fördern. Sie sichern damit eine breit akzeptierte Umsetzung neuer Konzepte und Technologien in die industrielle Praxis, schaffen Vertrauen bei Herstellern und Anwendern und bieten die notwendige Investitionssicherheit. Die Entwicklungsbegleitende Normung leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur Verwertung der Forschungsergebnisse. Sie trägt maßgeblich zur Dynamisierung der traditionellen Normung bei und umfasst alle Aktivitäten, die darauf abzielen, das Standardisierungspotenzial von strate-gischen, grundlegend innovativen Produkten und Dienstleistungen, Systemen und Basistechno-logien so frühzeitig wie möglich zu erkennen.  Innovative Themen und Forschungsergebnisse können auf diese Weise auf breiter Linie bekannt und nutzbar gemacht werden. Der Wissens- und Technologietransfer insbesondere in Technolo-giefeldern mit hohem Innovationsgrad wird so gefördert und beschleunigt. 6  www.din.de/go/partner-in-forschungsprojekten  und  www.dke.de/de/std/Seiten/default.aspx DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   15 Abbildung 2:Innovation durch Normung  und Standardisierung

Bei Forschungsprojekten, insbesondere wenn mit öffentlichen Mitteln gefördert wird, steht die effektive, wirtschaftliche Verwertbarkeit der Ergebnisse zunehmend im Vordergrund. For-schungsvorhaben müssen daher ganzheitlich ausgerichtet sein. Um den Markttransfer und die Verbreitung innovativer Ergebnisse aus der Forschung und Entwicklung optimal zu unterstützen, sollten bereits in der Phase der Beantragung von Forschungsprojekten Normungs- und Standar-disierungsaktivitäten Berücksichtigung finden.  Den Fördermittelgebern wird daher empfohlen, in den Ausschreibungstexten Normungs- und Standardisierungsaspekte aufzunehmen und so die Initiierung von Normungs- und Standardi-sierungsarbeiten bereits im Rahmen von Forschungsprojekten zu lancieren.  DIN und DKE können sowohl in nationalen als auch in europäischen und internationalen For-schungsprojekten als Projektpartner eingebunden werden. Durch die Beteiligung von DIN und DKE in Konsortien wird die frühzeitige Berücksichtigung von Normung und Standardisierung und somit die Verwertung der Forschungsergebnisse sichergestellt. Nationale Forschungsförderung Im Rahmen der nationalen Forschungsförderung sind DIN 7  und DKE 8  bereits in zahlreichen Pro- jekten und Ausschreibungen aktiv, die durch die öffentliche Hand, wie z. B. das Bundesministe-rium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), gefördert werden. Im Kontext von Industrie 4.0 sind beispielsweise zu nennen: ProSense:Ziel des vom BMBF geförderten Projektes „ProSense“ ist die Entwicklung einer anforderungsge-rechten Produktionssteuerung auf Basis kybernetischer Unterstützungssysteme und intelligenter Sensorik. Um auf dynamische Marktprozesse reagieren zu können und gleichzeitig robuste Pro-duktionsprozesse sicherzustellen, bedarf es einer modularen IT-Struktur, die hochauflösende, echtzeitfähige Daten des Produktionsprozesses zur Entscheidungsunterstützung des einzelnen Mitarbeiters verarbeiten und aufbereiten kann. Mittels dieser hochauflösenden Daten aus der Produktion und einer intelligenten Visualisierung werden Menschen optimal bei Entscheidungen zur Planung und Steuerung der Produktion unterstützt. Die Forschungsergebnisse fließen in Form der DIN SPEC 91329 „Erweiterung des EPCIS-Ereignismodells um aggregierte Produkti-onsereignisse zur Verwendung in betrieblichen Informationssystemen“ in die Standardisierung ein. APPsist:Ziel des vom BMWi geförderten Projektes „APPsist“ ist die Entwicklung, Validierung und exem-plarische Implementierung einer ganzheitlichen und in cyber-physischen Produktionssystemen  7  www.din.de/de/forschung-und-innovation/partner-in-forschungsprojekten/industrie-4-0 8  http://www.vde.com/de/Technik/Industrie40/Seiten/default.aspx 16    NORMUNGS-ROADMAP

integrierten Software-Lösung unter Berücksichtigung der soziotechnischen Gestaltungspers-pektive ab. Die APPsist-Lösung soll intelligente, kooperative und selbstorganisierte Interaktionen zwischen Mitarbeitern und technischen Operationssystemen entlang der Wertschöpfungskette ermöglichen und transparent machen. Die Forschungsergebnisse werden in die Normung und Standardisierung überführt.  POLAR:Das Ziel des vom BMBF geförderten Projektes „POLAR“ ist die Entwicklung einer standardisier-ten Kommunikation zwischen Produktionsanlagen, Energie- und Lastmanagement im produ-zierenden Gewerbe. Damit soll durch die Kombination von Systemen zum Datenaustausch und entsprechender Energiemanagementsoftware ein industrielles Lastmanagement ermöglicht werden. Um die Verbreitung und den Transfer der Projektergebnisse zu unterstützen, werden die Erkenntnisse aus dem Projekt in die DIN SPEC 91327 „Referenzarchitektur eines empfehlungs-basierten Lastmanagementsystems für die Industrie“ überführt. Interoperabilität für I4.0-Systeme basierend auf Standards der Automation:Hauptziel des INS-Vorhabens ist es, die Lösungen im Rahmen der Initiative Industrie 4.0 auf die Basis der existierenden Normen und Standards im Bereich der Automation zu setzen und diese so weiterzuentwickeln, dass in evolutionären Schritten eine Investitionssicherheit für die Stake-holder geschaffen werden kann. Wesentliche Schwerpunkte sind:  ■ ■ Schaffung der Integrationsfähigkeit zwischen industriellen Kommunikationssystemen und dem IP-basierten Internet der Dinge und Dienste  Ú   Interoperabilität auf der Ebene der Kommunikationsprotokolle und -dienste mit dem  Schwerpunkt „Definition des Quality of Service (QoS)“ ■ ■ Durchgängiger Informationsfluss zwischen den Geräten und Komponenten, der Produktion und deren Akteuren  Ú   Interoperabilität durch semantische Modelle und Methoden mit dem Schwerpunkt der  Definition der Semantik auf der Basis von Merkmalsystemen  ■ ■ Der Lebenszyklus der Produktionsmittel wird sich bei schrittweiser Umsetzung des Industrie-4.0-Konzepts hin zu mehr Flexibilität und Veränderbarkeit entwickeln  Ú   Interoperabilität zwischen Geräten und Komponenten entlang des Lebenszyklus von der  Planung bis zum Betrieb und der Instandhaltung mit dem Schwerpunkt der Definition der Semantik auf der Basis von Merkmalsystemen. AUTONOMIK für Industrie 4.0:Mit dem Technologieprogramm AUTONOMIK für Industrie 4.0 sollen modernste I&K-Technologi-en mit der industriellen Produktion unter Nutzung von Innovationspotenzialen verzahnt und die Entwicklung innovativer Produkte und Dienste beschleunigt werden. Dazu wurde die Normungs-thematik als Querschnittsthema Normung und Standardisierung innerhalb der Begleitforschung des Programms AUTONOMIK für Industrie 4.0 implementiert. Im Zuge des programmbegleiten-den Serviceangebots wird das Thema Normung und Standardisierung vertieft, um eine schnelle Umsetzung in die industrielle Praxis zu gewährleisten.  DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   17

Um die rechtlichen Risiken der digitalen Produktion möglichst gering zu halten, hat die Begleit-forschung des Technologieprogramms eine Darstellung der rechtlichen Rahmenbedingungen für Industrie 4.0 erstellt. Dieses Modell soll juristischen Laien die Einordnung konkreter juristischer Risikobereiche, Schädigungen und Gefährdungen über den gesamten, vernetzten Wertschöp-fungsprozess ermöglichen. 9 BZKI für Industrie 4.0:In der zukünftigen Industriewelt, die unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ diskutiert wird, ist die drahtlose Kommunikation zwischen verteilten Systemen unverzichtbar. Um die Regelung kom-plexer Prozesse zu ermöglichen, muss eine extrem geringe Latenz mit geringem Jitter erreicht werden. Gleichzeitig ist eine hohe Zuverlässigkeit der Kommunikation bei gleichzeitig hoher  Gerätedichte sicherzustellen. Um hohe Datenraten bei extrem geringer Latenz sicherzustellen,  sind zukünftige Einsatzmöglichkeiten, wie die haptische Mensch-Maschine-Schnittstelle beziehungsweise „Augmented Reality“ nur mit einer neuen Funktechnologie möglich. Das Forschungsvorhaben ZDKI (Zuverlässige Drahtlose Kommunikation in der Industrie) unter dem Namen „INDUSTRIALRADIO.DE“ setzt in den Limitierungen an und wird mittels neuartiger Funk-technologien die Echtzeit-Einsatzmöglichkeiten sicherstellen. Acht eigenständige Forschungs-konsortien aus Industrie und Wissenschaft beschäftigen sich mit dieser Problemstellung, an-gelehnt an unterschiedliche Anwendungsfälle aus der Industriepraxis. Die acht Projekte werden von der Begleitforschung BZKI koordiniert, um die in den Projekten erzielten Erkenntnisse zu bündeln und für die Standardisierung zusammenzuführen.  Europäische Forschungsförderung Normung und Standardisierung ist in der Welt von Forschung und Entwicklung nicht nur auf nationaler Ebene von immer größerer Bedeutung. Auch die Europäische Kommission hat diese erkannt und integriert daher zunehmend Anforderungen an Normung und Standardisierung in ihren Ausschreibungstexten. Deshalb ist DIN auch in der vielfältigen Themenwelt von Horizon 2020, dem Rahmenprogramm der Europäischen Union zur Förderung von Forschung und Innovation, zu Hause. Ebenso wie in den vorangegangenen europäischen Forschungsrahmen-programmen. Als Beispiel ist hier zu nennen: EASE-R 3 : Das europäische Forschungsprojekt EASE-R 3  (Integrated framework for a cost-effective and  ease of Repair, Renovation and Reuse of machine tools within modern factory) entwickelt ein neuartiges, integriertes Bezugssystems zur kosteneffektiven und einfachen Instandhaltung in der maschinellen Fertigung. Das entwickelte Bezugssystem berücksichtigt den gesamten Lebenszyklus der Werkzeugmaschine (vom Design bis zum operativen Einsatz) und bildet auch den Umbau sowie die Wiederverwendung von Werkzeugmaschinen in der modernen Fabrik ab. Das innovative Bezugssystem unterstützt Anwender u. a. bei der Frage, wie man die beste und  9  www.ju-rami.com 18    NORMUNGS-ROADMAP

kostengünstigste Instandhaltungsstrategie maßgeschneidert für eine Reihe von Maschinenteilen/Maschinen der Fabrik zusammenstellt. Die Forschungsergebnisse werden derzeit in die Stan-dardisierung auf internationaler Ebene eingebracht. DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   19

Ziel dieses Dokuments ist der Entwurf einer strategischen, technisch orientierten Roadmap, welche die Anforderungen an Normen und Standards für Industrie 4.0 unter besonderer Berück-sichtigung der Handlungsempfehlungen der Forschungsunion Wirtschaft – Wissenschaft sowie der entsprechenden BMWi- und BMBF-Fördermaßnahmen darstellt, notwendige Handlungs-felder aufzeigt und entsprechende Empfehlungen abgibt. Zudem bietet sie eine Übersicht über Normen und Standards in diesem Umfeld in Zusammenarbeit mit der Plattform Industrie 4.0. Gemäß der deutschen Normungsstrategie 10  wird dabei unter Normung (engl. de jure standard)  die vollkonsensbasierte Erarbeitung von Regeln, Leitlinien und Merkmalen für Tätigkeiten zur allgemeinen oder wiederkehrenden Anwendung durch eine anerkannte Organisation verstan-den. Unter Standardisierung wird in der deutschen Normungsstrategie der Erarbeitungsprozess von Standards bezeichnet. National und international gibt es beispielsweise unterschiedliche Dokumentenformen wie etwa die DIN SPEC (DIN-Standard), die VDE-Anwendungsregel, PAS (Publicly Available Specification), Technische Spezifikation (TS), CWA (CEN Workshop Agree-ment), IWA (International Workshop Agreement), ITA (Industry Technical Agreement) oder TR (Technical Report). Die Normungs-Roadmap soll Bestandsaufnahme und Mittel der Kommunikation zwischen den beteiligten Akteuren aus verschiedenen technologischen Sektoren wie der Automatisierungs-technik, Informations- und Kommunikationstechnik und der Produktionstechnik sein. In den folgenden Kapiteln werden aufeinander aufbauend dargestellt: Eine Beschreibung des aktuellen Status in der Normung und Standardisierung zum Thema Industrie 4.0, eine Analyse des derzeit erkennbaren Normungsbedarfs sowie konkrete Handlungsempfehlungen für die Entwicklung weiterer Normen und Standards in den einzelnen Themenfeldern. In der Normungs-Roadmap wird bewusst auf eine Priorisierung verzichtet. Die umsetzenden Gremien werden gebeten, die Empfehlungen in ihre Arbeitsprogramme aufzunehmen.  Die Normungs-Roadmap soll auf Basis neuer Erkenntnisse – beispielsweise aus den For-schungsprojekten und der Arbeit in den Normungsgremien – regelmäßig weiterentwickelt werden. Daher besteht auch nach der Veröffentlichung weiterhin die Möglichkeit, sich mit Kommentaren und Mitarbeit in der Normung an diesem Prozess zu beteiligen. 11 10  Deutsche Normungsstrategie:  www.din.de/go/deutsche-normungsstrategie 11  Ihren Ansprechpartner für die Normungs-Roadmap und für alle Fragen rund um Normung und Standardi- sierung finden Sie auf  www.din.de/go/industrie4-0  und  www.dke.de/de/std/Industrie40/Seiten/default.aspx 20    NORMUNGS-ROADMAP 3  ZIELE DER NORMUNGS-    ROADMAP INDUSTRIE 4.0

4.1    Zusammenarbeit der Normungs- und     Standardisierungsgremien In Deutschland wurde bereits 2013 das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 gestartet. Schnell hat sich die Bedeutung der Normung und Standardisierung im Kontext von Industrie 4.0 verdeut-licht. Bereits im November 2013 wurde deshalb die erste Ausgabe der Normungs-Roadmap Industrie 4.0 veröffentlicht. Neben der frühzeitigen Identifizierung von zukünftigen Normungs- und Standardisierungsbedarfen stellt die Gestaltung der Zusammenarbeit der verschiedenen  Interessenkreise eine zentrale Aufgabe dar.  4.1.1   DIN/DKE-Steuerkreis  Industrie 4.0 Mit der Gründung des DIN/DKE-Steuerkreises konnte ein wichtiger Grundstein gelegt werden, um die Wirtschaft und Wissenschaft zu unterstützen und das Thema Industrie 4.0 effizient und ganzheitlich zu bearbeiten. Die wesentliche Aufgabe des Steuerkreises ist es, das Thema Indus-trie 4.0 aus Sicht der Normung strategisch, konzeptionell und organisatorisch weiterzuentwi-ckeln. Der Steuerkreis identifiziert konkrete Normungsbedarfe, koordiniert deren Umsetzung und treibt grundsätzliche Konzepte voran. Darüber hinaus hat er drei Unterarbeitskreise eingerichtet, die sich speziellen gremienübergreifenden Themen zu Industrie 4.0 (siehe Abbildung) widmen. Die Arbeitsergebnisse des Steuerkreises bringen DIN und DKE in die Plattform Industrie 4.0 ein. DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   21 DIN/DKE-Steuerkreis Industrie 4.0 Deutsche Normungs-Roadmap Funk I4.0 4  DAS AKTUELLE UMFELD Abbildung 3:Der DIN/DKE-Steuerkreis  und seine Arbeitskreise Use Cases

22    NORMUNGS-ROADMAP 4.1.2  Plattform Industrie 4.0 Die Bundesministerien für Wirtschaft und Energie (BMWi) sowie für Bildung und Forschung (BMBF) haben auf der Hannover Messe Industrie 2015 den Startschuss zur Gründung der Platt-form Industrie 4.0 bekannt gegeben und deren Leitung übernommen. Damit wurden die Arbeiten der Verbändeplattform Industrie 4.0 des VDMA, ZVEI und BITKOM an die Plattform Industrie 4.0 übertragen und das Thema auf eine breitere politische und gesellschaftliche Basis gestellt.  Die Plattform Industrie 4.0 hat ihre inhaltlichen Schwerpunkte in den fünf Arbeitsgruppen: Refe-renzarchitektur, Normung und Standardisierung; Forschung und Innovation; Sicherheit vernetz-ter Systeme; Rechtliche Rahmenbedingungen sowie Arbeit, Aus-/Weiterbildung. DIN und DKE sind in der Arbeitsgruppe „Referenzarchitektur, Normung und Standardisierung“ vertreten und bringen sich dort aktiv in die Diskussion rund um das Thema Normung und Standardisierung ein. Erste Arbeitsergebnisse der Verbändeplattform Industrie 4.0 konnten bereits der Standar-disierung bei DIN zugeführt werden. Zu nennen ist hier bspw. das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0), welches als DIN SPEC 91345 voraussichtlich Anfang 2016 sowohl in deutscher als auch in englischer Sprache veröffentlicht und in die internationale Normung einge-bracht wird. 4.1.3  Zusammenarbeit auf internationaler Ebene Der zentrale Stellenwert der Normung und Standardisierung für die Digitalisierung der indust-riellen Produktion manifestiert sich inzwischen auch außerhalb Deutschlands in einer Vielzahl von Aktivitäten. Konkrete Normungs- und Standardisierungsinitiativen gibt es etwa bei ISO, IEC, ISO/IEC JTC 1 (ISO/IEC-Gemeinschaftskomitee für Informationstechnik), W3C (World Wide Web Consortium), ITU-T und IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), aber auch Initia-tiven wie das Industrial Internet Consortium (IIC). Für die global agierende und exportorientierte deutsche Industrie ist die Festlegung von tech-nischen Anforderungen in global gültigen Normungssystemen von besonderer Bedeutung. Insbesondere die Bedeutung der internationalen, konsensorientierten Normung wird immer wieder durch verschiedene Fachkreise betont. Ziel muss es sein, Schritt für Schritt alle wesent-lichen Forderungen für die einheitliche technische Funktion und Anwendbarkeit in internatio-nalen Normen zu verankern. Nur eine übergreifend koordinierte, europäisch und international ausgerichtete Standardisierung kann den neuen Konzepten und Technologien der Industrie 4.0 zum Durchbruch verhelfen. Über DIN und DKE erhält die deutsche Wissenschaft und Wirtschaft Zugang zur und Einfluss auf die europäische und internationale Normung.  International besteht insbesondere in Ländern wie China, USA, Korea oder Japan großes Inter-esse. Auf dieser Grundlage wurde bei der Sitzung des China-Deutschland Joint Committee für Normung und Standardisierung im Mai 2015 eine neue Arbeitsgruppe für Industrie 4.0 (Intelligent Manufacturing) gegründet. 

