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OPC UA Standard
Damit Maschinen sich besser verstehen

Mühelose Kommunikation zwischen Maschinen ist ein Muss für die Produktion der Zukunft. Der Wirtschaftsverband VDMA setzt auf ein offenes Verfahren zum Datenaustausch. Ein Leitfaden zeigt Unternehmen, wie das funktioniert.
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In der digitalisierten Industrie muss die Maschine mehr leisten, als nur zuverlässig ihre angestammte Aufgabe zu erfüllen. Sie soll schnell einsetzbar sein, sich flexibel in Anlagen einfügen und relevante Daten für den Betreiber generieren können. Damit das klappt, müssen Maschinen sich untereinander verstehen und Daten austauschen können – und das herstellerunabhängig. Standardisierte Industrie 4.0-Kommunikation gewinnt deshalb immer mehr an Bedeutung.

Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) und Partner aus Wissenschaft und Industrie haben jüngst gemeinsame Empfehlungen zur industriellen Kommunikation der Zukunft erarbeitet. Im nun vorgelegten „Leitfaden Industrie 4.0 Kommunikation mit OPC UA“ (Verlinkung mit dem Leitfaden) skizzieren sie einen standardisierten Informationsaustausch und zeigen, wie Unternehmen die Kommunikationstechnik verwenden können – zum eigenen und zum Nutzen ihrer Kunden.

Die Digitalisierung gehört für deutsche Maschinen- und Anlagenbauer künftig fest zum Geschäft. „Ergänzend zum Verkauf von physischen Produkten wird der Maschinenbau auf Daten und Informationen als Produkt der Zukunft setzen“, sagt Christian Mosch vom Forum Industrie 4.0 beim VDMA. Für den Austausch dieser Daten und Informationen seien einheitliche Schnittstellen elementar. „Die Interoperabilität von Maschinen und Anlagen und die Möglichkeit eines Datenaustauschs mit übergeordneten Leit- und Überwachungssystemen sind große Industrie 4.0-Themen“, bestätigt Armin Walter, Geschäftsführer der Lenze Engineering GmbH. Der Automatisierungsspezialist war als technischer Berater am Leitfaden beteiligt.

Als Basis der industriellen Kommunikation von morgen empfiehlt der Leitfaden den offenen Standard OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture). „OPC UA ist kein weiterer Standard für die Echtzeitkommunikation in der Automation. Vielmehr schafft es einen zusätzlichen Informationskanal zwischen bislang getrennten Kommunikationsinseln“, erklärt Oliver Niggemann vom Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial Automation (IOSB-INA). Derzeit kommen zahlreiche unterschiedliche Lösungen zum Einsatz, wenn Maschinen kommunizieren. OPC UA soll den Datenaustausch vereinheitlichen. Denn: „Die Hauptaufgabe von OPC UA wird die Übermittlung von Informationen für neue Industrie 4.0-Dienste sein“, so Niggemann.

Herzstück der offenen Architektur von OPC UA bildet das so genannte Informationsmodell. Es ist gleichsam die Betriebsanleitung einer Maschine oder Anlage und beschreibt deren Eigenschaften und Fähigkeiten. „Es kann zudem auch Messwerte, Prozessvariablen und andere Daten enthalten – je nachdem, welche Informationen für den Betreiber einer Maschine wichtig sind“, sagt Armin Walter. Diese standardisierte Selbstbeschreibung bietet bereits einen Mehrwert: Mit Hilfe der Informationsmodelle können Maschinenbauer zum Beispiel Datenanalyse betreiben, den Zustand ihrer Anlage überwachen (Condition Monitoring) oder Wartungsarbeiten planen (Predictive Maintenance).

Doch OPC UA kann mehr. Im nächsten Schritt können mehrere Maschinenbauer und Endanwender einer Branche ein gemeinsames Informationsmodell für Maschinen mit gleicher Aufgabe erstellen. In diesen „Companion Specifications“ werden die Kernfunktionalitäten bei unterschiedlichen Produzenten auf die gleiche Art beschrieben und lassen sich auf gleiche Weise integrieren. Solche standardisierten Profile sorgen für einen übergreifenden Informationsaustausch – mit messbarem Effekt: Konfigurationsaufwand und Kosten sinken. Maschinen und Anlagen können flexibel erweitert oder umgestaltet werden. „Was im Büro mit dem USB-Standard hinsichtlich Plug & Play schon lange möglich ist, wird in Zukunft also auch in der Produktion mit OPC UA in Form von Plug & Work Realität“, ist sich Christian Mosch sicher. In einem dritten und vierten Migrationsschritt sind nach Ansicht des Expertengremiums weitergehende Vereinheitlichungen möglich.

Wie weit die Standardisierung auch gehen wird – der Leitfaden will einen Weg hin zu einer einheitlichen Industrie-4.0-Kommunikation aufzeigen. „Wir möchten insbesondere dem Mittelstand des Maschinen- und Anlagenbaus eine Sensibilität auf die digitale Vernetzung mit standardisierten Schnittstellen geben“, erläutert Mosch. Doch alle Hersteller tun gut daran, sich schon heute mit dem Thema auseinander zu setzen, „schlicht und einfach um wettbewerbsfähig zu bleiben“, meint Oliver Niggemann. „Durch Digitalisierung entstehende Geschäftsmodelle fordern die Interoperabilität, die durch OPC UA ermöglicht wird. Unternehmen, die diese Anforderung nicht erfüllen, können in Industrie 4.0 das Nachsehen haben.“ Auch Armin Walter von Lenze glaubt, dass die Branche hier enger zusammenarbeiten muss, um dem Kunden Nutzen bieten zu können – bevor andere auf den Plan treten. „Google will etwa Autos bauen“, gibt er zu bedenken. „Warum sollte Google irgendwann nicht mal Maschinen bauen oder die Datenhoheit über sie gewinnen wollen? Die Maschinenbauer und Technologielieferanten sollten dann besser schon etwas in der Rückhandhaben.“