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14.06.2019 – Lesezeit: 4 Minuten

Produktion und Logistik / Technologie

OPC UA etabliert sich als offener Kommunikationsstandard für Industrie 4.0

Voraussetzung für Industrie 4.0 oder dem industriellen Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) ist ein einheitlicher Kommunikations- und Schnittstellenstandard. Als solcher gilt die Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA). Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) hat dazu Spezifikationen veröffentlicht.

Industrie 4.0 ist in aller Munde und wird immer wichtiger. Und das nicht nur in Deutschland, wo dieser Begriff geprägt wurde. Selbst in China und der Türkei ist heute von 工业 (Gongye)4.0 respektive von Endüstri 4.0 die Rede. 4.0 الصناعة liest es sich rückwärts auf Arabisch. Es klingt nicht nur so, sondern ist Wortursprung von „Arsenal“ im Sinne von Werkstatt oder Fabrik. Wichtige Anwendungsbereiche für Industrie 4.0 sind das Industrial Internet of Things mit der Machine-to-Machine-Kommunikation, Plug & Work, Condition Monitoring und Predictive Maintenance.

Plug & Work – einstecken und loslegen

Damit das funktioniert, müssen Maschinen und die daran angebundenen IT-Systeme miteinander agieren und kommunizieren. Plug & Work (einstecken und loslegen) ist laut Fraunhofer IOSB ein Konzept für die Interoperabilität im Rahmen von Industrie 4.0, „bestehend aus konkreten Lösungen zur semantischen Beschreibung von Maschinen und Anlagen sowie deren Komponenten“.

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Eine Grundvoraussetzung dafür, dass sich Maschinen und andere Systeme miteinander verständigen können, sind einheitliche, offene Standards. Als Standardprotokoll für die Industrie-4.0-Kommunikation etabliert sich zunehmend OPC UA. Es handelt sich dabei um eine Sammlung von Spezifikationen für die Standardisierung in der Kommunikation und Datenübertragung – zwischen Maschinen oder Produktionsanlagen und Warenwirtschafts- und anderen IT-Systemen. OPC UA wurde nach mehr als drei Jahren Spezifikationsarbeit im Herbst 2006 verabschiedet und Anfang 2009 veröffentlicht. Die aktuelle Version ist 1.04.

Leitfaden für einen Kommunikationsstandard

Das bereits erwähnte Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung und der VDMA haben dazu in einem 32 Seiten umfassenden Leitfaden die sogenannten Companion Specifications veröffentlicht: Die erste der Art war EUROMAP77 . Sie sollte vor allem kleineren Unternehmen den Mehrwert von Informationsmodellen begreifbar machen und die erforderlichen Schritte erklären.

Übersicht zum IoT-Workshop-Angebot der All for One Group

In dem gemeinsamen Leitfaden heißt es, dass die Einführung der Industrie-4.0-Kommunikation auf Basis von OPC UA auch schrittweise erfolgen kann. Erster Migrationsschritt könnte demnach am Beispiel Condition Monitoring die manuelle Einbindung aller relevanten Parameter sein. Als zweiter Migrationsschritt wird – im Sinne der von immer mehr Betreibern geforderten Interoperabilität – die Erstellung von standardisierten Informationsmodellen oder Companion Specifications für den Anwendungsfall Plug & Work genannt. Der dritte Migrationsschritt könnte dann über den Standard hinausgehende Funktionen umfassen, um auch Unterschiede zwischen Maschinen und Anlagen verschiedener Hersteller zu berücksichtigen. Ein Ziel von OPC UA ist schließlich auch, dass die Maschinen sich leichter konfigurieren lassen.

Standards garantieren seit jeher Effizienz

Wie bedeutsam einheitliche Industriestandards sind, um neuen Technologien zum Durchbruch zu verhelfen, zeigen zahlreiche Beispiele aus der Vergangenheit. In vielen Bereichen haben die vom Deutschen Institut für Normung eingeführten DIN-Normen die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie gestärkt. Vom Papierformat DIN A4 bis zur modernen DIN SPEC werden Ideen in Standards überführt.

Ein anderes Beispiel ist der Universal Serial Bus (USB), der den Datenaustausch und die Anbindung externer Geräte für Computer, Tablets, Drucker, Smartphones und vieles mehr standardisiert hat, sodass heute kein Problem mehr besteht, mit Modellen unterschiedlicher Hersteller zu arbeiten. Dahinter steht das USB Implementers Forum, in dem Firmen wie Apple, Intel, HP, Microsoft und Texas Instruments mitwirken. Der aktuelle Stand ist USB 3.2.

Im Audio-Segment hat bereits in den 80er-Jahren das Fraunhofer IIS aus Erlangen mit MP3 einen verbindlichen Standard für Audio-Codecs gesetzt. Auch wenn einige Patente mittlerweile abgelaufen sind und es modernere Standards gibt, hat MP3 doch eine Epoche geprägt.

Leider keine weltweite Einigung gibt es bei der Netzspannung. Immerhin gilt in großen Teilen Europas eine einheitlich Spannung von 230 Volt gemäß DIN EN 50160 (PDF) . Die Tage, als bei Reisen nach Frankreich oder Spanien eigene Adapter benötigt wurden, gehören endgültig der Vergangenheit an. Bedauerlicherweise gelten in Nordamerika und in vielen asiatischen Ländern andere Normen, so dass der geplagte Geschäftsreisende immer noch ein ganzes Set an Reiseadaptern mitführen muss.

Use Case Digitaler Zwilling

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die OPC UA Companion Specifications in zweierlei Hinsicht von Bedeutung sind: Sie erleichtern nicht nur die Konfiguration von Maschinen und den Datenaustausch zwischen ihnen, sondern auch den Austausch mit IT-Systemen wie SAP ERP oder SAP S/4HANA für eine bessere Steuerung und Planung der Prozesse in der Produktion. Einen Use Case zur praktischen Anwendung des Digitalen Zwillings lesen Sie in diesem Beitrag.

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Quelle: Titelbild Mittelstand Heute