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   23 ISO-Strategiegruppe zu Industrie 4.0Um die Vision von Industrie 4.0 seitens ISO bestmöglich zu unterstützen und das Thema Nor­mung und Standardisierung übergreifend und gebündelt zu bearbeiten, hat DIN eine Strategie­gruppe bei ISO zu Industrie 4.0 (ISO/SAG Industry 4.0/Smart Manufacturing) unter deutscher Leitung initiiert. 12 Ziel ist es, den Beitrag von ISO zu organisieren und so ein gemeinsames Vorgehen insbeson­dere mit IEC und ITU­T zu unterstützen. Im Fokus der Strategiegruppe stehen dabei folgende Aufgaben:  ■ ■ Strategische und konzeptionelle Entwicklung des Themas Industrie 4.0 bei ISO ■ ■ Identifikation von fehlenden Normen und Standards ■ ■ Erarbeitung von Umsetzungsstrategien und Empfehlungen für Industrie 4.0 ■ ■ Koordinierung der Normungs­ und Standardisierungsaktivitäten auf internationaler Ebene ■ ■ Realisierung einer frühzeitigen, gremien­ und organisationsübergreifenden Abstimmung ■ ■ Zusammenarbeit mit weiteren Organisationen auf nationaler, europäischer und internationa­ler Ebene, wobei ein großer Wert auf die Zusammenarbeit mit IEC und ITU­T gelegt wird. Der Ergebnisbericht ist für September 2016 geplant.  SMB Strategic Group 8, Industry 4.0 Smart ManufacturingUm die Vision von Industrie 4.0 seitens IEC bestmöglich zu unterstützen und das Thema Nor­mung und Standardisierung übergreifend und gebündelt zu bearbeiten, hat das IEC SMB im Mai 2014 eine Strategiegruppe SG 8 Industry 4.0 Smart Manufacturing initiiert (siehe SMB/5332/R). Ziel der IEC SG 8 ist es, bis Juni 2016 dem IEC SMB zu empfehlen, mit welchen Mitteln das Thema Industrie 4.0 bestmöglich durch die Normung unterstützt werden kann. Grundlage für die Arbeiten innerhalb der IEC SG 8 sind die Ergebnisse der Plattform Industrie 4.0 sowie die Inhalte der Normungs­Roadmap Industrie 4.0. Insbesondere die DIN SPEC 91345 „Referenzarchitek­turmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0)“ sowie die I40­Komponente stellen inhaltlich die Weichen der Empfehlungen an das IEC SMB. Die IEC SG 8 hat bisher Folgendes erreicht: ■ ■ Formierung der SG 8 mit breiter Teilnahme von nationalen Komitees, die zum Teil Experten von großen Firmen der industriellen Automation entsendeten. ■ ■ Liaison mit  ■ z ISO/IEC JTC 1 WG 10  ■ z IEEE P2413 ■ z ISO SAG Industry 4.0/Smart manufacturing ■ z ISO TC 184 12  Weiterführende Informationen finden Sie unter:  www.din.de/de/forschung­und­innovation/industrie4­0/ arbeitskreise .

24    NORMUNGS-ROADMAP ■ ■ Erster Bericht an das IEC SMB (siehe SMB/5584/R) mit den Entscheidungen:  ■ z Empfehlung, eine Normenlandkarte (standardisation map) für Industrie 4.0/Smart manu-facturing elektronisch zu beschreiben. Die Normenlandkarte wird ein im Vergleich zum Smart Grid Mapping Tool ( http://smartgridstandardsmap.com ) äquivalentes elektroni- sches Werkzeug darstellen. ■ z Anfrage des IEC an das ITU/R hinsichtlich des Funkspektrums für Industrie 4.0/Smart manufacturing. ■ z Langzeitfinanzierung der Wartung der Datenbank zur Merkmalsklassifikation „common data dictionary (CDD)“ und der dazugehörigen Software (PARCEL MAKER™ for the IEC 62656).  ■ z Empfehlung an die TCs, das CDD verstärkt entsprechend IEC 61360 zu füllen und zu nutzen. So können Merkmalsklassifikationen standardisiert in der Verwaltungsschale der I40-Komponente beschrieben werden. Ganzheitlich wird mit dem ersten Bericht an das IEC SMB das Ziel verfolgt, Industrie 4.0 aus Sicht der Normung und Standardisierung handhabbar zu machen. Die Empfehlung für die Normenlandkarte Industrie 4.0/Smart Manufacturing stellt das zentrale Werkzeug dar. Um dies im breiten Konsens auch über das IEC hinaustragen zu können, sind die o. g. Liaisons mit den Standardisierungsorganisationen ISO und IEEE wichtige Ergebnisse. Nur so kann die Akzeptanz von Industrie 4.0 auch in der Breite getragen werden. 4.2    Normung und Standardisierung in der     Automatisierungstechnik Wichtige Fachverbände und Standardisierungsorgane für die Standardisierung und die  Erstellung von Normen im nationalen Umfeld sind z. B.: ■ ■ DIN (DIN-Norm, DIN SPEC, DIN-Fachbericht, DIN-Vornorm)  ■ ■ DKE (DIN-Fachbericht und DIN-Vornorm) ■ ■ VDI-GMA (VDI/VDE-Richtlinie) ■ ■ VDMA (VDMA-Einheitsblatt) ■ ■ NAMUR (NAMUR-Empfehlung) Für Fragestellungen der Vorgehensweise und organisatorische Regelungen eignen sich auch Leitfäden wie z. B.: ■ ■ BITKOM-Leitfaden (BITKOM) 13 ■ ■ ZVEI-Leitfaden (ZVEI) 14 13  https://www.bitkom.org/Themen/Branchen/Industrie-40/index.jsp 14  http://www.zvei.org/Verband/Publikationen/Seiten/ZVEI-Leitfaden-Industrie-Services.aspx

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   25 Die hinter diesen Fachorganen stehenden Fachkreise sind mit eingespielten Expertenteams besetzt, die eine schnelle und qualitativ hochwertige Ausarbeitung von Normen und Standards garantieren. Typischerweise ist das freie Zeitkontingent der in den Gremien mitarbeitenden, erfahrenen Experten begrenzt. Daher sollten die Vorhaben priorisiert und organisiert werden bis zur Einbringung in die internationale Normung. Die Themenbereiche der Automatisierungstechnik werden weitestgehend durch den Aufgaben-bereich der internationalen Normungsgremien abgedeckt. Für die in Industrie 4.0 besonders interessanten Systemthemen sind zu nennen: ■ ■ IEC/TC 65 „Industrial-Process, measurement, control and automation“ mit seinen Unterkomitees ■ z SC 65A  „System Aspects“ ■ z SC 65B  „Measurement and control devices“ ■ z SC 65C  „Industrial networks“ ■ z SC 65E  „Devices and integration in enterprise systems“ ■ ■ ISO/TC 184 „Automation Systems and Integration“ mit seinen Unterkomitees ■ z SC 1  „Physical device control“ ■ z SC 2  „Robots and robot devices“ ■ z SC 4  „Industrial data“ ■ z SC 5  „Interoperability, integration, and architectures for enterprise systems and       automation applications“ IEC/TC 65 wird national durch die DKE im Fachbereich „Leittechnik“ (FB 9) gespiegelt, ISO/TC 184 durch den DIN-Normenausschuss Maschinenbau (NAM). Daneben gibt es noch eine Reihe von anderen Komitees in der ISO und der IEC, die sich mit verwandten und an-grenzenden Fragestellungen befassen. Durch den Aufgabenbereich des IEC/TC 65 und des ISO/TC 184 werden jedoch praktisch alle wichtigen Themenfelder der systemorientierten Automatisierungstechnik von der Feldebene über die Prozessleit- und Produktionsleitebene bis zur MES-Ebene und zur Kopplung an die Unternehmensleitebene abgedeckt. Aktuell befindet sich ein ISO-Komitee zu Robotics (Spin-Off von ISO/TC 184) in der Gründung. Die in den letzten Jahren entstandenen umfangreichen Normenreihen haben heute schon einen hohen Reifegrad erreicht und werden Schritt für Schritt weiter ausgebaut. Insgesamt ist die Organisationsstruktur vorhanden, um die aus der Initiative Industrie 4.0 er-wachsenden Erweiterungen zu organisieren. Eine wesentliche Herausforderung wird die Sicher-stellung der Interoperabilität über die Domänengrenzen hinweg, also zwischen den Systemen und Konzepten der Prozesstechnik, der Fertigungstechnik, der Logistik, dem Maschinenbau und der Informationstechnik sein. Dies erfordert eine enge Zusammenarbeit der Normungsgremien. 

26    NORMUNGS-ROADMAP 4.3    Normung und Standardisierung in der Informationstechnik In der Informationstechnik werden konsensbasierte Normen und Standards durch die Gremien des DIN-Normenausschusses Informationstechnik und Anwendungen (NIA) und sein internatio-nales Pendant, das Gemeinschaftskomitee ISO/IEC Joint Technical Committee (ISO/IEC JTC 1), entwickelt und nachhaltig vorangetrieben. Schon seit vielen Jahren wird dort eine Vielzahl von Normungsthemen der Informationstechnik behandelt, die für Industrie 4.0 eine gute Arbeits-grundlage darstellen.  In diesem Kontext stellt beispielsweise die Qualitätssicherung von Software für produktionstech-nische Anlagen ein besonders relevantes Thema dar, die eine grundlegende Voraussetzung für verlässliche, ausfallsichere Industrie-4.0-Systeme ist und u. a. durch ISO/IEC 29119 gewährleis-tet wird. Die Kommunikation zwischen Maschinen steht zweifelsohne im Fokus von Industrie 4.0. Hierfür werden entsprechende Netzwerke benötigt, die eine schnelle und sichere Kommunikati-on ermöglichen. Die Normenreihe ISO/IEC 8802 behandelt diese Thematik und legt den Grund-stein hierfür. Bei der Identifikation und dem Datenaustausch im Rahmen von Industrie 4.0 findet zudem die kontaktlose Chipkartentechnik (ISO/IEC 14443) wie NFC (Near Field Communication, ISO/IEC 13157) Anwendung. Auch das Thema Internet of Things ist eines der Fokusthemen, die in enger Verbindung mit  Industrie 4.0 stehen. Sowohl auf internationaler als auch auf nationaler Ebene wird bereits an Projekten gearbeitet. Besonders im Bereich der automatischen Identifikation und Datener-fassung (AIDC) gibt es enge Zusammenhänge zu IoT. Hervorzuheben sind dabei ISO/IEC 15459 und ISO/IEC 29161. Auf nationaler Ebene werden Vorbereitungen für ein IoT-light-Projekt  getroffen, bei dem ein Automatismus eine Verbindung von einem Objekt zum Internet herstellt. Zudem gibt es mit DIN 66277 eine Norm, durch die es möglich wird, Prozesse automatisch zu steuern. Ein weiteres relativ neues Normungsthema ist Big Data. Bei JTC 1/WG 9 werden Grundlagen zur Auswertung von unstrukturiert erhobenen Daten zur Optimierung von Produktions- und Logistik-prozessen erarbeitet (ISO/IEC 20547). Auch die Cloud spielt als neue Speichertechnologie für Industrie 4.0 eine immer gewichtigere Rolle. Die in JTC 1/SC 38 erarbeiteten Normen und Standards (ISO/IEC 19944) ermöglichen die Nutzung von Cloud-Technologien zur Organisation der Informationsverwaltung, -speicherung und Kommunikation zwischen Maschinen und Menschen. Den wohl kritischsten Erfolgsfaktor für Industrie 4.0 stellt die IT-Sicherheit dar. Die informations-technische Vernetzung darf nicht dazu führen, dass sensible Produktionsdaten in die falschen Hände geraten (Wirtschaftsspionage) oder dass Daten manipuliert und Produktionsprozesse sabotiert werden. Die Anwendung bestehender Normen und Lösungen der IT-Sicherheit alleine wird nicht ausreichen, denn im Bereich der Produktionstechnik gibt es besondere Herausfor-

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   27 Organisation  Gremienbezeichnung  Gremientitel  Arbeitsgebiet  DIN  NA 043-01-27 AA  IT-Sicherheitsverfahren  Spiegelkomitee zu ISO/IEC JTC 1/SC 27  DKE  DKE/GK 914  Funktionale Sicherheit elektrischer,  elektronischer und programmierbarer  elektronischer Systeme (E, E, PES) zum Schutz von Personen und Umwelt Spiegelkomitee zu IEC/TC 65/SC 65A/WG 14  DKE  UK 931.1  IT-Sicherheit in der Automatisierungs- technik  Spiegelkomitee zu IEC/TC 65/WG 10  CEN  TC 251  Health Informatics  Medizinische Informatik  ISO/IEC  JTC 1/SC 27  IT Security Techniques  Generische IT-Sicherheit/Informationssicher-heits-Managementsysteme  IEC  TC 65/WG 10  Industrial-process measurement,  control and automation  IT-Sicherheit in der Automatisierungstechnik ETSI  TC Cyber  Technical Committee (TC)  Cyber Security ETSI  Cyber Security  ISA  ISA 99  Industrial Automation and  Control Systems Security  IT-Sicherheit von Produktionssteueranlagen in Zusammenarbeit mit IEC/TC 65 derungen für die Umsetzung von IT-Sicherheitsmaßnahmen. Zu nennen sind hier die Anfor-derung der Echtzeitfähigkeit, die direkte Kommunikation von Maschinen untereinander ohne Eingriffsmöglichkeiten von Anwenderseite, die Absicherung bei der Übertragung sensibler Produktionsdaten und nicht zuletzt auch Aspekte des Datenschutzes. Beim angestrebten Ziel von Industrie 4.0, Losgröße 1 zu Kosten der Serienfertigung, werden Produktionsdaten zukünftig auch mit Kundendaten verbunden und damit würden in Produktionsbereichen die Anforderun-gen des Bundesdatenschutzgesetzes bzw. zukünftig die der EU-Datenschutz-Grundverordnung einzuhalten sein. Die Absicherung der Informationstechnik wäre damit nicht nur im Eigeninteres-se der Unternehmen, sondern vom Gesetzgeber gefordert. Dieses komplexe Umfeld erfordert ein systemorientiertes Vorgehen, das durch Normen und Standards untermauert werden muss, um durch standardisierte Schnittstellen und bewährte Verfahren, sogenannte Best Practices, die Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten erfolgreich zu bewältigen. Die Entwicklung von konsensbasierten Normen und Standards im Umfeld der IT-Sicherheit erfolgt im Wesentlichen in folgenden Gremien:

28    NORMUNGS-ROADMAP Darüber hinaus werden Konsortialstandards aus dem IT-Umfeld bspw. durch folgende  Organisationen  veröffentlicht: ■ ■ W3C ■ ■ IEEE ■ ■ OASIS ■ ■ OMG ■ ■ IETF Mit der Normung und Standardisierung von Sicherheitsaspekten befasst sich die Deutsche Normungs-Roadmap IT-Sicherheit. Sie gibt einen Überblick über die IT-Sicherheitsnormung in den derzeit meistdiskutierten Schwerpunktgebieten und leitet aus den aktuellen Diskussionen Ausblicke und Handlungsempfehlungen ab. Die Normungs-Roadmap wird von der Koordinierungsstelle IT-Sicherheit bei DIN in Zusammen-arbeit mit der DKE erarbeitet und regelmäßig fortgeschrieben. Die aktuelle Version kann unter  www.din.de/go/kits  oder  www.dke.de/de/std/Seiten/NormungsRoadmaps.aspx  heruntergela- den werden.  4.4  Frequenzspektren für Funkkommunikation Die internationale Fernmeldeunion – Sektor für Radiokommunikation (ITU-R) erarbeitet die Voll-zugsordnung für den Funkdienst (VO Funk; englisch: Radio Regulations). Diese wird im Rhyth-mus von ca. 4 Jahren auf der Weltfunkkonferenz (World Radio Conference, WRC) überarbeitet. Die nächsten Termine sind im November 2015 sowie im Jahr 2019. In den Radio Regulations (RR) wird nur zwischen einem Primär- und Sekundär-Service unterschieden, diese sind den verschiedenen Frequenzbändern zugewiesen. Im Sinne der ITU sind die Anwendungen der Industrieautomation eine „industrial, scientific and medical“ (ISM) Anwendung. Diese Anwendungen werden unabhängig von Services behandelt und beschrieben. Die ISM-Anwendungen werden selbst nicht in den Frequenztabellen der RR genannt, finden sich aber in zwei Fußnoten wieder, die in den RR an entsprechender Stelle ge-nannt werden. Die Anwendungen der Industrieautomation sind daher keinem „radiocommunica-tion service“ im Sinne der ITU zugewiesen und können deshalb keinerlei Schutz vor Störungen, die durch einen Primär- und Sekundär-Service verursacht werden, geltend machen. Die Anforderungen an eine Funkstrecke in einem industriellen Umfeld legen jedoch nahe, dass ein gewisser Schutz vor Störungen, die durch andere Funkanlagen hervorgerufen werden kön-nen, angestrebt werden sollte. Dies kann auf unterschiedlichen Wegen gewährleistet werden. Das ist zum einen eine funktechnische Planung in der Industrieanlage durch den Betreiber 

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   29 dieser Anlage, zum anderen durch die Nutzung des „radiocommunication service“, der im Sinne der ITU zugeteilt wurde. Das Erlangen einer Zuteilung eines exklusiven Spektrums als Primär-Service, ist ein langwieriger Prozess, in den unterschiedlichste Gruppen weltweit eingebunden sind. Neben dem Ziel eines exklusiv nutzbaren Spektrums muss ebenfalls die Möglichkeit einer gemeinsamen Nutzung geprüft werden. Dies kann als Primär- oder Sekundär-Service möglich sein. Elektromagnetische Wellen eignen sich in einem begrenzten Frequenzbereich zur drahtlosen Übertragung von Signalen. Zur Gewährleistung einer effizienten Nutzung dieser endlichen Res-source werden internationale Harmonisierungsvereinbarungen getroffen. Auf nationaler Ebene werden in der Frequenzverordnung (bisher Frequenzbereichszuweisungsplanverordnung) die Zuweisungen an bestimmte Funkdienste getroffen. Frequenzen können der Allgemeinheit zu-geteilt werden (sog. Allgemeinzuteilung). Damit wird einerseits eine größtmögliche Flexibilität für den Einsatz der Frequenzen geschaffen. Andererseits müssen jedoch eventuelle Störungen bei der gemeinsamen Nutzung einer Frequenz durch andere Nutzer in Kauf genommen werden. In vielen Frequenzbereichen werden zum Schutz der Anwendungen die Frequenzen an einen Anwender oder Funknetzbetreiber einzeln zugeteilt (sog. Einzelzuteilung). In Verwaltungsvor-schriften hat die Bundesnetzagentur ihr Handeln festgeschrieben, um eine einheitliche Ver-waltungspraxis zu gewährleisten. Darüber hinaus sind im Telekommunikationsgesetz (TKG) rechtliche Vorgaben enthalten, die die Frequenzzuteilungen regeln. Die zuvor genannten internationalen Harmonisierungsvereinbarungen werden auf zwei Ebenen getroffen. Zum einen auf Ebene der Europäischen Konferenz der Verwaltungen für Post und Telekommunikation (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations, CEPT). Diese Absprachen beruhen auf dem Konsensprinzip. In der CEPT sind 48 Administrati-onen im Bereich der Post- und Telekommunikationsregulierung zusammengeschlossen. Darun-ter alle Mitgliedsländer der Europäischen Union. Innerhalb der CEPT können die Industrie und interessierte Verbände auf Arbeitsebene mitwirken. Die CEPT erarbeitet gemeinsame europäi-sche Vorschläge in Richtung ITU-R. Diese Vorschläge umfassen Änderungen der Zuweisungen von Frequenzbereichen zu den unterschiedlichen Services (z. B. Mobiler Funkdienst oder Fester Funkdienst). Die CEPT legt auf europäischer Ebene fest, welche Anwendungen einem Funk-dienst auf welcher Frequenz zugewiesen werden. Zum anderen werden die internationalen Harmonisierungsvereinbarungen auf Ebene der ITU vereinbart. Dabei untergliedert sich die Welt in drei Regionen. Europa liegt zusammen mit den ehemaligen UDSSR-Staaten, Teilen der Russischen Föderation und dem Afrikanischen  Kontinent in Region 1, Nord- und Südamerika in Region 2, Asien, der Pazifische Raum sowie  Australien und Teilen der Russischen Föderation in Region 3. Für jede Region werden die unterschied lichen Services den unterschiedlichen Frequenzbereichen zugewiesen. Innerhalb  der ITU wird ein Konsens zwischen den Staaten angestrebt. 

30    NORMUNGS-ROADMAP Unabhängig von gemeinsamen europäischen Beiträgen zur ITU-R kann jeder Staat ebenfalls eigene Beiträge einreichen. Mögliche Wege sind: ■ ■ ZVEI Ú BMVI/BNetzA (AK1/AK2) Ú CEPT Ú ITU  ■ ■ IEC Ú nationale Behörden Ú CEPT Ú ITU ■ ■ IEC Ú nationale Behörden Ú ITU Es besteht kein Zweifel, dass die Umsetzung der Empfehlung hohes Engagement von Unterneh-men und Politik erfordert, das entsprechend motiviert und wirtschaftlich begründet sein muss. Es ist auch bekannt, dass ein solcher Prozess langwierig ist, aber irgendwann mit dem nötigen Nachdruck begonnen werden muss, wenn er notwendig erscheint. Der ZVEI-Arbeitskreis „Wireless in der Automation“ hat in Zusammenarbeit mit der Begleitfor-schung BZKI eine „Deutsche Industrie-Initiative für die WRC-15-Vorbereitung“ erarbeitet.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   31 5  THEMENBEREICHE UND     NORMUNGSBEDARF 5.1  Normungsbedarf zu Industrie 4.0 Mit Industrie 4.0 kommen neue Themenfelder und insbesondere ein systemorientiertes Vor-gehen in den Fokus. Ebenen- und domänenübergreifende Konzepte müssen entwickelt und genormt werden. Hierzu genügt es nicht, eine übergeordnete Ebene einzuziehen, sondern es erfordert ein insgesamt ganzheitliches Vorgehen. Um die Entwicklung effizient durch Normen und Standards zu unterstützen, bedarf es einer über die normale Arbeit der Gremien hinausge-hender Anstrengung.  Ein zentraler Anspruch von Industrie 4.0 ist die weitgespannte Unterstützung von technischen und technisch-organisatorischen Prozessen in prozesstechnischen, fertigungstechnischen und logistischen Umgebungen, entlang der gesamten Lebenszyklen von Anlagen, Produkten und Serien in räumlich und organisatorisch verteilten Einheiten. Dies ist nur mit einer konsensbasier-ten Normung und Standardisierung unter Einbeziehung der betroffenen Fachkreise und Stake-holder möglich. Zur Integration gehört auf der einen Seite die Nutzung der bestehenden Normungslandschaft als bewährte und stabile Grundlage der weiteren Entwicklung und auf der anderen Seite das aktive Einbringen der im Rahmen der Industrie-4.0-Strategie neu oder weiterentwickelten Konzepte in den internationalen Normungsprozess, vorzugsweise in bestehende Normungsgremien, zu denen bereits heute ein intensiver Austausch gepflegt wird. Im Bereich der industriellen Automation bspw. gibt es eine Vielzahl von existierenden und in der Praxis bewährten Normen. Die neuen Anforderungen der Industrie-4.0-Landschaft werden je-doch absehbar Erweiterungen und Ertüchtigungen notwendig machen. In manchen Fällen kann auch eine inhaltliche Reorganisation erforderlich sein, um die Normenlandschaft kompakter, stabiler und überschneidungsfreier zu gestalten. In jedem Fall bilden die bestehenden internatio-nalen Normen den zentralen Referenzpunkt der Entwicklung. Um die Weiterentwicklung der relevanten Kernstandards von ISO und IEC zu kennen und weite-re internationale Normungsorganisationen in dem Umfeld zu beeinflussen, müssen die existie-renden Fachgremien und nationalen Spiegelgremien bei DIN und in der DKE mit den führenden Experten besetzt sein und ausreichend Ressourcen besitzen. Nur so ist es auch den  deutschen Experten, Herstellern und Anwendern möglich, ihr Wissen und ihre Anforderungen in die inter-nationale Normung in der ISO und der IEC einzubringen. Es ergeht daher auch ein Appell an die deutsche Wirtschaft und weitere an der Normung interessierte Kreise, ihren Experten die Teilnahme an nationalen und internationalen Gremien zu ermöglichen und diese zu unterstützen sowie ihre Anforderungen an Normen zu dokumentieren. Die Normungsgremien sollten auch genutzt werden, um die Umsetzung der Normen und Standards in die Praxis branchenübergrei-fend und international zu begleiten.

32    NORMUNGS-ROADMAP 5.2     Referenzmodelle  5.2.1    Referenzmodelle allgemein 5.2.1.1   Beschreibung und Nutzen von Referenzmodellen Ein Referenzmodell ist ein Modell, das einen Aspekt, der in den Systemen eines Anwendungs-bereichs eine wichtige Rolle spielt, in sich schlüssig beschreibt. Referenzmodelle berücksichti-gen organisatorische und technologische Gegebenheiten und betrachten das zu modellierende System aus einer bestimmten Sicht heraus. Sie sind damit nicht alternativlos, beschreiben jedoch den Sachverhalt nach Meinung der Fachexperten zutreffend. Unterschiedliche Experten-kreise können allerdings zu unterschiedlichen Referenzmodellen kommen. Dies ist unerwünscht, aber in manchen Fällen nicht zu vermeiden. Referenzmodelle sind Metamodelle. Sie sind Grundlage des gemeinsamen Verständnisses in den Fachkreisen; sie beschreiben die Struktur der Modelle im Anwendungsfall und sind Ausgangspunkt der auf ihnen aufbauenden Tools. Für Industrie 4.0 ist die Verfügbarkeit von genormten Referenzmodellen in allen Bereichen eine entscheidende Voraussetzung. Durch die domänenübergreifende Sicht gewinnt die explizite, unmissverständliche und klare Darstellung der Sachverhalte in Referenzmodellen eine zusätz-liche Bedeutung. Hier sind die bestehenden Fachmodelle zu ergänzen, zu erweitern und zu harmonisieren. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass die Referenzmodelle oft nicht explizit und abgegrenzt, sondern verteilt in Fachnormen beschrieben sind. Dies führt zu einer mehrfachen, unübersichtlichen, inkonsistenten und nicht referenzierbaren Beschreibung und zu Schwierigkeiten bei der Integration von Komponenten in ein Gesamtsystem. Primäres Ziel eines Referenzmodells ist die klare und eindeutige Beschreibung eines Modells eines relevanten Sachverhalts. Ein Referenzmodell, das diesen Kriterien genügt, ist ein stan-dardisierbares Referenzmodell. Ein zweites Ziel ist es, für einen Sachverhalt möglichst nur ein Referenzmodell zu haben und dieses weltweit als einzige Norm zu pflegen. Dies gelingt jedoch nicht immer. Referenzmodelle sind nie einzig wahr. Je nach Sicht, eigener Historie oder aber auch technikpolitischen oder firmenpolitischen Gründen können für den gleichen Sachverhalt mehrere konkurrierende Referenzmodelle entstehen, die dann auch zu unterschiedlichen Lösun-gen führen. In diesem unerwünschten Fall kann es besser sein, mehrere parallele Normen oder Standards im konsensbasierten Rahmen zuzulassen, als das Entstehen von Konsortialstandards zu fördern. Dann ist allerdings ein Referenzmodell in verschiedenen Domänen übergreifend anzustreben.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   33 5.2.1.2   Empfehlung: Beschreibung der Referenzmodelle       in eigenen Normen Wie Kernmodelle werden auch Referenzmodelle in den unterschiedlichsten Lösungsmodel-len genutzt. Zur Vereinheitlichung, Vermeidung von versehentlichen Abweichungen und zum besseren Verständnis sollten Referenzmodelle separat als eigenständige Normen beschrieben werden. 5.2.1.3   Empfehlung: Einheitlicher Aufbau der Beschreibung       von Referenzmodellen Der Aufbau der Beschreibung der Referenzmodelle ist so einheitlich wie möglich zu gestalten.  5.2.1.4   Empfehlung: Breitflächige Nutzung Die breite Anwendung von Referenzmodellen soll gefördert werden. Technische Systeme und Prozesse der Industrie 4.0 sollen auf Basis dieser Referenzmodelle beschrieben werden. 5.2.2    Systemarchitektur 5.2.2.1   Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0) Wie oben erläutert, sind für Industrie 4.0 die relevanten Modelle der klassischen Architektur zu integrieren und abzurunden. Das für vergleichbare Zwecke in Smart Grid entwickelte und weltweit akzeptierte Smart Grid Architecture Model (SGAM) wurde für die Erfordernisse in Industrie 4.0 als „Reference Architecture Model Industrie 4.0“ (RAMI4.0) angepasst und erwei-tert. Neben der die reale Physik repräsentierenden Ebene „Asset Layer“ wurde als zusätzliche Ebene der „Integration Layer“ eingeführt, der die dingliche Installation einer Anlage als virtuelle Abbildung enthält (y-Achse). Die in SGAM stark auf die Wertschöpfungskette „Stromverteilung“ ausgerichtete x-Achse wurde verallgemeinert. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Unter-scheidung zwischen „Type“ und „Instance“ eines Gegenstands entlang der Wertschöpfungs-kette. Solange eine Idee, ein Konzept, ein Ding usw. als Plan, also noch nicht real als nutzbarer Gegenstand vorliegt, sprechen wir von einem Typ. Mit der Umsetzung des Plans in ein reales Produkt wird aus dem Typ eine bzw. viele Instanzen, wobei darunter auch nicht unmittelbar anfassbare Gegenstände gemeint sein können, z. B. Software, Archive etc. 

34    NORMUNGS-ROADMAP Schließlich ist die z-Achse entsprechend den Begrifflichkeiten aus den Normen IEC 62264 und IEC 61512 beschriftet, wobei diese einerseits um die Vernetzung zwischen Unternehmen  („Connected World“) ergänzt und andererseits mit dem „Product“ der Forderung nach einer aktiven Beteiligung des Produkts in einer z. B. sich selbst konfigurierenden Fertigungslinie nach-gekommen wird. Das während der Hannover Messe 2015 vorgestellte RAMI4.0 15  wird derzeit  in die DIN SPEC 91345 überführt und Anfang 2016 sowohl in deutscher als auch in englischer Sprache veröffentlicht und in die internationale Normung eingebracht. Aus Sicht der Normung stellt sich die Frage, wie eine Zuordnung von Normen und Standards für Prozesse und Prozess-mittel mit RAMI4.0 vorgenommen werden kann.    5.2.2.2   Empfehlung: Einordnung von bestehenden Normen       und Standards sowie von Normungsaktivitäten in das        Übersichtsmodell RAMI4.0 Entsprechend der oben dargestellten Verortung wird empfohlen, alle relevanten Normen und Standards sowie Use Cases in RAMI4.0 einzuordnen. 15 Siehe  www.bmwi.de/BMWi/Redaktion/PDF/I/industrie-40-verbaendeplattform-bericht,property=pdf,bereic h=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.pdf . Abbildung 4:Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0) Quelle: Plattform Industrie 4.0

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   35 5.2.2.3   Empfehlung: Erstellung einer Liste bestehender       Modelle, Einordnung bestehender Modelle in das        Übersichtsmodell RAMI4.0 Die bestehende Normenlandschaft enthält bereits eine Vielzahl von einzelnen Architekturmodel-len. Wichtige Beispiele sind z. B. zu finden in: ■ ■ IEC TR 62832-1 Digital Factory Framework ■ ■ IEC 61804-1 Function Blocks for Process Control ■ ■ IEC 62264 Enterprise Control System Integration (Unternehmensmodell, Anlagenmodell, Funktionsmodell) ■ ■ IEC 61512 Batch Control (Anlagenmodell, Prozessmodell) ■ ■ IEC 62769 FDI (Gerätemodell) ■ ■ IEC 61508-6 Redundanz-Modelle ■ ■ IEC 61508-1 und IEC 61784-3 Sicherheitsgerichtetes Kommunikationsmodell ■ ■ IEC 62443 Zones and conduits (Architekturmodell zur Bewertung der IT-Sicherheit) Weiterhin sind in vielen Normenreihen im Übersichtsteil Modelle und Zusammenhänge beschrie-ben, die ebenfalls Architekturcharakter besitzen. Die wichtigsten dieser Modelle sind in einer Referenzliste erfasst. 16, 17  Ihre Beziehungen untereinander sind zu analysieren und die Bedeu- tung der Einzelmodelle für den Gesamtzusammenhang ist zu erläutern. 5.2.2.4   Empfehlung: Einordnung neuer Modelle       in das Übersichtsmodell RAMI4.0 Für folgende Themenfelder sind nach heutigem Kenntnisstand aufgrund der bisherigen Arbeiten Modelle unter Berücksichtigung von IT-Technologien auszuwählen bzw. zu erstellen: ■ ■ Quality of Services für die unterlagerte übergreifende Kommunikation ■ ■ Identifikation von Dingen und ihren Merkmalen ■ ■ Struktur der Verwaltungsschale der I4.0-Komponente ■ ■ Generische Services auf Basis der service-orientierten Architektur (SOA) ■ ■ Formale Beschreibung von Anwendungs-Funktionen und Anwendungs-Services 16  Bitkom/VDMA/ZVEI „Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 – Ergebnisbericht der Plattform Industrie 4.0“,   April 2015. 17  VDI/ZVEI „Statusreport Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0)“, April 2015.

36    NORMUNGS-ROADMAP Im Einzelnen bedeutet dies:Die über Unternehmensgrenzen hinweg erforderliche Qualität der Kommunikation muss bestimmten Kriterien genügen. Dinge müssen mittels eineindeutigen Identifiern zweifelsfrei ansprechbar sein. Jedes Ding besitzt mindestens eine Verwaltungsschale, die alle relevanten Informationen zum Ding selbst und zu seiner Verwendung enthält. Auf Basis von SOA müssen allgemeingültige Dienste definiert werden, die einen Informationsaustausch zwischen autarken Dingen ermöglichen, was weit über den bislang üblichen Datenaustausch hinausgeht. Schließ-lich sind die bislang klassisch nur textuell bzw. grafisch beschriebenen Anwendungsfunktionen der Datenverarbeitung in Form von formalen maschinenverarbeitbaren Beschreibungen zur Verfügung zu stellen, was neben den Merkmalen und Merkmalsverbindungen einen weiteren Teil der Semantik darstellt. Um einen umfassenden Schutz gewährleisten zu können, müssen Security-Überlegungen in die Konzeption einfließen sowie die Verbindungen zu den organisato-rischen Aufgaben klarstellen. 5.2.2.5   Empfehlung: Merkmale, Semantik, Ontologien Die Art und Weise und die Tiefe der Beschreibung der Metadaten sind im Umfeld von Indust-rie 4.0 von besonderer Wichtigkeit. Hier sind allgemein anwendbare, einfache Konzepte gefragt. Den Merkmalmodellen kommt sowohl für die Interoperabilität als auch für einen weitgespannten Abgleich von technologischen Aussagen eine zentrale Bedeutung zu. Denn Merkmale sind ein zentraler Teil der zukünftigen Industrie-4.0-Semantik. In IEC 61360-1/2 bzw. ISO 13584-42 sind umfassende Regeln zur Festlegung von Merkmalen beschrieben. Beide Normen sind inhaltlich harmonisiert, sodass in ISO oder IEC gemäß diesen Dokumenten erstellte Merkmale identisch strukturiert sind.  In IEC existiert darüber hinaus eine vollständige Infrastruktur zur Erstellung, Modifikation und Zurverfügungstellung von Merkmalen in Form des Common Data Dictionary CDD.  In ISO und IEC existiert eine Reihe von Merkmalsprojekten, die bislang unkoordiniert sind. Das ursprünglich zu Einkaufszwecken gegründete Klassifikationsprojekt des eCl@ss e. V. hat sich in den letzten Jahren insbesondere mit der Version 9.0 deutlich in Richtung Merkmale mit sehr guter Werkzeugunterstützung weiterentwickelt. Komplett übernommen sind die Arbeitsergeb-nisse des seinerzeitigen PROLIST e. V. Alle Merkmale der ca. 30 Geschäftsfelder in eCl@ss sind gemäß IEC 61360 spezifiziert.  Diese Allianz sollte auch Technologien wie Linked Data als zusätzliches Repräsentationsformat berücksichtigen, ohne dabei bestehende semantische, z. B. XML-basierte Modellierungen aufzu-geben.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   37 In Deutschland befasst sich aber nicht nur eCl@ss mit Fragen zur Semantik. Ziel muss eine „se-mantische Allianz“ aller an diesem Themenkreis beteiligten Institutionen sein mit der Zielsetzung, die Ergebnisse in die internationale Normung bei IEC und ISO einzubringen. Für die diesbezüglichen Arbeiten sind Use Cases von außerordentlicher Bedeutung. Sie werden sowohl in DKE als auch im ZVEI, Bitkom und VDMA entwickelt und auf vereinheitlichter Basis verfügbar sein. 18 5.2.3    Referenzmodelle der leittechnischen Funktionen 5.2.3.1   Ausgangssituation Die leittechnischen Funktionen sind ein Kernbereich der Automatisierungstechnik. Die zugehö-rigen Begriffe sind im IEV genormt. Ihre Ausgestaltung erfolgt durch die Hersteller der Leitsyste-me, die die leittechnischen Funktionen als Systemdienste anbieten. Sie sind daher nur teilweise genormt, da dies innerhalb der praktischen Nutzung der Leitsysteme nicht erforderlich war. In einer erweiterten Systembetrachtung sind die leittechnischen Funktionen jedoch nicht nur für die Prozessleitebene interessant, sondern können in verallgemeinerter Form allen Teilnehmern auf allen Ebenen als einheitliche Systemfunktionen zur Verfügung gestellt werden. Hierzu sind sie explizit als Referenzmodelle zu beschreiben und zu normen. 5.2.3.2   Anwendungsbereiche ■ ■ Führen ■ ■ Melden ■ ■ Alarmieren ■ ■ Archivieren ■ ■ Überwachen 18  Alexander Fay, Christian Diedrich, Mario Thron, André Scholz, Philipp Puntel Schmidt, Jan Ladiges,   Thomas Holm: Wie bekommt Industrie 4.0 Bedeutung? Beiträge von Normen und Standards zu einer semantischen Basis. atp (57) Heft 7–8, S. 30–43. Deutscher Industrieverlag DIV; Diedrich, Ch, Riedl, M.: Semantik durch Merkmale für I40. in Handbuch Industrie 4.0, 2. Auflage. Herausgeber: Birgit Vogel-Heuser, Thomas Bauernhansl und Michael ten Hompel. Springer Verlag 2015.

