Konzeption und prototypische Umsetzung eines Asset Management Portals für ein globales Maschinenbauunternehmen

Produzierende Unternehmen stehen vor der Herausforderung, produktionsrelevante Assets aus historisch gewachsenen, heterogenen IT- und OT-Systemlandschaften interoperabel, skalierbar und semantisch konsistent abzubilden. Bestehende Integrationsansätze adressieren entweder die Modellierung der Verwaltungsschale oder einzelne Integrationsaspekte, ohne eine durchgängige Architektur von der Datenquelle bis zur Verwaltungsschale vorzuschlagen.

Die vorliegende Arbeit entwickelt eine zweigeteilte Systemarchitektur, die Datenintegration und semantische Modellierung konsequent trennt. Eine hexagonale Integrations- und Dateninfrastruktur bindet heterogene Quellsysteme über technologiespezifische Adapter an und überführt deren Daten mittels einer dreistufigen Medaillen-Pipeline (Bronze, Silver, Gold) in stabile, quellsystemunabhängige Datenstrukturen. Darauf aufbauend erzeugt ein konfigurationsbasierter Mapping-Service anhand deklarativer Regeln Submodelle, folgend der Definition der Industrial Digital Twin Association (IDTA), und persistiert diese über die Eclipse-BaSyx-Laufzeitumgebung als standardkonforme Verwaltungsschalen.

Die Architektur wird prototypisch umgesetzt und anhand eines industriellen Anwendungsfalls validiert, in dem Daten eines Fünf-Achs-Bearbeitungszentrums aus ERP-, TDM-, CAD/CAM- und OPC UA-Quellsystemen konsolidiert und in die drei IDTA-Submodelle Digital Nameplate, Technical Data und Process Parameters überführt werden. Die Arbeit zeigt dabei, dass eine standardkonforme Integration einer Asset Administration Shell über heterogene Quellsysteme hinweg mit ausschließlich quelloffenen Komponenten realisierbar ist.

Manufacturing companies face the challenge of representing production-relevant assets from historically grown, heterogeneous IT and OT system landscapes in an interoperable, scalable, and semantically consistent manner. Existing integration approaches either address Asset Administration Shell modeling or individual integration aspects without proposing an end-to-end architecture from data source to Asset Administration Shell.

This thesis develops a two-layer system architecture that strictly separates data integration from semantic modeling. A hexagonal integration and data infrastructure connects heterogeneous source systems via technology-specific adapters and transforms their data through a three-tier medallion pipeline (Bronze, Silver, Gold) into stable, source-systemindependent data structures. Building on this foundation, a configuration-based mapping service generates submodels, which follow the definition of the Industrial Digital Twin Assocation (IDTA), using declarative rules and persists them as standards-compliant Asset Administration Shells through the Eclipse BaSyx runtime environment.

The architecture is implemented as a prototype and validated using an industrial use case in which data from a five-axis machining center is consolidated from ERP, TDM, CAD/CAM, and OPC UA source systems and transferred to the three IDTA submodels: Digital Nameplate, Technical Data, and Process Parameters. This work demonstrates that a standards-compliant integration of an Asset Administration Shell across heterogeneous source systems can be achieved using exclusively open-source components.