Universeller Datenaustausch im Industrie-4.0-Zeitalter

Man könnte auch sagen: Es handelt sich um eine Geschichte der universellen maschinellen Kommunikation. Denn die Gateways des Mannheimer AS-Interface-Spezialisten Bihl+Wiedemann sprechen seit jeher alle Sprachen der Automatisierung und lassen sich so einfach wie ein ganz normaler Slave in die unterschiedlichsten Steuerungssysteme einbinden. Dass jetzt die Ära von Industrie 4.0 beginnt, bedeutet aus Sicht des AS-Interface-Masters im Grunde nur: Das Team, mit dem AS-i zusammenspielt, wird in Zukunft aus deutlich mehr Mitspielern bestehen. Denn in der intelligenten Fabrik von morgen ist es nicht nur die übergeordnete Steuerung, die sich für die Daten von Aktuatoren und Sensoren interessiert. Angesichts der rasant zunehmenden Vernetzung der industriellen Produktion mit der Informationstechnologie treten plötzlich eine Reihe zusätzlicher Adressaten auf den Plan.

Und ganz gleich, ob sie an eine SPS oder einen Diagnose-PC, an ein Bedienpanel oder einen Webserver, an einen lokalen Analyse-Server oder zur weiteren Analyse in eine Cloud geschickt werden: Die Daten der Aktuatoren und Sensoren bilden die Basis für alles, was auf den nächsten Ebenen passiert. Sie müssen also gleichzeitig zur Verfügung stehen, aber sie werden unterschiedlich genutzt: Auf der untersten Ebene bietet sich deshalb im Hinblick auf Geschwindigkeit und Robustheit die binäre, einfach strukturierte Übertragung per Feldbus an. Weiter oben spielt indes nicht mehr die Zeit, sondern eher die Menge der Daten eine entscheidende Rolle. Außerdem müssen für die höheren Ebenen aus den Daten durch Hinzufügen einer entsprechenden Semantik Informationen werden, die sich im Gesamtkontext interpretieren lassen.

Um den Datenaustausch von unten nach oben trotz der immer komplexeren Anforderungen so einfach, effizient und verlässlich wie möglich zu gestalten, bietet sich die Integration einer zusätzlichen Schnittstelle an. In vielen Gesprächen mit Anwendern kristallisierte sich für Bihl+Wiedemann schnell OPC UA als die derzeit mit Abstand beste Lösung heraus. Es liegen sogar schon konkrete Anfragen nach AS-i Geräten mit genau dieser Anbindung für Industrie-4.0-Applikationen vor. „Sollte sich in Zukunft noch ein weiterer Standard etablieren, werden wir darauf natürlich sofort reagieren“, sagt Geschäftsführer Jochen Bihl. „Aber im Moment wünscht sich der Markt ganz klar OPC UA – und das erscheint uns sowohl aus technologischer wie aus strategischer Sicht auch absolut sinnvoll.“

Als universelle, standardisierte Cross-Plattform-Schnittstelle erfüllt OPC UA schon heute sämtliche Anforderungen, die sich in der intelligenten Fabrik von morgen stellen: Sie ermöglicht den Datendurchgriff über alle Ebenen, die Vernetzung von Komponenten unterschiedlicher Hersteller sowie die Analyse, Verarbeitung und Darstellung der Daten auf unterschiedlichsten Devices wie Smartphones oder Tablets. Darüber hinaus gewährleistet sie die problemlose Anbindung an gängige Enterprise-Resource-Planning- und Cloud-Systeme wie SAP oder Microsoft Azure.

Für den Anwender bietet das eine Reihe von Mehrwerten: Dank der standardisierten Datenübertragung an alle Maschinen- und Anlagenteile erspart er sich das aufwendige Zusammenstückeln oder Umwandeln von Daten. Das gilt sowohl für die horizontale Integration, etwa bei der Vernetzung verschiedener Werke weltweit, wie auch für die vertikale Integration von der Aktor- und Sensorebene über die Steuerungs- und Produktionsleitebene bis hinauf zur Manufacturing-and-Execution-Ebene und schließlich zur Unternehmensplanung. Für die Nutzung der sozusagen mundgerecht gelieferten Daten von Aktuatoren und Sensoren gibt es in Zeiten von Industrie 4.0 nahezu unbegrenzte Möglichkeiten. So kann die Überwachung über einen längeren Zeitraum dabei helfen, Schwachstellen oder Unregelmäßigkeiten zu finden. Durch die Auswertung auf einem lokalen Server oder in der Cloud lassen sich Parameter zur Werkzeugabnutzung erfassen und automatisch korrigieren – eventuell sogar im laufenden Prozess. Intelligente Algorithmen erlauben auf den höheren Ebenen auch Big-Data-Analysen: zum Beispiel im Hinblick auf die Relation zwischen Lebensdauer und Kosten von Werkzeugen verschiedener Hersteller, auf die Optimierung des Produktionstakts und des Ressourcenverbrauchs oder auf die frühzeitige Planung von Service-Einsätzen.

Die OPC-UA-Schnittstelle, die sukzessive in alle Geräte integriert wird, unterstützt den Anwender außerdem bei der Umsetzung von Internet-of-Things-Strategien. Und auch für IT-Security ist gesorgt: Ein sauberes Verschlüsselungskonzept mit allen modernen Zutaten wie RSA oder AES bietet beste Voraussetzungen für den Aufbau einer hochwirksamen Kryptografie-Infrastruktur. Zusätzliche Sicherheit bringt eine Besonderheit der Geräte, in denen die verschiedenen Netzwerkschnittstellen physisch getrennt sind, ein technologischer Kniff mit doppelt positivem Effekt: Er erschwert den Durchgriff von einem Netzwerk zum anderen und erleichtert gleichzeitig erheblich die Segmentierung der einzelnen Systeme. aru