38    NORMUNGS-ROADMAP 5.2.3.3   Empfehlung: Einheitliche Funktionalität       über alle Ebenen der Automatisierung  In der Vergangenheit wurden die leittechnischen Funktionen der Prozessleitebene zugeordnet. Die leittechnischen Funktionen sind jedoch allgemeine Funktionen; sie gelten auf allen Ebenen und in vielen unterschiedlichen Domänen. Zwei Normenserien liefern die wesentlichen Grund-lagen für die Beschreibung der Referenzmodelle mit allgemeiner Anwendbarkeit in der regel- und kommunikationsbasierten Automatisierung in Industrie 4.0: ■ ■ IEC 61512 (ISA S88) – Batch Control (Chargenorientierte Fahrweise) ■ ■ IEC 62264 (ISA S95) – Integration von Unternehmensführungs- und Leitsystemen Die Serie IEC 61512 hat ihre Wurzeln in der Chargen-Prozesstechnik, ist aber methodisch so allgemeingültig aufgebaut, dass große, noch wenig ausgeschöpfte Anwendungspotenziale auch in der diskreten Fertigung, in den kontinuierlichen Produktionsprozessen und auch in der Lo-gistik liegen. Die methodischen Grundkonzepte von Industrie 4.0 mit Materialflussmodellen und individuellen „Montagerezepturen“ kommen einer Chargenbearbeitung nahe. Die Modelle der IEC 62264 verbinden die sehr am eigentlichen Produktionsprozess orientierte IEC 61512 mit dem wirtschaftsorientierten Bereich der Unternehmen. Beide zusammen ermöglichen die Beschreibung durchgehender, einheitlicher Service-orientier-ter Funktionalitäten. Zusätzlich sind für die Sicherheitsaspekte z. B. einzubeziehen: ■ ■ IEC 61508 (ISA S84) – Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer/elektroni-scher/programmierbarer elektronischer Systeme ■ ■ IEC 62443 (ISA S99) – Industrielle Kommunikationsnetze – IT-Sicherheit für Netze und Systeme 5.2.4    Referenzmodelle der technisch-organisatorischen       Prozesse 5.2.4.1   Ausgangssituation Die Strukturierung und Organisation der technisch-organisatorischen Geschäftsprozesse war bisher ausschließlich eine Domäne der Anwender, Applikationsanbieter und Toolhersteller. Neben den durch die Tools vorgegebenen Vorgehensweisen haben die Anwenderorganisatio-nen und Anwenderunternehmen Richtlinien, Vorschriften, Best-Practice-Regeln usw. entwickelt, um diese Prozesse effizient zu gestalten. Dieses Wissen der Praxis muss in konzentrierter Form 

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   39 bereitgestellt und gesichert werden für die Integration der neuen regelbasierten Abläufe in die allgemeinen Geschäftsprozesse. 5.2.4.2   Anwendungsbereiche ■ ■ Diagnose ■ ■ Instandhaltung ■ ■ Life-Cycle-Management ■ ■ Systemmigration ■ ■ Optimierung ■ ■ Koexistenz-Management von Funkapplikationen ■ ■ Security Management 5.2.4.3   Empfehlung: Entwicklung eines Rahmens      zur  einheitlichen Beschreibung von technisch-       organisatorischen Prozessen Technisch-organisatorische Prozesse werden teils von Automaten und teils von Menschen ausgeführt. Es ist zu prüfen, wie eine allgemeine, aber einheitliche Beschreibung eines solchen Prozesses aussehen könnte. 5.2.4.4   Empfehlung: Erstellung von Normen zu technisch-      organisatorischen Prozessen Die wesentlichen Elemente der technisch-organisatorischen Geschäftsprozesse sind in Normen zusammenzufassen. 5.2.5    Referenzmodelle für Lebenszyklus-Prozesse 5.2.5.1   Ausgangssituation Zur Beschreibung von Lebenszyklus-Prozessen in klassischen Systemen liegen Konzepte und Normen vor. Mit Industrie 4.0 werden die Systeme jedoch flexibler, intelligenter und selbstadap-tiv. Sie werden sich auch in ihrer Struktur veränderten Umgebungen anpassen. 

40    NORMUNGS-ROADMAP 5.2.5.2   Empfehlung: Beschreibung von Lebenszyklus-      Vorgängen in flexiblen, adaptiven Systemen Ein Konzept ist zu entwickeln, das Lebenszyklen in solchen Systemen erfasst, beschreibt und dokumentiert. 5.3     Use Cases 5.3.1  Ausgangssituation Zur Klärung des domänenspezifischen Entwicklungs- und Normungsbedarfs sind Use Cases zu identifizieren, aus denen die charakteristischen Anforderungen einer Industrie 4.0 an die bestehende Systemlandschaft abgeleitet werden können. Ein Konsens aller Beteiligten über die Relevanz und Repräsentativität der identifizierten Use Cases ist von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund sollten die Use Cases selbst im Rahmen eines konsensbasierten Standardi-sierungsprozesses entwickelt und veröffentlicht werden. Es gibt daher auch keine geschlossene Sammlung von Use Cases, da es aufgrund der unter-schiedlichen Branchen die Industrieautomation nicht gibt. Die Use Cases müssen sich daher zwangsläufig auf generische Typen beschränken, können aber Grundlage für technologie- bzw. projektspezifische Realisierung sein. Bei dem aktuellen Thema wie Industrie 4.0 ist eine Methode erforderlich, die den wachsenden Bedarf an systemübergreifender Interoperabilität sowie die IT-Sicherheit gewährleistet. Es kommen neue Anforderungen auf uns zu. Bei den neu aufkommenden systemübergreifenden Fragestellungen treffen Fachexperten mit unterschiedlichem Vokabular und Sichtweisen auf das System zusammen, die eine gemeinsame Methode zur Erarbeitung von Industrie 4.0 benötigen.  Es hat sich gezeigt, dass die Use-Case-Methode helfen kann, ein gemeinsames Verständnis der Technologien zu schaffen. Bei diesem Ansatz bilden User Stories die Basis (Anwendungs-szenarien) und die daraus abgeleiteten Use Cases (Anwendungsfälle) den Ausgangspunkt für die Definition der erforderlichen Anforderungen. Mit den Use Cases werden Akteure, Datenaus-tausch und Bedingungen aus Sicht der Aufgabenstellung identifiziert und technisches Details abstrahiert (siehe Abbildung 5).  Um das Zusammenspiel der funktionalen Akteure in abstrakter Weise darstellen zu können, wird eine Referenzarchitektur benötigt, die für die Umsetzung und Visualisierung der systemüber-greifenden Interoperabilität und IT-Sicherheit genutzt werden kann. Eine erste Darstellung der Referenzarchitektur der Industrie 4.0 (RAMI4.0) wurde mit der DIN SPEC 91345 entwickelt.

Abbildung 5: Use-Case-Prozess  bei der DKE DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   41 Die für die Interoperabilität und IT-Sicherheit relevanten technischen Anforderungen werden dann in den betroffenen Bereichen in Normen und Standards umgesetzt. Use Cases bilden damit in einem frühen Stadium von Normung und Standardisierung Vorgänge und Umsetzungs-pläne ab, die nur noch systematisch umzusetzen sind. Zum Speichern und Sicherstellen der Konsistenz der aufbereiteten Use Cases hat die DKE ein Use Case Management Repository (UCMR) entwickelt. Hierbei handelt es sich um eine Daten-bank, die eine standardisierte Erstellung, Sammlung und Administration der Anwendungsfälle ermöglicht. Die einheitliche Darstellung verbessert eine Vergleichbarkeit. Das UCMR ist ein frei zugängliches, webbasiertes Werkzeug, das jederzeit registrierten Teilnehmern eine stand-ortübergreifende Mitarbeit ermöglicht. Es hilft bei der Verwaltung und Qualitätssicherung der gespeicherten Use Cases. Die detaillierten und generisch abgeleiteten Use Cases stehen für weitere Normungsarbeiten, Projekte und als Basis neuer Geschäftsmodelle zur Verfügung (siehe Abbildung 6).  Abbildung 6:DKE Use Case Management Repository

42    NORMUNGS-ROADMAP 5.3.2  Empfehlung: Einheitliches Beschreibungsmuster Use Cases sollen nach einem einheitlichen Muster beschrieben werden. Dies dient der Ver-besserung des Verständnisses, der Vergleichbarkeit und der einheitlichen Nutzbarkeit der Use Cases. Die Beschreibung muss die Ziele der Use Cases, die zugrunde gelegten Rahmenbedin-gungen und eine zumindest teilformalisierte Beschreibung des Inhalts enthalten. Das Beschrei-bungsmuster ist zu standardisieren. Hier kann auf Festlegungen im Bereich Smart Grid zurück-gegriffen werden. Derzeit werden generische Grundlagen zur Beschreibung von Use Cases in Templates und deren Überführung in UML unter deutscher Leitung in IEC/TC 8 WG 5 „Metho-dology and Tools“ beschrieben (IEC 62559). 19  Eine Anwendung für Industrie 4.0 sollte geprüft  werden. Use Cases sollen für die Arbeit der Normungsorganisationen insbesondere dazu dienen, gremi-en- oder organisationsübergreifend eine gemeinsame Sichtweise für komplexe Systemthemen zu entwickeln. Diese dient dann als Basis für weitere Normungsprojekte. Teilweise können Use Cases auch Eingang in Normen finden, wenn sie z. B. Interoperabilität und Testbarkeit unterstüt-zen. 5.3.3  Empfehlung: Referenzliste von wichtigen Use Cases      zur Charakterisierung des Begriffs „Industrie 4.0“ Use Cases können für die verschiedensten Zwecke erstellt werden. Ein Satz von repräsentativen Use Cases wurde in der Plattform Industrie 4.0 und im ZVEI erstellt. Diese beschreiben typische Aufgabenstellungen und Szenarien des Industrie-4.0-Themenfeldes. Dieser Satz an Use Cases sollte als Referenzbasis standardisiert werden. Die ausgewählten Use Cases sollten in Breite, Tiefe und Abstraktionsgrad abgestimmt das Gesamtgebiet „Industrie 4.0“ beleuchten. 5.3.4  Empfehlung: Use Cases zur Verdeutlichung des     Normungsbedarfs im Bereich der nichtfunktionalen      Eigenschaften In der Praxis gibt es viele Missverständnisse und domänenspezifische Interpretationen der nichtfunktionalen Eigenschaften. Zur Verdeutlichung der Bedeutung der Begrifflichkeiten und zur Erläuterung des spezifischen Normungsbedarfs wird empfohlen, zu jeder nichtfunktionalen Eigenschaft einen Satz von spezifischen Use Cases zu entwickeln. 19  IEC 62559 „Use case methodology“; in Vorbereitung.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   43 5.4   Grundlagen 5.4.1 Ausgangssituation Eine wesentliche Hilfestellung bei der Entwicklung einer konsistenten Normenlandschaft ist die Verwendung gemeinsamer Begriffe und Grundkonzepte. Mit dem IEV (Reihe IEC 60050) steht eine gemeinsame Begriffsbasis zur Verfügung. Diese muss ausgebaut und für die neuen The-men von Industrie 4.0 ergänzt werden. Kernmodelle beschreiben wichtige Grundkonzepte, die allgemein konsensfähig sind und lang-fristig als technologieneutral, stabil und unveränderlich angesehen werden. Diese wurden in der Vergangenheit durch die lösungsorientierte Ausrichtung der Normen eher vernachlässigt, erhalten im Umfeld von Industrie 4.0 jedoch eine erhebliche Bedeutung. Eine weitere wichtige Grundlage ist die Verwendung gemeinsamer Modellierungs- und Beschrei-bungstechniken. Aus den Anwendungsdomänen sowie der Informatik steht ein Sortiment von bestehenden Modellierungs- und Sprachmitteln zur Verfügung, die aber in vielen Fällen den neu-en Anforderungen nicht gerecht werden. Insbesondere fehlen Konzepte zur Entschärfung des allgegenwärtigen Schnittstellenproblems, Lösungen zur formalen Beschreibung von Produktei-genschaften und zur Beherrschung der Versionsvielfalt. Beschreibungssprachen sind zu speziell (z. B. softwareorientiert) und im Detail zu ausgeprägt. 5.4.2  Empfehlung: Begriffe Erweiterung des IEV, Unterstützung des DKE/UK 921.1 „Begriffe der Leittechnik“ Das IEV (Internationales elektrotechnisches Wörterbuch IEC 60050) 20  enthält ein Kapitel 351  „Begriffe der Leittechnik“. Dieses Kapitel wurde gerade aktualisiert und befindet sich auf dem neuesten Stand. Die beschriebenen Begriffe sind in sich schlüssig und konsolidiert, es besteht insofern kein aktueller Handlungsbedarf. Es ist allerdings festzustellen, dass das Kapitel in seiner bestehenden Form im Wesentlichen Begriffe der Regelungs- und Steuerungstechnik enthält. Die Themenfelder der industriellen Automation und der informationsorientierten Leittechnik werden durch dieses Kapitel bisher nicht ausreichend abgedeckt. Es bietet sich an, ein oder mehrere zusätzliche Kapitel anzuhängen und den gesamten Begriffsraum von Industrie 4.0 zu strukturie-ren.  20 DKE-IEV:  http://www.dke.de/de/Online-Service/DKE-IEV/Seiten/IEV-Woerterbuch.aspx ,  IEV:  http://www.electropedia.org/ ,   IEC Glossary:  http://std.iec.ch/glossary .

44    NORMUNGS-ROADMAP Vergleichbare Normung zu Terminologie und Ontologie wird vom DIN-Normenausschuss „Ter-minologie“ unterstützt. So bietet das DIN-Terminologieportal 21  neben den genormten Benen- nungen aus gültigen Normen und ihren genormten Übersetzungen zusätzlich die zugehörigen Definitionen, Anmerkungen, Beispiele etc. und darüber hinaus auch Begriffsfestlegungen aus Norm-Entwürfen und Standards einschließlich der Angabe des jeweiligen Quelldokuments. Hier kann entweder gezielt nach Benennungen gesucht oder aber der komplette Begriffsbestand bzw. auch nur der eines einzelnen Normungsgremiums alphabetisch nach Benennungen sortiert eingesehen werden. Festlegungen einer Industrie-4.0-Terminologie sind zu unterstützen. Die Begriffe werden in der Richtlinie VDI/VDE 2192 Blatt 1 veröffentlicht und nach Ablauf der Ein-spruchsfrist in die internationale Standardisierung eingebracht. 5.4.3  Empfehlung: Begriffe der Automatisierungstechnik      und der IT in Beziehung setzen Die Normung und Standardisierung von Industrie 4.0 greift oft auf Begrifflichkeiten zurück,  welche in der IT-Welt nicht bekannt sind – und umgekehrt. Es wird empfohlen, die Terminologie im Bereich Industrie 4.0 mit der Terminologie aus dem IT-Bereich in Beziehung zu setzen und diese Terminologiearbeit kontinuierlich zu betreiben, um so den Zugang für beide Gruppen zum jeweils anderen Bereich zu erleichtern. 5.4.4  Empfehlung: Kernmodelle beschreiben Kernmodelle beschreiben allgemeine Grundbegriffe. Normen und Modellbeschreibungen bauen auf ihnen auf. In den einzelnen Festlegungen werden sie entweder explizit mit beschrieben oder implizit als bekannt vorausgesetzt und einfach verwendet. Oft sind die Modelle, obwohl eigent-lich als bekannt vorausgesetzt, dann doch nicht eindeutig.  Derzeit gibt es keinen Ort, an dem diese Kernmodelle für sich explizit beschrieben sind. Es wird daher empfohlen, Normungsdokumente zu erstellen, die die Kernmodelle nach Themengebieten geordnet enthalten.  Kernmodelle sollen nach einem einheitlichen Muster beschrieben werden. Dies dient der Ver-besserung des Verständnisses, der Vergleichbarkeit und der einheitlichen Nutzbarkeit. Die Be- 21 Siehe  www.din.de/de/service-fuer-anwender/terminologie .

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   45 schreibung muss das Kernmodell kurz, verständlich und klar beschreiben. Sie muss im Einzelfall formal prüfbare Aussagen enthalten.  Im DKE/AK 931.0.4 wurden die relevanten Kernmodelle entwickelt, beschrieben und von DIN als DIN SPEC 40912 veröffentlicht. 5.4.5  Empfehlung: Spezifikation der in Normen      zu verwendenden Modellierungssprachen Aus der Informatik und Automatisierungstechnik sind Sprachen zur Modellbeschreibung einge-führt und weit verbreitet. In vielen Fällen sind sie jedoch auf Softwaresysteme ausgerichtet und auf die Modellierung von technischen Problemen nicht 1:1 umsetzbar. In der Praxis werden sie trotzdem gerne verwendet und intuitiv umgesetzt. Ein typisches Beispiel ist das Herausgreifen von einigen Konstrukten aus dem UML-Klassendiagramm zur Beschreibung von technischen Metamodellen. Für die normative Beschreibung technischer Systeme ist es dringend erforder-lich, Beschreibungssprachen zu standardisieren, auf die dann zurückgegriffen werden kann. Diese Beschreibungssprachen sollten knapp und eindeutig sein, intuitiv richtig verwendet werden und sich an die bestehenden Lösungen sowohl in ihrem Aufbau als auch in der Notation anlehnen. 5.5  Nichtfunktionale Eigenschaften 22 5.5.1 Ausgangssituation Die Zielsysteme von Industrie 4.0 sind industrielle Produktionssysteme. Diese müssen neben ihrer eigentlichen Funktion eine Reihe von nichtfunktionalen Eigenschaften besitzen, um die betrieblichen Anforderungen an eine effiziente, sichere und robuste Produktion zu erfüllen. Nichtfunktionale Eigenschaften sind typischerweise Querschnittseigenschaften. Zu ihrer Erfül-lung tragen sowohl die einzelnen Elemente als auch die Art ihres Zusammenwirkens im Gesamt-systemverbund bei. Die nichtfunktionalen Eigenschaften sind bereits heute ein wichtiger Bereich der Normung. Dies betrifft die Definition und Abgrenzung der Eigenschaft selbst, die quantitative Vorgabe von Wertegrenzen zur einheitlichen Klassifikation und von Konzepten zur konkreten Sicherstellung ihrer Einhaltung. Es ist Ziel und Notwendigkeit, die systemische und systemati-sche Berücksichtigung der nichtfunktionalen Eigenschaften auch auf die neuen Konzepte von Industrie 4.0 zu übertragen. Durch die integrale Einbeziehung des weltweiten Informationsnet- 22  Jede Funktionseinheit hat neben der Fähigkeit, ihre primäre Nutzfunktion auszuführen (funktionale Eigen- schaften), auch noch andere, verwaltungstechnische und ablauftechnische Eigenschaften. Diese bezeich-net man in der Automatisierungstechnik als nichtfunktionale Eigenschaften.

