Die BMW Group nutzt eine leistungsfähige Digital Twin Registry (DTR) auf Basis von Eclipse BaSyx. Sie hilft dabei, digitale Zwillinge im Catena-X-Datenraum schnell zu finden und die dazugehörigen Datenangebote eindeutig zuzuordnen. Das Fraunhofer IESE hat die Lösung umgesetzt und insbesondere hinsichtlich Leistung, Skalierbarkeit und Zukunftssicherheit optimiert.
Letzte Änderung:
Worum es geht:
Digitale Zwillinge im Catena-X-Datenraum zuverlässig auffindbar machen
Die Herausforderung:
BMW Group benötigt skalierbare Digital Twin Registry für Catena-X
Die Unterstützung:
Fraunhofer IESE optimiert Digital Twin Registry mit Eclipse BaSyx Go
Das Ergebnis:
Mehr Leistung und Skalierbarkeit für digitale Zwillinge in Catena-X
Digitale Zwillinge sind digitale Abbilder von realen Objekten, zum Beispiel von Fahrzeugen, Bauteilen oder Maschinen. Sie bilden eine wichtige Grundlage für den standardisierten Datenaustausch in industriellen Datenräumen wie Catena-X.
Eine Digital Twin Registry (DTR) ist dabei ein digitales Verzeichnis. Sie macht digitale Zwillinge auffindbar und zeigt, welche Datenangebote zu welchem digitalen Zwilling gehören. Die DTR speichert dabei nicht die Daten selbst, sondern verweist auf die passenden digitalen Zwillinge und die zugehörigen Informationen.
Mit der hohen Zahl jährlich produzierter Fahrzeuge steigen auch die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit der Registry. Die DTR muss große Mengen digitaler Zwillinge zuverlässig verwalten und auch bei vielen gleichzeitigen Anfragen kurze Antwortzeiten gewährleisten. Dafür untersuchte das Fraunhofer IESE die bestehende Tractus-X-DTR-Implementierung und verglich sie mit den Anforderungen der Catena-X- sowie der Asset-Administration-Shell-Spezifikationen. Auf dieser Grundlage entwickelte das IESE eine optimierte DTR auf Basis von Eclipse BaSyx Go. Die Lösung berücksichtigt unter anderem detaillierte Zugriffsregeln und eine skalierbare technische Architektur. Die entwickelten Ergebnisse wurden als Open Source auf GitHub veröffentlicht.
Die BMW Group stand vor der Herausforderung, eine Digital Twin Registry für ein sehr großes und leistungsfähiges industrielles Umfeld bereitzustellen. Die große Zahl jährlich produzierter Fahrzeuge führt zu entsprechend vielen digitalen Zwillingen, die über Catena-X gefunden und verwaltet werden müssen. Gleichzeitig muss die Lösung mit der Weiterentwicklung der relevanten Standards, insbesondere der Asset Administration Shell, Schritt halten. Neben einer hohen Verarbeitungskapazität waren daher vor allem kurze Antwortzeiten, die Erweiterbarkeit des Systems und ein zuverlässiger Betrieb bei hoher Auslastung wichtig. Die Registry sollte auch dann stabil arbeiten, wenn die Zahl der digitalen Zwillinge und Anfragen weiter steigt.
Das Fraunhofer IESE unterstützte die BMW Group sowohl bei der technischen Analyse als auch bei der Entwicklung und Optimierung der Digital Twin Registry.
Zunächst untersuchte das IESE die bestehende Tractus-X-DTR-Implementierung im Detail. Auf dieser Grundlage entwickelte das IESE eine optimierte DTR auf Basis von Eclipse BaSyx Go unter Berücksichtigung der aktuellen Catena-X- und AAS-Spezifikationen wie z.B. AAS v3.2. Ein besonderer Schwerpunkt lag darauf, sehr große Mengen digitaler Zwillinge effizient zu verarbeiten. Außerdem wurde die Lösung so ausgelegt, dass sie auch bei steigender Auslastung skaliert werden kann. Dafür können zusätzliche technische Ressourcen bereitgestellt werden, ohne das gesamte System neu entwickeln zu müssen.
Darüber hinaus integrierte das IESE detaillierte Zugriffsregeln. Durch diese kann festgelegt werden, welche Nutzer oder Unternehmen auf bestimmte digitale Zwillinge oder Datenangebote zugreifen dürfen. Für den Einsatz in einer Kubernetes-Umgebung stellte das IESE Helm Charts bereit. Diese ermöglichen es, die DTR standardisiert und reproduzierbar zu installieren, zu betreiben und bei Bedarf zu skalieren. Zusätzlich analysierte und optimierte das IESE die neue Implementierung gezielt für die relevanten Catena-X-Anwendungsfälle. Durch Performance-Analysen und technische Verbesserungen konnten Antwortzeiten verkürzt und mögliche Engpässe bei Anfragen an die DTR reduziert werden. Die entwickelten Komponenten und Verbesserungen wurden anschließend als Open Source auf GitHub veröffentlicht. Dadurch können auch andere Unternehmen und Projekte aus dem Eclipse-BaSyx- und Catena-X-Ökosystem die Ergebnisse nutzen und weiterentwickeln.
Durch die Optimierung der Digital Twin Registry wurde die Grundlage geschaffen, große Mengen digitaler Zwillinge schnell und zuverlässig zu verwalten. Die Lösung kann auch bei hoher Auslastung viele Anfragen verarbeiten und ist so ausgelegt, dass sie bei steigenden Anforderungen erweitert werden kann.
Mit der auf Eclipse BaSyx Go basierenden Implementierung steht der BMW Group eine leistungsfähige und zukunftssichere Grundlage für die Bereitstellung digitaler Zwillinge im Catena-X-Datenraum zur Verfügung. Die verkürzten Antwortzeiten erleichtern den schnellen Zugriff auf digitale Zwillinge und zugehörige Datenangebote. Gleichzeitig helfen die Verbesserungen dabei, Zeitüberschreitungen und Leistungsengpässe bei hoher Belastung zu vermeiden.
Die Kubernetes-basierte Bereitstellung ermöglicht einen einheitlichen und flexiblen Betrieb. Die Lösung kann dadurch einfacher an zukünftige Anforderungen und steigende Datenmengen angepasst werden.
Die Veröffentlichung der entwickelten Komponenten als Open Source schafft außerdem einen nachhaltigen Mehrwert für das gesamte Ökosystem. Weitere Unternehmen und Projekte können die Ergebnisse nutzen und gemeinsam weiterentwickeln.
Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE