Kommunikation mit OPC UA

26.04.2017
26.04.2017

Wichtige Grundlage für die erfolgreiche Einführung von Industrie 4.0 ist der herstellerunabhängige Austausch von Daten in der Produktion. Für diesen Zweck etabliert sich zunehmend der offene Schnittstellenstandard OPC UA. Der VDMA-Leitfaden „Industrie-4.0-Kommunikation mit OPC UA“ zeigt, wie Unternehmen Industrie-4.0-Kommunikation mit OPC UA erfolgreich einführen können.

Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus sowie Betreiber sehen sich heute mit abstrakten Industrie-4.0-Konzepten konfrontiert, die mehr Effizienz und Flexibilität versprechen, jedoch keine konkreten Handlungsempfehlungen geben. Sie verwenden heute viele unterschiedliche industrielle Kommunikationslösungen mit dem damit verbundenen Aufwand für die Systemintegration. Wozu benötigen Unternehmen jetzt noch Industrie 4.0-Kommunikation?

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Dr. Christian Mosch
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Industrie-4.0-Kommunikation ist kein abstraktes Zukunftskonzept. Sie existiert bereits in Form von OPC UA.

Industrie-4.0-Kommunikation bezeichnet keine weitere industrielle Kommunikationslösung für den Transport echtzeitkritischer Prozess- und Steuerungsdaten. Sie ergänzt die bestehenden Lösungen und basiert auf grundlegend neuen Konzepten, wie einer serviceorientierten Architektur (SOA) und Informationsmodellen zur Beschreibung von Geräten und ihren Fähigkeiten. Eine SOA ermöglicht es, Komponenten, Maschinen und Anlagen flexibler zu agieren, da diese nicht für eine spezifische Produktionsaufgabe konfiguriert und programmiert werden, sondern ihre grundsätzlichen Fähigkeiten als Dienste anbieten. Dienste von Komponenten können hierbei zu abstrakteren Maschinen- und Anlagen-Diensten orchestriert werden. 

Industrie-4.0-Kommunikation vereinfacht die Integration von Komponenten, Maschinen sowie Anlagen und realisiert Effizienzsteigerungen durch eine feldbusunabhängige Anbindung von Condition Monitoring und Optimierungssystemen. Außerdem ermöglicht sie einen flexibleren --Auf- und Umbau von Maschinen, Anlagen und -Fabriken in dem Anwendungsfall Plug & Work. Diese Fähigkeit spart Zeit und somit Kosten.Der in der IEC 6254 spezifizierte offene Standard Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) erfüllt alle Anforderungen an die Industrie-4.0-Kommunikation und etabliert sich zunehmend auch im Maschinen- und Anlagenbau. 

Erster Migrationsschritt

Die Einführung von Industrie-4.0-Kommuni-kation auf Basis von OPC UA kann schrittweise erfolgen. Grundvoraussetzung für den Einsatz von OPC UA zur Industrie-4.0-Kommunikation ist ein auf dem Internet Protokoll (IP) basierendes Netzwerk. Ist ein IP-fähiges Netzwerk vorhanden, kann OPC UA bereits als einheitliche Schnittstelle für den maschinenüber-greifenden Informationszugriff, z. B. von Condition-Monitoring-Systemen, genutzt werden. Hierbei werden für die Überwachung einer Maschine oder Anlage relevante Parameter in einem ersten Schritt manuell in das Condition- Monitoring-System eingebunden. Dies bietet bereits einen großen Mehrwert im Vergleich zu der heutigen Integration über viele unterschiedliche Kommunikationslösungen.

 

 

 

Zweiter Migrationsschritt

In einem nächsten Migrationsschritt ermöglicht die Erstellung von standardisierten Informationsmodellen (Companion Specifications) bei OPC UA den Anwendungsfall Plug & Work: Die Kernfunktionalität von Maschinen und Anlagen ist bei unterschiedlichen Herstellern auf die gleiche Art im Informationsmodell beschrieben. Sie lassen sich auf die gleiche Weise integrieren und verwenden. Diese Interoperabilität wird von mehr und mehr Betreibern, z. B. von Kunststoff- und Gummimaschinen und Geräten zur automatischen Identifikation (RFID), gefordert.

Dritter Migrationsschritt

In einem dritten Migrationsschritt kann ein erweitertes Informationsmodell über den Standard hinausgehende Funktionen beinhalten. So können sich Maschinen und Anlagen unterschiedlicher Hersteller auch bei der Industrie-4.0-Kommunikation in puncto Leistung und Effizienz unterscheiden. Nicht alles kann und soll standardisiert werden. Know-how von Maschinen- und Anlagenbauern, z. B. Funktionen zur Optimierung, kann durch die rollen-basierten Berechtigungen von OPC UA granular geschützt werden. 

Auf dem Weg in die Zukunft

Industrie-4.0-Kommunikation ist kein abstraktes Zukunftskonzept. Sie existiert bereits in Form von OPC UA. Der Maschinen- und Anlagenbau muss sich den Aufgaben der Zukunft stellen, die mehr und mehr aus dem IT- und Software-Umfeld kommen. Begriffe wie IP-basierendes Netzwerk, Informationsmodell und SOA dürfen nicht mehr nur Fremdwörter für Maschinen- und Anlagenbauer sein.

VDMA-Leitfaden „Industrie-4.0-Kommunikation mit OPC UA“

Der VDMA-Leitfaden „Industrie-4.0-Kommunikation mit OPC UA“ versteht sich als praxisorientiertes Werkzeug. Er zeigt Maßnahmen auf, die dazu beitragen, die Industrie-4.0-Kommunikation erfolgreich im eigenen Unternehmen einzuführen. Die Printausgabe des Leitfadens erhalten Sie bei Anita Siegenbruk, anita.siegenbruk@vdma.org, das PDF-Dokument ist auf dieser Seite als Download verfügbar.

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Bildquelle: iStock / Sadeugra