46    NORMUNGS-ROADMAP zes, die domänenübergreifende Betrachtung von Produktionsketten und die Mitbetrachtung der Ebene der Geschäftsprozesse ergibt sich eine neue Systemarchitektur, die mit den Konzepten der nichtfunktionalen Eigenschaften abgeglichen werden muss. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die Umsetzung in der betrieblichen Praxis. 5.5.2  Empfehlung: Terminologie der nichtfunktionalen      Eigenschaften definieren Das Konzept der nichtfunktionalen Eigenschaften gewinnt zunehmend an Bedeutung auch über den Bereich der Automatisierungstechnik hinaus. Nichtfunktionale Eigenschaften sind in Stan-dards explizit auszuweisen und im Sinne von Merkmalen zu definieren. Der Begriff nichtfunktio-nale Eigenschaft wird im Verbund mit funktionalen Eigenschaften wie folgt definiert: Funktionale Eigenschaften beziehen sich, wie der Name sagt, auf die Funktion eines Systems. Die Funktion beschreibt den Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangsgrößen eines Systems allgemein, das, was der Nutzer eines Systems von diesem erwartet. Funktionale Eigenschaften beziehen sich dann auf die Eigenschaften der Eingangs- und Ausgangsgrößen, wie z. B. Wer-tevorrat, Wertebereich, oder auf Eigenschaften der Funktion, wie z. B. Stetigkeit, kontinuierliche oder diskrete Änderungsmöglichkeit der Größen. Diese Funktionen werden durch reale physi-sche Systeme, d. h. Geräte und Komponenten umgesetzt. Diese haben ebenfalls Eigenschaften, die die Art der Ausführung der Funktionen beeinflussen. Diese Eigenschaften der Geräte und Komponenten, die oft Einschränkungen bei der Funktionsbereitstellung und -ausführung mit sich bringen, werden als nichtfunktionale Eigenschaften bezeichnet. Dies gilt sowohl für Hardware als auch für Software.  Die zugrunde liegende Terminologie ist zu überprüfen bzw. neu zu entwickeln. 5.5.3  Empfehlung: Klare Adressierung der nichtfunktionalen      Eigenschaften in Normen Die Beschreibung der nichtfunktionalen Eigenschaften, ihrer Ziele und der dazu entstehenden Anforderungen an die Regelsetzung, die Gerätehersteller, die Integratoren, die Betreiber und die Nutzer ist eine anspruchsvolle Aufgabe und sollte ausführlich und unmissverständlich formuliert sein. Es ist anzustreben, jede nichtfunktionale Eigenschaft in Normen zu beschreiben. Die Si-cherheitsgrundnormen zur Beschreibung der funktionalen Sicherheit sind insoweit ein sehr guter Ansatz, da sie den Aspekt der funktionalen Sicherheit für sich kontextunabhängig betrachten und damit im Prinzip allgemein angewendet werden können.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   47 5.5.4  Empfehlung: Sicherheit (Safety) Ziel der funktionalen Sicherheit ist der Schutz der Umgebung vor einer ernsthaften Schädigung durch das betrachtete technische System. Dazu gehören der Schutz des Menschen, der Schutz der Umwelt und der Schutz von wertvollen Gütern vor ernsthafter Schädigung. Mit den Normen IEC 61508 23 , IEC 61511 24  und ISO 13849 25  stehen nicht nur Modelle zur Analyse und Bewer- tung der Gefahren zur Verfügung, sondern auch detaillierte Vorgehensmodelle zur Ermittlung der erforderlichen Schutzmaßnahmen, Handhabung und gerätetechnischen Realisierung. Die Normen enthalten Methoden und Kennzahlen zur quantitativen Ermittlung des Risikos und der Risiko minderung. Die Normen haben sich bewährt und müssen auch in zukünftigen Syste-men stringent zur Anwendung kommen. Es sollte nicht angestrebt werden, Anforderungen der relevanten Normen zur funktionalen Sicherheit zu senken, um für allgemeine Zwecke entworfene IT-Systeme als sicherheitsbezogene Systeme qualifizieren zu können. Neue Anwendungsgebiete definieren weitere Anforderungen an sichere Systeme und die dazu-gehörigen Bewertungsmethoden der funktionalen Sicherheit. Sie sollten daraufhin durchgese-hen werden, ob sie auch für die Ziele von Industrie 4.0 relevant werden können. 5.5.5  Empfehlung: Security und IT-Security (IT-Sicherheit) Security beschreibt den Schutz eines Systems vor einem unzulässigen äußeren Einfluss. Die Konzepte sind allgemein und können z. B. als Grundnormen für konkrete Lösungen oder als Pro-duktnormen als Basis oder Grundlage dienen (beispielsweise „security by design“ 26 ). Security  als Konzept gilt sowohl für körperliche Einflüsse, z. B. das Eindringen von nicht autorisierten Per-sonen in einen Raum, als auch für die unzulässige Beeinflussung eines IT-Systems über seine Kommunikationsschnittstellen. Mit der intensiven Nutzung des Internets auch für automatisie-rungstechnische Steuerungsfunktionen, der Virtualisierung und des Cloud-Computing, jedoch auch durch die SelfX-Technologien (Selbstkonfiguration, Selbstheilung, Selbstoptimierung) und die agentenmäßige Vernetzung intelligenter Funktionen untereinander, erhält die IT-Security in Industrie 4.0 eine besondere Bedeutung. IT-Security ist eine wesentliche Voraussetzung für die Informationssicherheit und eng mit dieser verbunden. Die IEC 62443 baut auf der ISO/IEC-Normenreihe 27000 auf, um die zusätzliche Anforderung für kritische Infrastrukturen festzulegen. 23  Siehe DIN EN 61508 (VDE 0803) „Funktionale Sicherheit elektrischer, elektronischer und programmierbarer  elektronischer Systeme (E, E, PES) zum Schutz von Personen und Umwelt“; Normenreihe. 24  Siehe DIN EN 61511 (VDE 0810) „Funktionale Sicherheit – Sicherheitstechnische Systeme für die Prozess- industrie“; Normenreihe. 25  Siehe DIN EN ISO 13849 „Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen“,  Normen reihe. 26  Siehe auch Umsetzungsempfehlungen des AK „Industrie 4.0“, Seite 50, Punkt 1 „Security by Design“.

48    NORMUNGS-ROADMAP Mit der Normung und Standardisierung von Sicherheitsaspekten befasst sich die Deutsche Normungs-Roadmap IT-Sicherheit. Sie gibt einen Überblick über die IT-Sicherheitsnormung in den derzeit meistdiskutierten Schwerpunktgebieten und leitet aus den aktuellen Diskussionen Ausblicke und Handlungsempfehlungen ab. Die Normungs-Roadmap wird von der Koordinierungsstelle IT-Sicherheit bei DIN gemeinsam mit der DKE erarbeitet und regelmäßig fortgeschrieben. Die aktuelle Version kann unter  www.din.de/ go/kits  und  www.dke.de/de/std/Seiten/Normungsroadmaps.aspx  heruntergeladen werden.  5.5.6  Empfehlung: Informationssicherheit Der Schutz von Informationen als werthaltige Assets vor Verlust und Missbrauch, die Sicherstel-lung ihrer zeitgerechten Verfügbarkeit für berechtigte Nutzer und die Einhaltung ihrer Integrität und der Vertraulichkeit sind eine unverzichtbare Grundlage jedes IT-Systems. Mit der Virtu-alisierung, Flexibilisierung und Verkopplung der firmeninternen Betriebs-, Produktions- und Feldnetzwerke mit dem globalen Netz ergibt sich eine Vielzahl von neuen Herausforderungen an die Informationssicherheit. An vielen Stellen entstehen zurzeit Aussagen, Anforderungen, Festlegungen und Empfehlungen zur Informationssicherheit. Ansprechpartner sind die Landes-datenschutzbeauftragten, BSI 27  sowie nationale und internationale Normungsorganisationen  (z. B.  ISO/IEC 28 , DKE 29 , DIN 30 ) unter aktiver Mitarbeit der relevanten Fachverbände (BITKOM,  VDE, VDI, GMA). Informationssicherheit spielt heute auch in anderen Bereichen der CPS, z. B. im Bereich Auto-motive, AAL oder Smart Grid, eine zentrale Rolle. Es gibt eine Vielzahl von Aktivitäten mit mehr oder weniger Relevanz für die Thematik CPPS. Zur Sicherstellung der Anforderungen aus der industriellen Produktion erscheint es unbedingt erforderlich, dass für die Umgebung der CPPS eine Landkarte erstellt wird, die die Felder, Anforderungen und angebotenen Lösungsmethoden der Informationssicherheit im Umfeld der industriellen Produktion darstellt und strukturiert. 5.5.7  Empfehlung: Zuverlässigkeit, Robustheit Ziel der Produktionssicherheit ist die Robustheit und Ausfallsicherheit der Produktionsanlagen. Unabhängig von der Frage einer schwerwiegenden Schädigung der Anlage, der Umwelt oder des Menschen wird der Ausfall einer Produktionsanlage heute nur noch in seltenen Fällen tole- 27  BSI Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik. 28  ISO/IEC JTC 1/SC 27 „IT Security Techniques“. 29  DKE/UK 931.1 „IT-Sicherheit in der Automatisierungstechnik“. 30  DIN/NIA: NA 043-01-27 Arbeitsausschuss „IT-Sicherheitsverfahren“, zudem führt NIA das Sekretariat von  ISO/IEC JTC 1/SC 27 „IT Security Techniques“.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   49 riert. Ausfälle senken die Performance einer Anlage signifikant und verschlechtern die Wettbe-werbsfähigkeit. Moderne Produktionsanlagen tragen diesem Gesichtspunkt Rechnung und sind entsprechend robust und ausfallsicher ausgelegt. Im Umfeld der CPPS müssen neue Konzepte entwickelt werden, um die Ausfallsicherheit auch in einer virtualisierten IT-Umgebung ohne einen signifikanten Mehraufwand sicherzustellen. Allerdings kommt in teils hochdynamisch vernetzten CPPS-/Internet-of-Things-Systemen der System-Robustheit eine besondere Bedeutung zu. Diese darf dabei nicht nur die Eigenschaft einzelner Komponenten berücksichtigen, sondern muss eine an das Gesamtsystem angedockte Funktionalität definieren. Aus Normungssicht sind die identifizierten Lösungskonzepte zu klassifizieren und Kennzahlen zu definieren, die es erlauben, ihre charakteristischen Eigenschaften eindeutig zu beschreiben. 5.5.8  Empfehlung: Instandhaltbarkeit (Maintainability) Von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang auch die Instandhaltbarkeit (Maintainability): Dies ist die Fähigkeit einer Produktionsanlage, schnell und einfach instand gehalten zu werden. Die hieraus resultierenden Anforderungen wie die Möglichkeit zur Fehlerdiagnose,  Austauschbarkeit, Modularität, vorbeugenden Wartung usw. sind bereits bei der Planung und Konzeption von CPPS zu beachten. Schließlich hat die Maintainability einer Anlage wesentlichen Einfluss auf den zukünftige Ablauf und Aufwand zur Instandhaltung und somit auf die Kosten und Wirtschaftlich-keit einer Anlage. Die Kundenakzeptanz von neuen Industrie-4.0-Lösungen wird daher im hohen Maße von der Maintainability dieser Lösungen beeinflusst werden. Grundsätzliche Aspekte der Maintainability werden in der DIN EN 60300-3-10:2015-01 bereits beschrieben. Die spezifischen Merkmale von Industrie-4.0-Lösungen, die insbesondere aus der vertikalen und horizontalen Integration der Systeme heraus resultieren, erfordern gleichwohl eine Ergänzung dieser Aspekte um weitere, Industrie-4.0-immanente Anforderungen zur Maintain-ability: Mit der vertikalen Integration der Geschäftsprozesse und Systeme müssen auch die unterschiedlichen IT-Systeme zur Instandhaltung derart integriert werden, dass Informationen zum aktuellen Anlagenzustand allen relevanten Unternehmensebenen einfach und schnell zur Verfügung stehen.  Standards zu integrierten Lösungen müssen gleichzeitig aber auch Aspekte der Modularität und Austauschbarkeit beachten, so dass sie als offene Systeme es den Betreibern weiterhin ermöglichen, die hierfür notwendigen Serviceleistungen wie Instandsetzungen, Wartungen oder Condition Monitoring-Services von unterschiedlichen Anbietern unabhängig zu beziehen. Hierbei ist insbesondere auf die freie Austauschbarkeit von Zustandsdaten für das Condition Monitoring zu achten. Auf Basis des VDMA-Einheitsblattes 24582 hat der DKE/AK 931.0.13 einen Normungs vorschlag zu Condition Monitoring-Funktionen zur einheitlichen Behandlung von Condition Monitoring-Daten erarbeitet. 

50    NORMUNGS-ROADMAP Der Normungsvorschlag „UNIFORM REPRESENTATION OF CONDITION MONITORING  FUNCTIONS“ wurde beim IEC/SC 65E eingereicht. Ferner sind bei Standards zu integrierten Systemen die in der Regel unterschiedlichen Lebens-zyklen von Teilsystemen zu beachten. Die Obsoleszenz eines Teilsystems darf nicht zur Obso-leszenz des integrierten Gesamtsystems führen. Normen für integrierte Industrie-4.0-Lösungen sind folglich auch unter diesem Aspekt zu verfassen. 5.5.9  Empfehlung: Echtzeit: Festlegung der Konzepte und      Begrifflichkeiten in einer Norm Echtzeit ist eine wesentliche Eigenschaft aller CPS-Systeme. Für die zu erwartenden Diskus-sionen der Thematik in weit vernetzten flexiblen, adaptiven und autonomen Systemen ist es drin-gend erforderlich, dass die relevanten Konzepte und Eigenschaften (Merkmale) von industriellen Echtzeitsystemen in einer Norm zusammenfassend und einheitlich festgelegt werden. 5.5.10  Empfehlung: Interoperabilität zwischen Systemen Komponenten- und systemübergreifende Kommunikations- und Interaktionsschemata sind bei Industrie 4.0 von zentraler Bedeutung. Dafür müssen die beteiligten Systeme interoperabel entworfen sein und sich während des Betriebs auch so verhalten. Interoperabilität ist die Fähigkeit von Geräten und Komponenten, auf der Basis von Interaktionen und Informationsaustausch gemeinschaftlich eine Aufgabe zu erfüllen. Interoperabilität umfasst sowohl funktionale als auch nichtfunktionale Eigenschaften. Für die Interoperabilität muss auf der Basis dieser Eigenschaften festgestellt werden, ob diese für die Zusammenarbeit verträglich sind.  5.6    Entwicklung und Engineering 5.6.1 Ausgangssituation Im Umfeld von Industrie 4.0 werden die unterschiedlichsten Arten von Komponenten und Syste-men entwickelt. Inwieweit Entwicklungsprozesse und Indikatoren standardisiert werden können (und inwieweit dies überhaupt sinnvoll wäre), ist derzeit nicht abzusehen.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   51 Die Thematik Digitale Fabrik ist eine wichtige Teilthematik in Industrie 4.0. Hier sind insbesondere die Entwicklung, das Engineering und die Errichtung als schwierige Syntheseprozesse, die eine Vielzahl von Hilfs- und Nebenprozessen (Künstliche Intelligenz, Simulation, Verifikation ...) erfor-dern, zu nennen. Die sich daraus ergebenden Anforderungen an die Systemarchitektur müssen in den Industrie-4.0-Konzepten berücksichtigt werden. 5.6.2 Anwendungsbereiche ■ ■ Entwicklung von Produkten ■ ■ Entwicklung von Funktionselementen (funktionalen, softwaretechnischen,  mechatronischen ...) ■ ■ Entwicklungsbegleitende Modellierung und Simulation ■ ■ Durchgängigkeit der Entwicklung in Produktfamilien, Variantenmanagement ■ ■ Verifikation und Qualitätssicherung der entwickelten Komponenten ■ ■ Service-Engineering ■ ■ Produktentwicklung und Anlagenplanung in der Digitalen Fabrik ■ ■ Simulation im Vorfeld der physischen Realisierung, virtuelle Inbetriebnahme ■ ■ Simulation während des Betriebs für Optimierungsplanungen und Wandlungsfähigkeit ■ ■ Durchgängigkeit von Entwicklung und Engineering über den gesamten Lebenszyklus (sowohl der Produkte wie der Produktionssysteme und Fabriken) ■ ■ Errichtung und Inbetriebsetzung 5.6.3  Empfehlung: Transparente und nahtlose Datenbasis      und Entwicklungswerkzeuge für den gesamten      Produktlebenszyklus Eine zentrale Idee von Industrie 4.0 ist die integrierte Produkt- und Prozessentwicklung. Begriffe wie „Digitale Fabrik“, „Reverse Engineering“, „modellbasierte Entwicklung“, „Concurrent Enginee-ring“, „automatisierte Synthese“ usw. zeigen, dass diese Frage auch schon in der Vergangenheit diskutiert wurde. Allerdings zeigen im Detail die Aufgabenstellungen entscheidende Unterschie-de. So unterscheidet sich die Entwicklung einer mechatronischen Komponente fundamental von der Entwicklung eines neuen Impfstoffs und der Entwicklung eines neuen Anlagentyps. Jedoch spielen in allen Fällen Produktbeschreibungen, Anforderungsbeschreibungen, Beschreibung der Produktionsschritte und der Prozessdynamiken (für die Simulation, die Produktionsautoma-tisierung usw.) eine wichtige Rolle. In Fachgesellschaften und Normungsorganisationen gibt es bereits Arbeitsgruppen, die sich mit der Normung und Standardisierung in diesem Themenfeld befassen. Diesen Gruppen müssen grundlegende Datenstrukturen und Architekturen zugearbei-

52    NORMUNGS-ROADMAP tet werden, innerhalb derer in möglichst einheitlicher Form die unterschiedlichen Bedürfnisse der Branchen abgebildet werden können. 5.6.4  Empfehlung: Frühzeitige Unterstützung von      qualifizierten IT-Entwicklungen durch Normung und       Standardisierung in der Automatisierung Im Bereich der Technologien und Lösungen gibt es eine Vielzahl von bewährten Normen und Standards, die in heterogenen Netzwerken eine interoperable und zukunftssichere Zusam-menarbeit der Komponenten sicherstellen. Insofern gibt es keinen akuten Bedarf, an den eingespielten Verfahren etwas zu ändern. Im Allgemeinen ist die Vorgehensweise konservativ. Die Standards werden erst auf einer bestehenden und allgemein verfügbaren technologischen Basis definiert. Hier ist in Zukunft im Einzelfall zu prüfen, ob nicht eine schnellere Umsetzung von erkennbaren IT-Entwicklungen in die Normung sinnvoll ist. Eine Voraussetzung ist die kritische Analyse, inwieweit eine neue IT-Entwicklung das Potenzial besitzt, breitflächig in der industriellen Automation erfolgreich zu sein. 5.6.5  Empfehlung: Forschungs- und Entwicklungsbedarf      bei kooperierenden Systemen Die grundlegende Erarbeitung von Systemstandards, die beispielsweise die Entwicklung von Vorgehensweisen und speziell ihrer zeitlichen Dynamik beschreiben, sollten durch Forschungs- und Entwicklungsprojekte vorbereitet und unterstützt werden. 5.6.6    Empfehlung: Industrielles Lokationsmanagement  Industrielles Lokationsmanagement ist die systematische Erfassung, Verwaltung und Darstellung der geografischen Positionen von verteilten und vernetzten Komponenten eines Automatisie-rungssystems. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die verschiedensten Ansätze bekannt. Eine einheitliche Normung zu folgenden Aspekten fehlt jedoch: ■ ■ Technologien zur Ermittlung der Lokationsdaten ■ ■ Formate für Lokationsdaten ■ ■ Vereinbarungen zur Datenhaltung (zentral/dezentral) ■ ■ Protokolle zum Datentransport ■ ■ Applikationen und Visualisierungswerkzeuge

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   53 Da insbesondere mit der drahtlosen Vernetzung der Ortsbezug verloren geht, sind entsprechen-de Arbeiten angeraten. Dabei sollten existierende Standards berücksichtigt werden und ggf. zur Anwendung kommen. Relevant für diesen Bereich sind das OGC (Open Geospatial Consortium) und das W3C (die Arbeitsgruppe „Spatial Data on the Web“). 5.7   Kommunikation 5.7.1   Ausgangssituation leitungsgebundene Kommunikation Industrielle Kommunikationssysteme, auch Feldbusse genannt, bieten für hohe Anforderun-gen bereits heute ausgereifte Lösungen für leitungsgebundene Kommunikation auf Basis von IEEE 802.3 (Ethernet). Bei Industrie-4.0-Netzwerken, welche nicht nur den Shop-floor, sondern auch den Office-floor umfassen) kommen aber zu den bisherigen Anforderungen noch weitere bezüglich der Modularisierung, des flexiblen Hinzufügens, Wegnehmens und neu Anordnens von Modulen. Zusätzlich zur hierarchielosen Vernetzung der Komponenten bringen die zuneh-mende Anzahl von Sensoren und Stellgeräten sowie erweiterte Netzwerkanbindungen von Betriebsmitteln für z. B. Diagnosezwecke nicht nur zunehmenden Datenverkehr, sondern auch geänderte Bedürfnisse hinsichtlich der Topologie der Netzwerke. 5.7.2  Ausgangssituation funkbasierte Kommunikation Bei Funkkommunikationssystemen handelt es sich um Telekommunikationsprodukte, für die der rechtliche Rahmen für das Inverkehrbringen und den Betrieb zu berücksichtigen ist. Die eu-ropäische R&TTE-Richtlinie (Radio and Telecommunications Terminal Equipment) 1999/5/EC 31 ,  die in Deutschland durch das Gesetz über Funkanlagen und Telekommunikationsendeinrichtun-gen (FTEG) in nationales Recht umgesetzt wurde, fordert den Nachweis, dass die Geräte die grundlegenden Anforderungen der R&TTE-Richtlinie erfüllen. Werden Geräte in Übereinstim-mung mit den jeweiligen harmonisierten Normen hergestellt, gilt die Vermutungswirkung, dass die Geräte die grundlegenden Anforderungen der Richtlinie einhalten. Der Hersteller erklärt dies mit der Konformitätserklärung, die dem Gerät beizufügen ist, und durch das Anbringen des CE-Zeichens.  Die harmonisierten Normen werden auf Antrag oder nach einem Mandat der Europäischen Kommission entwickelt. Sie treten in Kraft, wenn ihre Referenzen im Amtsblatt der Europä ischen Union (OJEU) veröffentlicht werden. Für die R&TTE-Richtlinie werden harmonisierte Normen vorwiegend vom Europäischen Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI) entwickelt. Hierbei  31  Wird am 12. Juni 2016 durch die Radio Equipment Directive (RED) abgelöst.

54    NORMUNGS-ROADMAP sind künftig stärker die Anforderungen und Bedingungen der industriellen Funkkommunikation einzubringen, wie z. B. bei den relevanten Normen EN 300 328 [xx] und EN 300 440 [xx]. Neben den Normungskomitees müssen die Anforderungen der industriellen Automation auch bei den Kommissionsgremien wie Telecommunications Conformity Assessment and Market Surveillance Committee (TCAM ), Administration Coordination Group (AD CO) usw. positioniert werden. Dies kann z. B. durch Einbringung von Kommentaren zu der überarbeiteten R&TTE-Richtlinie, Risk-Assessment usw. erreicht werden.  Die Normung der Funkkommunikation für industrielle Automatisierungsanwendungen schließt drei unterschiedliche Bereiche ein: ■ ■ Nutzungsbedingungen des Funkspektrums, ■ ■ Technologien zur Funkübertragung und ■ ■ Technologien der industriellen Kommunikation. Alle Bereiche haben einen bedeutenden Einfluss auf die Nutzung der Funkkommunikation für Industrie 4.0 und müssen berücksichtigt werden. Demzufolge ist ein Normungskonzept erforder-lich, das einerseits durchgängige Lösungen ermöglicht und andererseits definierte Schnittstellen festlegt. Die in diesem Dokument aufgeführten Empfehlungen zielen darauf ab. Die Empfehlun-gen in den Abschnitten 5.7.6 bis 5.7.8 betreffen die notwendige Einbeziehung der Anwendungs-experten bei der Gestaltung der Nutzungsbedingungen des Frequenzspektrums. Die Empfeh-lung des Abschnitts 5.7.9 drückt die Notwendigkeit der Beteiligung der Industrieautomation bei der Formulierung der Anforderungen für künftige Entwicklungen der Funkübertragung aus. 5.7.3  Empfehlung: Netzwerkmanagement Der Verwaltungsaufwand von Industrie-4.0-Netzwerken steigt mit der Komplexität der Lösun-gen. Hier sollte untersucht werden, ob eine Software-gestützte Verwaltung des Netzwerkes auf Basis der für andere Anwendungsbereiche bereits vorhandenen, bzw. entstehenden Normen und Lösungen zu Automated Infrastructure Management (AIM) auch für Industrie 4.0 geeignet ist oder durch erweiterte Festlegungen ertüchtigt werden muss. 5.7.4  Empfehlung: Infrastrukturkomponenten Um Diagnose- und Überwachungsfunktionen in einem Industrie-4.0-Netzwerk realisieren zu können, benötigen die Infrastrukturkomponenten der leitungsgebundenen Kommunikationsys-teme, sowohl aktive (Router, Switches, Repeater etc.) wie auch passive (Leitungen und Stecker), eine virtuelle Repräsentanz. Die Merkmale (produktbeschreibende und einsatzbezogene Daten) und die Zustandsinformationen der Infrastrukturkomponenten sind zu standardisieren, um eine 

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   55 einheitliche Sicht darauf zu ermöglichen. Die speziellen Anforderungen durch Industrie 4.0 an Steckverbinder werden im DKE AK 651.03 „Steckverbinder mit Zusatzfunktion“ behandelt. 5.7.5  Empfehlung: Topologie  Bezüglich der Topologie haben wir heute zwei Welten. Zum einen die in der Industrieautoma-tion gängige, aktive, lineare Topologie, bei der in jedem Teilnehmer ein Switch vorhanden ist, der sowohl die ankommende, die abgehende Leitung als auch die interne Verbindung zum Gerät herstellt. Demgegenüber haben wir in der strukturierten Gebäudeverkabelung eine sternförmige Verkabelung mit den 3 Hierarchiestufen Campus, Gebäude und Etage. Hier sollte untersucht werden, wie eine ideale Netzwerkstruktur für Industrie 4.0 aussieht, wobei auch die funkge stützte Kommunikation mit betrachtet wird. Dies umfasst Kommunikation innerhalb von I4.0-Komponenten als auch die Vernetzung zwischen den verschiedenen, teilweise mobilen I4.0-Komponenten, die Kommunikation mit übergeordneten Automatisierungsgeräten sowie die Anbindung an die kommerzielle EDV, bis hin zur Cloud für die Datenablage und Cloud-basierten Diensten. Die gefundenen Lösungen sind zu standardisieren. 5.7.6  Empfehlung: EMV  Zunehmender Datenverkehr wird eine erhöhte Bandbreite erfordern. Dies kann heute schon mit einer 4-paarigen Verkabelung, die nach Cat 6A für bis zu 10 Gigabit pro Sekunde geeignet ist, abgedeckt werden. Aufgrund der geringeren Spannungsdifferenzen der Signalkodierung wird hierfür eine sehr gute Schirmqualität erforderlich sein, um EMV-Probleme im industriellen Umfeld zu vermeiden. Hier sollte untersucht werden, ob die gängigen Schirmqualitäten mit denen in der Industrie auftretenden EMV-Belastungen zurechtkommen und eine probate Lösung darstellen. Sofern neue Festlegungen zu treffen sind, sind diese zu standardisieren. 5.7.7  Empfehlung: Arbeiten zur Erlangung von exklusiven      Spektren für die Industrieautomation Die flexible Vernetzung, die Industrie-4.0-Szenarien kennzeichnet, wird mehr Frequenzspektrum erfordern, als heute dafür zur Verfügung steht. Insbesondere für Anwendungen mit hohen An-forderungen an Echtzeitfähigkeit, Determinismus und Verfügbarkeit wird ein Frequenzspektrum erforderlich sein, das ohne gravierende Zugeständnisse an andere Anwendungen im Umfeld von Industrieanlagen weltweit zur Verfügung steht. Es sollten vorbereitende Maßnahmen eingeleitet werden, damit die Industrieautomation ein solches Funkspektrum erlangen kann. Dazu gehören die Ermittlung des Bedarfs, das Zusammentragen von Anforderungen der Anwendungen, die 

56    NORMUNGS-ROADMAP Identifikation geeigneter Funkspektren sowie die Abbildung der Dienste der Industrieautomation im Sinne der ITU. 5.7.8  Empfehlung: Koexistenz von Funkanwendungen Ein wesentlicher Aspekt der Umsetzung von Industrie 4.0 ist die Kommunikation zwischen räum-lich und organisatorisch verteilten Einheiten, die oft aus Flexibilitätsgründen oder wegen der Mo-bilität der Einheiten per Funk erfolgen muss. Dabei sind die Anforderungen der verschiedenen Anwendungen sehr unterschiedlich, so dass sie nicht von einer einzelnen Funktechnologie erfüllt werden können. Heute nutzt die Funkkommunikation Funkspektren, die in der Regel nicht exklu-siv für eine einzige Anwendung zur Verfügung stehen. Eine Priorisierung von Funkanwendungen findet gegenwärtig nur durch die Frequenzvergabe durch die Regulierungsbehörden statt. Um eine hohe Verfügbarkeit der stark wachsenden Anzahl an Funkanwendungen im indust-riellen Bereich gewährleisten zu können, ist unabhängig vom Frequenzbereich ein unterneh-mensinternes Koexistenzmanagement erforderlich, das die Kommunikationsanforderungen der technischen Prozesse und der Geschäftsprozesse berücksichtigt. Es gilt, Konzepte festzulegen, die den Koexistenzaspekt sowohl im Lebenszyklus eines industriellen Funkprodukts als auch im Lebenszyklus einer industriellen Funkkommunikationsanlage einbringt. Es ist dabei zu beach-ten, dass in einem solche Koexistenzmanagementprozess auch Einflüsse der Anwendung von Bedeutung sind. Diese und andere relevante Informationen können nur zentral zur Verfügung stehen, weshalb ein Konzept mit zentralem Koordinator notwendig ist.  Mit der Norm IEC/EN 62657 32  wird ein frequenzunabhängiges Koexistenzmanagement be- schrieben, das manuell oder automatisiert umgesetzt werden kann. Dabei wird ein wichtiger Schritt in diese Richtung unternommen.  Die Entwicklungen bei Software Defined Radio (SDR) und Cognitive Radio (CR) haben das  Potenzial für ein automatisiertes Koexistenzmanagement über Funktechnologiegrenzen hinweg.  Hierfür sind noch ein Referenzmodell zur Mediumsnutzung, Bibliotheken für verschiedene Funktechnologien sowie die Spezifikation einheitlicher Dienste erforderlich, um einen weitgehend automatisierten Informationsaustausch zwischen den Funkanwendungen sowie zwischen Funk-anwendung und technischem Prozess bzw. Geschäftsprozess zu realisieren. Für diese Arbeiten sollte die Kooperation mit anderen relevanten Konsortien und Standardisierungsorganisationen gesucht werden. 32  IEC 62657-2 „Industrielle Kommunikationsnetze – Funk-Kommunikationsnetze – Teil 2: Koexistenz“ wird als  DIN EN 62657 in Deutschland in Kürze veröffentlicht.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   57 5.7.9  Empfehlung: Funktechnologien Die für die Heim- und Bürokommunikation entwickelten Funktechnologien decken zum Teil auch Anforderungen industrieller Automatisierungsanwendungen ab. Allerdings gibt es auch solche, für die diese IT-Lösungen nicht geeignet sind. Deshalb sind in den Normen IEC 61784-2, IEC 62591 (WirelessHART), IEC 62601 (WIA-PA) spezielle Festlegungen für die Automatisie-rungstechnik getroffen worden. Für Entwicklungen, wie z. B. Near Field Communication (NFC) oder Software Defined und Cognitive Radio (SDR/CR), aber auch für neue Mobilfunkstandards ist zu prüfen, für welche Anwendungen sie unverändert eingesetzt werden können, oder ob z. B. Profile zu deren Anwendung im industriellen Bereich festzulegen sind. Aspekte von Industriean-wendungen werden durch 3GPP und ETSI bearbeitet. Die Kooperation mit diesen Konsortien und Standardisierungsorganisationen sollte gesucht werden. Im Zuge der Umsetzung von Industrie 4.0 wird auch ein spezieller Funkstandard für die Kom-munikation in der Fertigungszelle bzw. im Bereich der Fertigungsmaschine erforderlich werden. Standardisierungsarbeiten finden hierzu bereits statt. So werden Sensoren bei der Identifikation von Werkstücken, bei der Steuerung in Maschinen und Fertigungszellen sowie zur Dokumentati-on des Fertigungsprozesses zunehmend eine Rolle spielen. Sie sind die Quelle für ein möglichst genaues Prozessabbild. Auf der anderen Seite wirken immer mehr Aktoren auf den Produktions-prozess. Die Verdrahtung der wachsende Anzahl an Sensoren und Aktoren im Maschinenbau ist aufwändig und zum Teil technisch schwierig zu implementieren. Die drahtlose Einbindung von Sensoren und Aktoren wird damit an Bedeutung gewinnen. Die Vielfalt von Anbietern von zum Teil sehr speziellen Sensoren und Aktoren erfordert eine Normung der Funkkommunikation. Da-bei sind die Eigenschaften einfacher Sensoren (Endpoint Device) bzgl. Baugröße, Leistung und Preis zu beachten. Gegebenenfalls sind unterschiedliche Ansätze zu harmonisieren, da Diversi-tät in diesem Bereich nicht wirtschaftlich implementierbar ist. 5.7.10  Empfehlung: Integration von Funkkommunikation Die Anforderungen an das (einheitliche) Management von Funkkommunikationssystemen unterschiedlichster Technologien im Lebenszyklus von Produktionsanlagen wirkt sich auch auf die Rolle dieser Funksysteme aus. Sie sind nicht nur Mittel zum (Kommunikations-)Zweck, sondern auch Bestandteil der Produktionsanlage. Als solche sollten die Funkgeräte ebenfalls zur Industrie-4.0-Komponente im Sinne des Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0 entwickelt werden. Entsprechende Maßnahmen zur Integration der Funkkommunikations- und Manage-mentsysteme in die Welt der industriellen Automation sind vorzunehmen. Denkbar sind vereinheitlichte Festlegungen zur Konfiguration der Funkgeräte sowie zur Diagnose und Fehleranalyse. Dies trifft insbesondere für IT-Lösungen zu, bei denen andere Konzepte und Lösungen verfolgt werden als im industriellen Bereich. Auf jeden Fall sind Maßnahmen erforder-

58    NORMUNGS-ROADMAP lich, um auf neuen Technologien beruhende Funkanwendungen im Lebenszyklus der Produkti-onsanlagen und speziell im Koexistenzmanagementprozess berücksichtigen zu können. 5.8  Additive Fertigung Der Bereich additive Fertigung ist der Öffentlichkeit unter dem Begriff „3D-Drucken“ bekannt und wird dort unter dem Aspekt des Nutzens für einzelne Endanwender behandelt (bzw. der davon ausgehenden Gefahren, siehe „Gewehr aus dem Drucker“). Der große und bereits weit entwickelte Markt für die Anwendung dieser Technologien (denn es handelt sich um viele un-terschiedliche Technologien, nicht eine einzige, und in hoher Frequenz kommen weitere auf den Markt) ist jedoch die industrielle Anwendung wie z. B. im Bereich der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Energietechnik sowie daneben ebenfalls im Bereich der Medizin- und Dentaltechnik.  Status quo:Im Jahre 2011 wurde das ISO/TC 261 „Additive Manufacturing“ gegründet, zu dessen Scope die internationale Normung für alle Verfahren und Anwendungen der additiven Fertigung gehören. Um für die Industrie störende Konkurrenz- bzw. Überlappungssituationen zu vermeiden, wurde bereits nach kurzer Zeit eine Partnerschaft zwischen ASTM und ISO eingegangen, da bereits kurz zuvor mit ASTM F42 ein Gremium seine Standardisierungsarbeiten zu additiver Fertigung aufgenommen hatte, welche einen weltweiten Anspruch hat. Diese Partnerschaft, die sich in den letzten Jahren weiter zu einer sehr zuverlässigen Zusammenarbeit gefestigt hat, bedeutet, dass nunmehr von beiden Organisationen, ISO und ASTM, ein gemeinsames Set von Normen für additive Fertigung erarbeitet wird mit gemeinsamer Ausrichtung und mit dem Bemühen, Doppelnormung zu vermeiden und strategisch wichtige Aspekte im Rahmen der verfügbaren Kapazitäten zu steuern. Die Normen erscheinen mit einer gemeinsamen ISO/ASTM-Nummer; die Erarbeitung und Überarbeitung (sowie die Regelung der Urheberrechte) erfolgt nach einem speziellen Partnerschaftsabkommen (einem PSDO agreement) zwischen beiden Organisationen. Bisher erschienene Normen behandeln: ■ ■ Coordinate systems and test methodologies ■ ■ Standard specification for additive manufacturing file format (AMF) Version 1.1 ■ ■ Overview of process categories and feedstock ■ ■ Main characteristics and corresponding test methods ■ ■ Overview of data processing Aktuell in Bearbeitung befindliche Projekte (in unterschiedlichen Stadien) sind: ■ ■ Terminology ■ ■ Guide for Design for Additive Manufacturing ■ ■ Requirements for purchased AM parts

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   59 ■ ■ Standard test artifacts ■ ■ Standard Specification for Material Extrusion Based Additive Manufacturing of Plastic Materials ■ ■ Standard Practice for Metal Powder Bed Fusion to Meet Rigid Quality Requirements ■ ■ Specific design guidelines on powder bed fusion ■ ■ Qualification, quality assurance and post processing of powder bed fusion metallic parts ■ ■ NDT for AM parts Auf nationaler deutscher Ebene erfolgt eine enge Zusammenarbeit mit dem VDI, da dort bereits früher mit der Standardisierung begonnen worden war; einige der von ISO/TC 261 veröffent-lichten und auch der nunmehr in Kooperation mit ASTM F42 erarbeiteten Normen beruhen auf Richtlinien des VDI FA 105. Auf europäischer Ebene wurde in 2015 CEN/TC 438 „Additive Manufacturing“ gegründet, welches auf seiner konstituierenden Sitzung klargestellt hat, dass es keine eigenen Normungs-aktivitäten über die von ASTM F42 und ISO/TC 261 hinaus vornehmen möchte, sondern dass es seine Aufgabe in der europäischen Übernahme dieser Normen sieht. Die Frage eines allgemein genutzten Datenformats sollte mit dem Format AMF gelöst werden, dessen Akzeptanz jedoch noch nicht ausreichend groß ist. Durch ein neues Format 3mf, wel-ches durch ein Konsortium auf den Markt gebracht wurde, welchem auch Microsoft angehört, ist zu vermuten, dass durch die Marktdominanz nunmehr ein weithin verbreitetes Format vorhan-den sein wird. 5.9  Der Mensch in der Industrie 4.0 5.9.1 Ausgangssituation In der Arbeitswelt der Industrie 4.0 wird der Mensch weiterhin nicht wegzudenken sein. Als soziotechnisches Arbeitssystem verstanden, bieten flexible und anpassungsfähige Produktions-systeme zahlreiche Chancen, Arbeit besser und menschengerecht zu gestalten. Mit dieser Zielstellung ist es sinnvoll, etablierte Prinzipien der Gestaltung menschengerechter Arbeit zu berücksichtigen (Tabelle 1).  Grundlegend ist die Anforderung der Ausführbarkeit, d. h. bei der Gestaltung eines Arbeits-systems sind das physische und mentale Leistungsvermögen zu berücksichtigen. Aufgaben müssen grundsätzlich zu bewältigen sein. Darüber hinaus muss die Schädigungslosigkeit einer Tätigkeit sichergestellt werden, Unfälle und Gesundheitsschäden sind durch die Gestaltung zu vermeiden. Weitergehend ist die Beeinträchtigungsfreiheit oder auch Zumutbarkeit einer Tätig-keit zu betrachten. Dies bedeutet, dass im besten Fall ein Belastungsoptimum hergestellt wer-

60    NORMUNGS-ROADMAP den kann: körperliche und geistige Unterforderung wie Überforderung werden vermieden. Neue Technologien bieten zudem vielfältige Möglichkeiten, Arbeit lern- und persönlichkeitsförderlich zu gestalten. So können adaptive Systeme Beschäftigte individuell unterstützen, Lernprozesse befördern und auch körperliche Einschränkungen kompensieren. Arbeitssysteme, die diese Optionen bieten, können gesundheitsförderlich wirken und die Kompetenzen von Beschäftig-ten weiterentwickeln. Dies verbessert bei gelungener Umsetzung Zufriedenheit, Motivation und Leistungsfähigkeit. Tabelle 1: Kriterien und Prinzipien einer menschengerechten Arbeitsgestaltung  in Anlehnung an Hacker (2005) Bewertungsebenen Kernmerkmale Ausführbarkeit Anthropometrische und sinnesphysiologische Normwerte einhalten Schädigungslosigkeit Gesundheitsschäden ausschließen Beeinträchtigungsfreiheit Arbeiten ohne Beeinträchtigungserleben, keine Befindensminderung Persönlichkeitsförderlichkeit Lernen und Kompetenzentwicklung Neue Technologien bringen neben den Chancen auch Risiken hinsichtlich der Umsetzung von Kriterien menschengerechter Arbeit mit sich. In einem schlechten Fall können Merkmale der Automation dazu führen, dass Aufgaben der Beschäftigten aus Resttätigkeiten bestehen, die zu Monotonie und Dequalifizierung führen. Auch kann die Komplexität und Dynamik der cyberphy-sischen Systeme und ihrer Prozesse unter Umständen nicht hinreichend verstanden werden. Dies kann unmittelbar zu Stress und Sicherheitsrisiken führen.  Die Arbeitsaufgabe ist Kern des soziotechnischen Systems und damit im Fokus der men-schengerechten Gestaltung von Arbeit. Sie verknüpft im System das organisatorische mit dem technischen Teilsystem und zugleich den Menschen. Mit der Perspektive auf ein soziotechni-sches System lassen sich die Wechselwirkungen zwischen Technik, Organisation und Personal beschreiben.  Für die menschengerechte Arbeits- und Aufgabengestaltung leitet sich daraus das „TOP-Prinzip“ (Technik, Organisation, Personal) ab. Die Buchstabenreihenfolge ist dabei nicht zufällig gewählt, sondern soll dem arbeitswissenschaftlichen Ansatz Ausdruck verleihen, dass für gute, sichere und gesunde Arbeit zunächst zu prüfen ist, inwieweit Arbeit technisch bestmöglich gestaltet werden kann, z. B. mit dem Ziel eines Belastungsoptimums oder der Minimierung des Unfallrisikos. Soweit dies nicht möglich ist, sind organisatorische, regulierende Maßnahmen zu ergreifen, z. B. durch die eine zeitliche Begrenzung von Belastungen. Erst wenn die technischen 

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   61 und organisatorischen Möglichkeiten zur Optimierung der Arbeitsgestaltung ausgeschöpft sind, sollten verhaltens-, bzw. personenorientierte Maßnahmen zum Einsatz kommen, die Arbeits-gestaltungsdefizite dann kompensieren können. Derartige Maßnahmen sind allerdings nicht zu verwechseln mit grundsätzlich fähigkeitserweiternden Ansätzen und mit Kompetenzentwicklung. Für gut befähigte Menschen kann die Bewältigung komplexer Aufgaben ein Belastungsoptimum darstellen, das zum Lernen und zur Weiterentwicklung beiträgt. Dies findet aber nicht durch ständige Kompensationsanstrengungen bei Defiziten der Technik oder der Arbeitsbedingungen statt. Die drei Kernelemente eines soziotechnischen Systems (Technik, Organisation, Personal) kön-nen jeweils aus drei Wirkebenen beeinflusst werden – der Mikro-, der Meso- und der Makro-ebene von Organisationen. Die Mikroebene repräsentiert dabei den einzelnen Arbeitsplatz oder auch ein spezifisches Arbeitsmittel. Die Mesoebene betrachtet komplette Arbeitssysteme und Prozesse zwischen Struktureinheiten eines Unternehmens. Die Makroebene umfasst Gesamt-unternehmen und unternehmensübergreifende Prozesse.  Die drei Elemente Technik, Organisation und Personal spannen zusammen mit den verschiede-nen Ebenen eine Matrix auf (Tabelle 2), die dazu dient, Handlungsfelder der menschengerechten Arbeitsgestaltung in der Industrie 4.0 zu systematisieren. Tabelle 2: Handlungsfelder für eine menschengerechte Arbeitsgestaltung in der Industrie 4.0 Technik Organisation Personal ■ z Assistenzsysteme ■ z Mensch-Roboter-Kollaboration ■ z Mensch-Maschine-Schnittstellengestaltung ■ z Usability ■ z Handlungs- und Entscheidungsspielraum ■ z Aufgabengestaltung und -vielfalt ■ z Informationsbedarf und -bereitstellung ■ z Qualifikation & Kompetenz ■ z Befähigung & Verantwortung ■ z Prospektives Design von Produkten und Produktionsprozessen  ■ z Lernförderliche Technikgestaltung ■ z Organisation von Befugnis & Verantwortung ■ z Verortung von Entscheidungsfunktionen ■ z Einführung der Systeme ■ z Lernförderliche Prozessgestaltung ■ z Technologie- & innovationsab-hängige Kompetenzentwicklung, Personalentwicklung ■ z Zwischenmenschliche Prozesse und Kommunikation ■ z Betriebs- und unternehmensüber-greifende Geschäftsprozesse und Wertschöpfungsketten  ■ z Technologische Ressourcenflexibilität ■ z Personenbezogener Datenschutz und Persönlichkeitsrechte  ■ z Arbeitszeitgestaltung und Flexibilität ■ z Personalstrategie und -management ■ z Verfügbarkeit von Fachkräften ■ z Demografischer Wandel ■ z Anpassung von Aus- und Weiterbildungscurricula

62    NORMUNGS-ROADMAP Im Folgenden werden aus diesen Feldern Empfehlungen abgeleitet, die zu einer erfolgreichen Einführung und Umsetzung von Industrie 4.0 beitragen sollen. Die Handlungsempfehlungen las-sen sich nicht alle in Normen und Standards fassen, sondern adressieren auch wirtschaftliche und soziale Rahmenbedingungen, die auf verschiedenen Wegen weiterzuentwickeln sind. 33 5.9.2  Empfehlung: Normen und Standards zur      menschengerechten Arbeitsgestaltung für die       Industrie 4.0 weiterentwickeln Die Rolle der Normung für die menschengerechte Arbeitsgestaltung ist spätestens seit dem New Approach sehr deutlich und wird bspw. im Bereich der Maschinensicherheit verständlich. Durch die rahmengebende Bedeutung, die Normung für die Gestaltung von Produkten und damit auch von Arbeitsmitteln hat, setzt sie im wahrsten Sinne des Wortes Standards. Hier können die nun zu entwickelnden Normen für die Produkte der Industrie 4.0 sowohl auf bereits bestehende Normen bspw. zur Maschinensicherheit oder Ergonomie zurückgreifen, wie auch neue Arbeitsfelder für diese Bereiche aufzeigen. Bei der Entwicklung neuer Normen wird daher empfohlen zu prüfen, inwieweit Normen für die Fragestellungen der Sicherheit und Ergonomie bereits bestehen und diese dann in Bezug zu nehmen bzw. anzuwenden. Darüber hinaus sollten deutlich werdende Leerstellen angezeigt werden und dann in Kooperation mit den ggf. bereits bestehenden Ausschüssen geschlossen werden (bspw. Normenausschuss Ergonomie). 5.9.3  Empfehlung: Technikgestaltung – Adaptive Gestaltung      von Arbeitssystemen der Industrie 4.0 Assistenzsysteme haben den Zweck, Beschäftigte bei der Aufgabenerfüllung zu unterstützen. Das bedeutet, dass sich nicht der Mensch an eine Maschine anpassen muss, sondern die Ma-schine sich an den Menschen anpasst. Mit dem Ziel der menschengerechten Gestaltung lassen sich so lernförderliche Gestaltungselemente realisieren. Für kollaborative Szenarien, in denen Maschinen sich in einem Arbeitssystem autark adaptieren, gilt es, sichere und akzeptanzförderli-che Rahmenbedingungen zu schaffen.  Die bisher in der Normung gesondert betrachteten Mensch-Maschine- und Maschine-Maschi-ne-Schnittstellen müssen miteinander kombiniert werden. Die aus Entwicklungen der Indust-rie 4.0 resultierenden Szenarien zeigen auf, dass insbesondere in der industriellen Produktion Maschinen so flexibel eingesetzt werden, dass sie zur Erfüllung einer Aufgabe je nach Bedarf mit  33  Hacker, W. (2005). Allgemeine Arbeitspsychologie. Psychische Regulation von Wissens-, Denk- und körper- licher Arbeit. Bern: Verlag Hans Huber (2., vollständig überarbeitete und ergänzte Auflage).

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   63 einem Menschen oder einer anderen Maschine interagieren können. Die anforderungsgerechte Gestaltung einer übergreifenden, flexiblen Interoperabilität einer Mensch-Maschine-Maschine-Schnittstelle ist sicherzustellen. Die Komplexität und Dynamik der sich rekonfigurierenden System elemente stellen erhöhte Anforderungen an die Mensch-Maschine(n)-Schnittstellen-gestaltung (Mehrmaschinenbedienung). Standards der ergonomischen Gestaltung und  besonders auch die Usability der Software gewinnen an Bedeutung. 5.9.4  Empfehlung: Konzepte für eine funktionale Arbeitsteilung      Mensch – Maschine Die Arbeit des Menschen in der Industrie 4.0 mit bzw. an Maschinen sollte sich dahingehend verändern, dass eine nachhaltige Entlastung hinsichtlich körperlicher und geistiger Belastung (Bewegen schwerer Lasten; repetitive, eintönige und ermüdende Tätigkeiten) erreicht werden kann. Der Mensch kann sich so vielmehr durch seine kreativen, innovativen und improvisatori-schen Fähigkeiten einbringen und einen motivierenden und ausfüllenden Beitrag leisten.  Ziel muss es sein, dass der Mensch sich nach wie vor als ein zentraler und wichtiger Bestand-teil der Arbeitsumgebung versteht und eine dementsprechende Wertschätzung erfährt. Die Rolle des Menschen als Treiber der Veränderungen in der Industrie 4.0 sollte dabei weiterhin im Vordergrund stehen, auch wenn zu der klassischen zwischenmenschlichen Kommunikation nun noch die Interaktion mit vernetzten und digitalisierten Maschinen hinzu kommt. Das Risiko einer Herabstufung und/oder Gleichsetzung des Menschen mit reinen Produktionsmitteln, wie sie Maschinen und Anlagen ausmachen, muss hierbei ernst genommen werden. Elementar wird bei der Arbeitsgestaltung für den Menschen die situations- und anforderungs-gerechte Unterstützung durch vorhandene Technologie für die jeweilige Tätigkeit. Dazu bedarf es geeigneter Assistenzsysteme, welche die vorhandenen Daten verständlich zu nutzbaren  Informationen aufbereiten und den Menschen so in die Lage versetzen, die richtigen Entschei-dungen zu treffen. 5.9.5  Empfehlung: Gestaltung der Interaktion      zwischen Menschen und technischen Systemen Mit Interaktionen zwischen Menschen und technischen Systemen sollen Aufgaben sicher und beeinträchtigungsfrei bearbeitet werden. Die wesentliche Basis von Interaktionen, der gegen-seitige Austausch von Informationen, kann sowohl zeitlich als auch inhaltlich dynamisch bzw. variabel sein (Digitalisierung, Vernetzung, Dynamisierung) und ebenso direkte und indirekte Formen annehmen. Prozesse menschlicher Informationsverarbeitung (vgl. auch psychische 

64    NORMUNGS-ROADMAP Belastung) sind dafür grundlegend und sollten in die Normung häufiger und umfassender einbe-zogen werden. Dabei sollten mögliche Varianten von Interaktionen mit technischen Systemen als variierende Prozesse berücksichtigt werden. Die Normung sollte ebenso berücksichtigen, dass sich Aufgaben und einmal getroffene Funktionsallokationen in zukünftigen Arbeitssystemen, in denen Interaktionspartner weitgehend vernetzt sind und (digitalisierte) Informationen wechselsei-tig austauschen (z. B. Mensch, Arbeitsmittel, Arbeitsumgebung), ändern werden. Bedeutsame Änderungen sind „über die Zeit“, „nach ihren Inhalten“ und „in ihrer Art der Bearbeitung“ und Kombinationen daraus. Änderungen sind zu berücksichtigen auf personaler Ebene (Verände-rung von Qualifizierung), auf organisationaler Ebene (Veränderung von Informations-, Koordi-nations- und Entscheidungsprozessen bei flexiblen Funktionszuweisungen) und auf technischer Ebene (gebrauchstaugliche Mensch-Maschine-Schnittstellen für adaptive und adaptierbare Allokationen von Funktionen; lokalremote; verteilt). Dabei lassen sich Menschen in ihrer Interakti-on mit einem technischen System flexibel unterstützen (Werkzeug), teilweise ergänzen (Prothese) oder zeitweise vertreten (Agent). 34 Handlungsbedarf aus der Digitalisierung ergibt sich durch Menge und Güte aufgabengerecht zu verarbeitender Informationen. Der Handlungsbedarf ergibt sich aus der Vernetzung und Dynami-sierung, die umfangreichen und variierenden Informationen sowohl des Menschen als auch des technischen Systems wechselseitig zu ermitteln, zu verteilen und zu koordinieren. Die Normung sollte auch für folgende Herausforderungen einer menschengerechten Gestaltung der Mensch-System-Interaktion Lösungsansätze bereithalten (Lee & Seppelt, 2012; Miller et al. 2012): ■ ■ Veränderungen in der Rückmeldung (out-of-the loop unfamiliarity, surprising mode tran-sitions, inadequate training and skill loss): Hohe Automatisierungsgrade bieten dem Menschen nur unzureichende Informationen zur angemessenen Teilnahme. Veränderungen und Fehler in der Automatisierung sind dann vom Menschen schwer zu ermitteln und kön-nen von ihm nicht kompensiert werden. ■ ■ Veränderungen in der Aufgabenstruktur (clumsy automation, automation-task errors, behavi-oural adaptation): Durch die Automatisierung werden dem Menschen Funktionen abgenom-men und dadurch seine Arbeit beeinträchtigt oder sogar erschwert. ■ ■ Veränderungen in der Beziehungsstruktur (mismatched expectations and eutactic behavi-our, inapropriate trust (misuse, disuse, and complacency), job satisfaction and health): Eine technikzentrierte Gestaltung der Automatisierung führt zur nichtintendierten Nutzung durch den Menschen. 35 34 Fraunhofer:  http://www.iao.fraunhofer.de/images/iao-news/studie_future_hmi.pd . 35  Lee, J.D. & Seppelt, B.D. (2012). Human factors and ergonomics in automation design. In G. Sal-vendy  (Ed.), Handbook of human factors and ergonomics (1615–1642). Hoboken: Wiley. Miller, C.; Nickel, P.; Di Nocera, F.; Mulder, B.; Neerincx, M.; Parasuraman, R.; Whiteley, I. (2012). Psychology and Human-Machine Systems. In Hockey, G.R.J. (Ed.), THESEUS Towards Human Exploration of Space: a European Strategy (22-38, 54). Straßburg: Indigo.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   65 5.9.6  Empfehlung: Instandhaltung In der Industrie 4.0 allgemein und konkret in der Fabrik der Zukunft – der Smart Factory – wird die Bedeutung der Instandhaltung als gewährleistende Instanz für die Verfügbarkeit und Zuver-lässigkeit von Maschinen und Anlagen eine zentrale Rolle spielen. Vor allem vor dem Hintergrund der zunehmenden Komplexität, der anwachsenden Zahl instand zu haltender Objekte und dem vermehrten Einsatz unterschiedlichster Technologien gilt es, die Instandhaltung auf diese Ver-änderungen vorzubereiten. Die Vision einer Smart Maintenance begreift sich dabei als „Enabler“ der Industrie 4.0, indem die cyber-physischen Systeme (CPS), welche sich durch einen hohen Grad an Vernetzung, Digitalisierung, Dezentralisierung und Autonomie auszeichnen, leistungsfä-hig und verfügbar gehalten werden. Eine große Bedeutung kommt dabei neben dem Verständ-nis unterschiedlicher Technologien und dem Beherrschen, Verarbeiten und Interpretieren von großen Datenmengen (Big Data) der Einbindung des Menschen (der Instandhalter) in diese neue Arbeitsumgebung zu. Eine vollständige Automatisierung der Instandhaltungstätigkeiten scheidet auf Grund des vorherrschenden Anforderungsprofils an die Instandhaltung (Einmaligkeit der Tätigkeiten, Kreativität und Flexibilität bei der Lösungsfindung etc.) aus. Damit ist es erforderlich, den Menschen durch zielgerichtete, individuelle Befähigung und Ausbildung in den Bereichen Elektronik, Mechatronik, Zustandsüberwachung (Condition Monitoring), Systemtechnik, Informa-tik und Analytik auf die sich verändernden Arbeitsanforderungen vorzubereiten. Zudem muss mit der Entwicklung von geeigneten Assistenzsystemen der Instandhalter in die Lage versetzt wer-den, komplexe Zusammenhänge zu verstehen, Daten zu selektieren und aufzubereiten, mit Ma-schinen und Anlagen zu interagieren/kommunizieren und die richtigen Entscheidungen treffen zu können. Ohne eine gezielte Weiterentwicklung der Instandhaltung zu einer Smart Maintenance ist die erfolgreiche Realisierung der Industrie 4.0 gefährdet. Erste Anstrengungen aus Wirtschaft, Forschung und Industrieverbänden wurden bereits unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML mit der Erarbeitung eines acatech-Positionspapiers unternom-men. Hinter der Initiative „Smart Maintenance for Smart Factories“ 36  werden Handlungsempfeh- lungen an Politik, Wirtschaft und Gesellschaft formuliert, die diese Thesen und Bedeutung der Instandhaltung für die Industrie 4.0 stützen. Hinsichtlich Normen und Standards ist die Instandhaltung vor allem auf den Bereich der Kommunikation angewiesen. Dabei gilt es, neben der formal-juristischen Absicherung auch die technische Ausgestaltung der Kommunikation innerhalb eines CPS (Mensch – Mensch, Mensch – Maschine, Maschine – Maschine), aber auch den Austausch von Informationen, Daten und Wissen über Unternehmensgrenzen hinweg zu regeln und zu vereinheitlichen. 36  http://www.acatech.de/de/projekte/laufende-projekte/smart-maintenance.html

66    NORMUNGS-ROADMAP 5.10   Normungsprozesse 5.10.1 Ausgangssituation Industrie 4.0 betrifft verschiedene Branchen mit teilweise traditionell unterschiedlichen und his-torisch gewachsenen Normungswelten und -kulturen. Viele neue Themen, neben Industrie 4.0 beispielweise Smart Cities, Smart Grid, Energiewende oder AAL (Ambient Assisted Living), sind durch das Zusammenwachsen verschiedener Branchen gekennzeichnet. Gerade neue Funkti-onen über die traditionellen Branchengrenzen hinweg erfordern jedoch Interoperabilität und ein gemeinsames Verständnis von Sicherheit im weitesten Sinne und können hierbei durch Nor-mung und Standardisierung wesentlich unterstützt werden. Im Vorfeld der eigentlichen Entwicklung von Normen und Standards sind die Grundlagen und ein gemeinsames, Branchengrenzen überschreitendes Systemverständnis notwendig. Wie auch in dieser Normungs-Roadmap an verschiedenen Stellen weiter ausgeführt, haben sich hierbei folgende Elemente bewährt:  Use Cases (Anwendungsfallbeschreibungen) beschreiben Grundfunktionalitäten, Akteure und handelnde Rollen (IEC 62559-2) und unterstützen die ebenfalls wichtige, frühzeitige Entwick-lung eines Glossars (Terminologie). Basierend auf den Use Cases können verallgemeinerte Anforderungen an das System formuliert werden, die durch Modelle, Konzepte, Architekturen beschrieben werden, siehe bspw. bei Industrie 4.0 das Referenzarchitekturmodell RAMI4.0 oder die I40-Komponente (DIN SPEC 91345). Normungs-Roadmaps dienen dazu, dieses Wissen zusammenzuführen, zu ordnen, vorhandene Normen und Standards zu identifizieren und den Anforderungen gegenüberzustellen sowie weiteren Entwicklungsbedarf zu identifizieren. Alle Elemente – Use Cases, Referenzarchitekturen, Modelle und Normungs-Roadmaps – sind darauf ausgerichtet, das gemeinsame Verständnis und die Zusammenarbeit verschiedenster Fach-kreise zu fördern. Neue Ansätze wie das grafisch interaktive Smart Grid Mapping Tool 37  der IEC  kombinieren diese Elemente. Weitere Entwicklungen sind abzusehen und könnten auch durch die Arbeit an der Normung und Standardisierung von Industrie 4.0 mit geprägt werden. Die Entwicklung von Normen und Standards ist eingespielte Praxis in den verschiedenen Nor-mungsorganisationen. Gerade im Systemumfeld ist zu prüfen, ob nicht statt einer internationalen Norm, die einen hohen, internationalen Konsens repräsentiert, für viele Fragestellungen ande-re Normungsergebnisse in einem ersten Schritt geeigneter wären – z. B. weil diese schneller verfügbar sind oder der hohe Konsensgrad nicht erforderlich ist, z. B. im nationalen Umfeld die DIN SPEC, VDE-Anwendungsregeln oder VDI-Richtlinien, international CEN Workshop Agree-ment (CWA), Technische Spezifikation (TS) oder Technische Reports (TR). 37  http://smartgridstandardsmap.com/

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   67 Während vorherige Elemente wie Use Cases oder Referenzarchitekturen die vornormativen Entwicklungen beschreiben, wurde durch die Smart Grid Coordination Group 38  vorgeschlagen,  dass für eine grundlegende Interoperabilität im Anschluss an die klassische Normung weitere Maßnahmen greifen müssen, die teilweise aus dem Software-Engineering oder auch in der Automatisierung bekannt sind, jedoch für die branchenübergreifende Systementwicklung noch gezielter eingesetzt werden könnten. Basierend auf bestimmten Anwendungsbereichen kann die Entwicklung von konkreten Profilen, die auf Normen aufbauen, sinnvoll sein. Zusammen mit Test Cases/Testbeds – weiterentwickelt aus den vorherigen Use Cases dieses Anwendungsberei-ches – kann dann weitgehende Interoperabilität gewährleistet werden.  5.10.2    Empfehlung: Open-Source-Entwicklung In diesem Zusammenhang ist weiterhin zu untersuchen, wie sich Open-Source-Entwicklungen und Normung gegenseitig ergänzen können. 39 Die im Folgenden dargestellten Empfehlungen enthalten Vorgaben, die teilweise selbstverständli-che Basis aller Normungsvorhaben sind. Sie werden hier jedoch noch einmal explizit gelistet, da sie im Umfeld eines so breit und dynamisch angelegten Vorhabens wie Industrie 4.0 eine neue Bedeutung erlangen. 5.10.3    Empfehlung: Modularisierung der Festlegungen Zur Stabilisierung des Normungs- und Standardisierungsprozesses sind die zu treffenden Fest-legungen zu modularisieren und zu kategorisieren. Ziel ist die Entwicklung von überschaubaren Einzelstandards, die jeweils einen abgeschlossenen Aspekt behandeln und deren Festlegungen jeweils einen gemeinsamen Grad von Reife, Allgemeinheit und Langzeitstabilität besitzen. 5.10.4    Empfehlung: Formalisierung der Festlegungen Die Inhalte einer Norm sollen einerseits für den Leser verständlich sein. Sie sollten jedoch auch einen formalen Teil besitzen, in dem die Festlegungen so getroffen sind, dass ihre Einhaltung im Einzelfall mit formalen Methoden überprüft werden kann. Auch wenn dies im Einzelfall nicht immer vollständig gelingen wird, ist eine Formalisierung doch so weit wie möglich anzustreben. 38  http://www.cencenelec.eu/standards/sectors/sustainableenergy/smartgrids/pages/default.aspx 39  Beispiel siehe OPC UA  http://open62541.org/  oder  http://opcfoundation.org/opc-connect/2015/06/open- shared-source-code-and-specifications-program/) .

68    NORMUNGS-ROADMAP 5.10.5    Empfehlung: Kategorisierung der Normen Jede Norm sollte einer der Kategorien „Kernmodell“, „Referenzmodell“, „Bibliothek“ oder „techni-sche Lösung“ zugeordnet werden: ■ ■ Kernmodelle (Model Universals) sind allgemein als wahr anzusehende Modelle, d. h. ihre alternativlose „Richtigkeit“ wird weltweit akzeptiert. ■ ■ Referenzmodelle sind geeignete und zutreffende Beschreibungen. Zu einem Referenzmodell kann es jedoch ähnlich geeignete Alternativen geben. ■ ■ Bibliotheken enthalten detailliert spezifizierte Klassen der verschiedenen Elementarten. So gibt es z. B. standardisierte Bibliotheken für Merkmale, Gerätetypen, Funktionsbausteintypen, Dienstetypen, Darstellungstypen usw. ■ ■ Technische Lösungen beschreiben Lösungen für spezielle Technologieplattformen mit jeweils allen erforderlichen Eigenschaften. Viele bestehende Normen gehören zu dieser Kategorie. 5.10.6    Empfehlung: Explizite Normung der Kernmodelle Kernmodelle (Model Universals) sind als allgemein wahr anzusehende Modelle eigentlich „Geset-ze“ und nicht zu normierende Festlegungen (F = m ∙ g muss z. B. nicht in einer Norm festgelegt werden.) Im Bereich der Informationsmodelle sind diese Gesetze jedoch nicht so gegenwärtig. Zur Festigung der gemeinsamen Modellgrundlagen für Industrie 4.0 sollen die relevanten Kern-modelle explizit als Normen beschrieben und veröffentlicht werden. 5.10.7    Empfehlung: Formal korrekte und vollständige        Beschreibung der Referenzmodelle Ziel der Normung ist die korrekte und vollständige Beschreibung der Referenzmodelle. Unter-schiedliche Konzepte, strategische Interessen oder Historien können zu unterschiedlichen Re-ferenzmodellen führen. Im Einzelfall ist zu prüfen, ob sich eine Einigung auf ein Referenzmodell erzielen lässt. Wenn nicht, dann ist die Existenz von mehreren Referenzmodellen zu akzeptieren, solange sie korrekt formuliert und zur Beschreibung des Sachverhalts geeignet sind. 5.10.8    Empfehlung: Getrennte Beschreibung der        konzeptionellen und technologischen Festlegungen Eine langfristig nachhaltige Entwicklung von Industrie 4.0 kann nur gelingen, wenn sie auf all-gemeinen, stabilen und weitgehend technologieneutralen Konzepten aufbaut. Umgekehrt sind 

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   69 keine Innovationen möglich, wenn die Abbildung auf die aktuell verfügbaren Technologien nicht normativ festgelegt ist. Vor diesem Hintergrund erscheint es zielführend, die Beschreibung der konzeptionellen Festlegungen in den Normen klar von den technologischen Festlegungen abzu-setzen. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass beide Arten der Festlegungen erforderlich sind. 5.10.9    Empfehlung: Austausch von Dokumenten Es gibt mehrere Konsortien und Normungsorganisationen, die Funkkommunikationssysteme für industrielle Anwendungen im Fokus haben. Dazu zählen 3GPP, Bluetooth SIG, ETSI, IEC, IE-EE, ISO, oneM2M, PI. Eine abgestimmte Normungs-Roadmap zu diesem Thema erfordert die Möglichkeit des unkomplizierten Austauschs von Dokumenten. Auf diese Weise kann das Poten-zial zur Mitarbeit bzw. die Gefahr von Parallelarbeiten frühzeitig erkannt werden. Gegenwärtig bestehen Hürden für den Zugriff auf Entwürfe oder verabschiedete Standards. Es sind Verant-wortlichkeiten zu identifizieren, die entsprechende Maßnahmen in die Wege leiten können. 5.10.10   Empfehlung: Qualifizierung, Lehrinhalte, Aus- und       Weiterbildung zur Anwendung der Normen Die Inhalte der bestehenden Normen erschließen sich nicht immer intuitiv. Um das Normungs-wissen allgemein und fachspezifisch zu vertiefen sowie insbesondere dem Nachwuchs in For-schung, Industrie und in den Gremien einen effizienten Einstieg in bereits bestehende Konzepte und Lösungen zu ermöglichen, bietet der Beuth Verlag im Rahmen der DIN-Akademie Weiterbil-dungsmöglichkeiten an.  In Ergänzung hierzu stellt die DIN-Akademie ein vielfältiges Angebot von E-Learning-Kursen zu aktuellen und praxisrelevanten Themen bereit. Speziell für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) ist dieses Angebot hilfreich, um sich schnell und kostengünstig wertvolles Wissen anzu-eignen. Weiterführende Informationen zu Lern- und Weiterbildungsangeboten finden Sie unter  www.din.de/de/service-fuer-anwender/din-akademie . Die DKE veranstaltet Webinare zu Industrie 4.0. Neben einführenden Themen gehen die Beiträge detailliert auf aktuelle Diskussionen im Umfeld der Normung und Standardisierung ein. 40  Weiter- führende Seminare werden auch vom VDE-Seminarwesen angeboten. 41 40  http://www.dke.de/de/Webinare/Seiten/Webinare.aspx 41  https://www.vde-verlag.de/seminare.html

70    NORMUNGS-ROADMAP Auch die Erstellung von Schulungsunterlagen zu einzelnen Normen ist häufig schon sehr hilfreich. Die Übersichten bspw. zur IEC 62264 „Integration von Unternehmensführungs- und Leitsystemen“ sind hier ein gutes Vorbild. Unternehmen, die Normen anwenden, finden in einer eigens auf KMU zugeschnittenen Broschü-re des Beuth Verlags hilfreiche Informationen zu den verschiedenen Möglichkeiten des Bezugs sowie der Einsicht von Normen. Ergänzende Informationen erhalten Interessierte zudem mit Hilfe des neuen E-Learning-Tools. Hier sind unter anderem Botschaften von bereits in der Normung aktiven Unternehmen zu finden. Diese Unternehmen heben besonders auch den Nutzen von Normen und Standards für KMU hervor. Weiterhin bietet DIN mit der DIN-Mediathek eine Vielzahl kostenfreier und multimedial aufbereite-ter Informationen rund um das Thema Normung an. 42 42  Weiterführende Informationen zu Lern- und Weiterbildungsangeboten finden Sie unter:   http://www.din.de/de/din-und-seine-partner/presse/mediathek/mediathek-72666   http://www.din.de/de/ueber-normen-und-standards/basiswissen   http://www.din.de/de/ueber-normen-und-standards/nutzen-fuer-die-wirtschaft/ mittelstand/normungswissen   http://www.din.de/blob/69886/5bd30d4f89c483b829994f52f57d8ac2/kleines-1x1-der-normung-neu- data.pdf .

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   71 Plattform Industrie 4.0 http://www.plattform-i40.de/ DIN-Bereich Industrie 4.0 www.din.de/go/industrie4-0 Entwicklungsbegleitende Normung www.din.de/go/partner-in-forschungsprojekten Koordinierungsstelle IT-Sicherheit (KITS) bei DIN www.din.de/go/kits DKE-Bereich Industrie 4.0 www.dke.de/de/std/Industrie40/Seiten/default.aspx Autonomik für Industrie 4.0 www.autonomik.de/ Fraunhofer IAO Bereich Mensch-Technik-Interaktion  http://www.iao.fraunhofer.de/lang-de/leistungen/mensch-und-it/mensch-technik-interaktion.html VDI-GMA  www.vdi.de/industrie40 6 WEITERFÜHRENDE    INFORMATIONEN

72    NORMUNGS-ROADMAP Das Thema Industrie 4.0 berührt eine Vielzahl an Fachdisziplinen. Fachbereiche mit großer Relevanz zu Industrie 4.0 sind z. B. der Maschinenbau, die Automatisierungstechnik, die Berei-che Informations- und Kommunikationstechnik, Ergonomie, Sicherheitstechnik, Dienstleistung, Instandhaltung und Logistik. Um einen gremien- und organisationsübergreifenden Überblick existierender Normen und Standards zu geben, haben DIN und DKE jeweils eine Datenbank eingerichtet, der relevante Normen und Standards listet und regelmäßig aktualisiert wird.  Hier kommen Sie auf die Normen- und Standardsammlung von DIN: www.din.de/go/industrie4-0 Hier kommen Sie auf die Normen- und Standardsammlung von der DKE: www.dke.de/Normen-Industrie40 7  RELEVANTE NORMEN UND     STANDARDS

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   73 8 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 3GPP 3rd Generation Partnership Project AAL Active Assisted Living acatech Deutsche Akademie der Technikwissenschaften AE Allgemeine Empfehlungen AK Arbeitskreis BITKOM Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e. V. BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BSI Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik CAI Computer Assisted Instruction CAx Computer Aided System CDD Common Data Dictionary CDIs Controller-device interfaces CEN Comité Européen de Normalisation CENELEC Comité Européen de Normalisation Électrotechnique  CPPS Cyber Physical Production System CPS Cyber Physical System CRM Customer Relationship Management DIN Deutsches Institut für Normung e. V. DIN SPEC DIN-Standard DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik  im DIN und VDE DL Dienstleistung EDDL Electronic Device Description Language EN Europäische Norm

74    NORMUNGS-ROADMAP ERP Enterprise Resource Planning ETSI European Telecommunications Standards Institute EU Europäische Union EW Entwicklung FB Fachbereich FDI Field Data Integration FDT Field Device Tool GL Grundlagen GMA VDI/VDE Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik IEC International Electrotechnical Commission IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IEV International Electrotechnical Vocabulary IKT Informations- und Kommunikationstechnologie IML Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik INS Innovationen durch Normen und Standards IPA Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung ISA International Sociological Association ISO International Organization for Standardization IT Informationstechnik ITA Industry Technical Agreement ITG Informationstechnische Gesellschaft im VDE ITU International Telecommunication Union JTC Joint Technical Committee der IEC und ISO M2M Machine-2-machine MES Manufacturing Excecution System

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   75 NAM Normenausschuss Maschinenbau NAMUR Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie NE Nichtfunktionale Eigenschaften NFC Near Field Communication NIA Normenausschuss Informationstechnik und Anwendungen NS Normungsstrategie OASIS Organization for the Advancement of Structured Information Standards OMG Object Management Group OPC-UA Open Platform Communications – Unified Architecture PAM Pluggable Authentication Module PAS Publicly Availabe Specification PDM Produktdatenmanagement PLM Product-Lifecycle-Management QMS/CRM Qualitätsmanagement-System RB Referenzmodelle der technische-organisatorischen Prozesse RE Engineering RL Referenzmodelle der leittechnischen Funktionen RM Referenzmodelle RT Referenzmodelle der technischen Systeme und Prozesse SA Systemarchitektur SB Standardbibliotheken SCM Supply-Chain-Management SDR/CR Software Defined Radio/Cognitive Radio SMB Standardization Management Board (IEC) SOA Service-orientierte Architektur

76    NORMUNGS-ROADMAP SPS Speicherprogrammierbare Steuerung TC Technical Committee TL Technologien und Lösungen TR Technical Report TS Technische Spezifikation UA Unified Architecture UC Use Cases UK Unterkomitee UML Unified Modeling Language UMTS Universal Mobile Telecommunications System VDE Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik e. V. VDI Verein Deutscher Ingenieure e. V. VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. W3C World Wide Web Consortium WG Working Group XML Extensible Markup Language ZVEI ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V.

DIE DEUTSCHE NORMUNGS-ROADMAP INDUSTRIE 4.0 – VERSION 2   77 9 AUTORENTEAM Prof. Dr. Lars Adolph, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), Dortmund Thomas Anlahr, Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, Dortmund Dr. Heinz Bedenbender, VDI, Düsseldorf Alexander Bentkus, DKE, Frankfurt am Main Prof. Dr. Lennart Brumby, Duale Hochschule Baden-Württemberg Mannheim, Eppelheim Prof. Dr. Christian Diedrich, ifak, Magdeburg Dr. Dagmar Dirzus, VDI, Düsseldorf  Filiz Elmas, DIN, Berlin Prof. Dr. Ulrich Epple, RWTH Aachen, Aachen Dr. Jochen Friedrich, IBM, Mannheim Jessica Fritz, DKE, Frankfurt am Main  Dr. Hansjürgen Gebhardt, Institut ASER e. V., Wuppertal  Jan Geilen, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), Dortmund Dr. Christoph Hecker, Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) e. V., Mainz  Roland Heidel, Kommunikationslösungen e. K., Kandel Klaus Hemberger, BNetzA, Mainz Stefan Hiensch, BNetzA, Mainz  Prof. Dr. Dr. Eric Hilgendorf, Universität Würzburg Dr. Günter Hörcher, Fraunhofer IPA, Stuttgart Eckehardt Klemm, Phoenix Contact, Bad Pyrmont Jens Mehrfeld, Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), Bonn

78    NORMUNGS-ROADMAP Theo Metzger, Bundesnetzagentur, Berlin Dr. Stephan Middelkamp, HARTING, Espelkamp Dr. Christian Mosch, VDMA, Frankfurt am Main Dr. Peter Nickel, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA), Sankt Augustin Reinhold Pichler, DKE, Frankfurt am Main Christopher Prinz, Ruhr-Universität Bochum, Bochum  Dr. Lutz Rauchhaupt, ifak, Magdeburg Ingo Rolle, DKE, Frankfurt am Main Prof. Dr. Felix Sasaki, W3C/DFKI GmbH, Berlin Uwe Seidel, VDI/VDE Innovation + Technik GmbH, Berlin Johannes Stein, DKE, Frankfurt am Main Daniela Tieves-Sander, KAN Kommission Arbeitsschutz und Normung, Sankt Augustin  Dr. Carsten Ullrich, DFKI GmbH, Berlin Ingo Weber, Siemens, Karlsruhe Wei Wei, IBM, Düsseldorf Ludwig Winkel, Siemens, Karlsruhe

DIN  e. V.  Am DIN-Platz · Burggrafenstraße 6 10787 Berlin · Telefon: +49 30 2601-0 E-Mail:  [email protected]   Internet:  www.din.de DKE Deutsche Kommission ElektrotechnikElektronik Informationstechnik im DIN und VDE Stresemannallee 15 · 60596 FrankfurtTelefon: +49 69 6308-0 · Telefax: +49 69 08-9863E-Mail:  [email protected]   Internet:  www.dke.de