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OPC UA für AutoID

Einfacher integrieren als je zuvor

Der Verband AIM-D hat mit der OPC Foundation in 2016 einen Kommunikationsstandard für AutoID-Geräte herausgebracht. Daraufhin implementierten viele Hersteller diesen in ihre Hardware. Seither ist die Integration von AutoID-Applikation einfacher als je zuvor – und auch der Autobauer Volkswagen engagiert sich rund um den aktuell wohl spannendsten Kommunikationsstandard für die Industrie.

Von links nach rechts: Stefan Hoppe (President and Executive Director OPC Foundation), Bernd Wieseler (Chairman of the AIM-D Systemintegration Working Group, Hans Turck GmbH & Co. KG), Olaf Wilmsmeier (Board Member of AIM-D, Harting IT Software Development GmbH & Co. KG) und Matthias Damm (Member of OPC Foundation Technical Advisory Council, Ascolab GmbH). (Bild: Harting Stiftung & Co. KG)

Von links nach rechts: Stefan Hoppe (President and Executive Director OPC Foundation), Bernd Wieseler (Chairman of the AIM-D Systemintegration Working Group, Hans Turck GmbH & Co. KG), Olaf Wilmsmeier (Board Member of AIM-D, Harting IT Software Development GmbH & Co. KG) und Matthias Damm (Member of OPC Foundation Technical Advisory Council, Ascolab GmbH). (Bild: Harting Stiftung & Co. KG)

Der AIM Arbeitskreis Systemintegration entschloss sich im Jahr 2014 für die Definition eines neuen technologie- und herstellerunabhängigen Kommunikationsstandards für die AutoID-Branche. Bislang kommunizieren viele Geräte über proprietäre Schnittstellen. Zudem galten für unterschiedliche Technologien oft unterschiedliche Kommunikationsstandards. Ob Barcode oder UHF RFID verwendet wurde, beeinflusste auch die Programmierung der Kommunikationsschnittstelle der anzubindenden Software. Diese Gegebenheiten waren historisch gewachsen.

AutoID als Basistechnologie

Behälter, Leiterplatten, Automobilkarossen, Krankenhausbetten und vieles mehr sind mit AutoID-Technologie heute automatisch zu identifizieren. In der Regel passiv ohne Wartungsarbeiten am Objekt. Mit UHF RFID (auch Rain RFID genannt) erhält das Objekt selbst noch ein Gedächtnis. Informationen wie das Fertigungsdatum und die Firmware-Version einer Leiterplatte können direkt am Produkt gespeichert werden. Ohne Stromzufuhr, drahtlos abrufbar oder aktualisierungsfähig. Die AutoID-Technologie ist heute ein selbstverständliches Werkzeug, um eine Gesamtlösung wie ein automatisch arbeitendes Lagerlogistikzentrum zu realisieren. Kommunikationsbarrieren sind unerwünscht. Welche AutoID-Technologie eingesetzt wird, sollte ebenfalls der Anwendungsfall entscheiden und nicht von der Kommunikationsschnittelle des AutoID-Gerätes abhängen. Zudem werden klassische Kommunikationsstrukturen immer häufiger aufgebrochen. Ein RFID-Lesegerät kommuniziert heute bei Bedarf genauso mit einem ERP-System wie mit einer SPS an der Produktionsstraße.

Von RAMI bis zur Maschine

Motiviert von diesen Ideen und Anforderungen entschloss sich der AIM-Arbeitskreis, eine Kommunikationsschnittstelle auf Basis von OPC UA zu definieren. Der immer beliebtere Standard wird auch in den RAMI-Spezifikationen der Bundesregierung zum Thema Industrie 4.0 gelistet. Zudem wird OPC UA bereits von vielen Steuerungen und Softwaresystemen unterstützt. Eine Kommunikation zur Maschine und zum Datenbanksystem in der Cloud ist so einfach zu realisieren. Außerdem gibt es nahezu keinen Anbieter in der Automatisierungsbranche und keinen Maschinenhersteller mehr, der nicht mindestens eine OPC UA-Schnittstelle anbietet.

Ableitungen in Klassen

Durch seine objektorientierte Struktur eignete sich OPC UA sehr gut, um einen gemeinsamen Kommunikationsstandard für die verschiedenen AutoID-Technologien zu entwickeln. Gemeinsamkeiten, wie eine Scan-Methode für die Erkennung einer ID können so in übergeordneten Klassen definiert werden. Spezifische Ausprägungen können in davon abgeleiteten Klassen für die einzelnen Technologien umgesetzt werden. Durch diesen Mechanismus können auch, auf dem Standard aufsetzend, herstellerspezifische Erweiterungen eingepflegt werden, ohne die gemeinsame Grundfunktionalität in Frage zu stellen.

Sicherheit gleich eingebaut

Isolierte Systeme gibt es auch in der Fertigung und Logistik immer seltener. Die vertikale und horizontale Integration der AutoID-Applikationen ist heute eine Voraussetzung, um zu einer Gesamtlösung zu gelangen. Um dabei Aspekte der IT-Sicherheit einfacher berücksichtigen zu können, sind im OPC UA-Standard bereits diverse Sicherheitsmechanismen integriert, die vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) getestet wurden. Das BSI meint hierzu: „OPC UA wurde unter Sicherheitsaspekten entwickelt und enthält keine systematischen Sicherheitslücken“. Für AutoID-Systeme ist dieser Aspekt nicht zu vernachlässigen. Schließlich arbeiten auf Grundlage der vom AutoID-System kommunizierten Daten komplette Maschinen und Prozesse weitgehend autonom.

Integrieren wird einfacher

2016 stellte AIM Deutschland die OPC Unified Architecture for AutoID Companion Specification auf der Hannover Messe vor. Die ersten am Markt verfügbaren Rain RFID Geräte von Siemens und Harting wurden auf dem Messestand der OPC Foundation vorgeführt. Kommunikation etwa bis in die Microsoft Azure-Cloud ist kein Problem. Die Schnittstellenspezifikation ist auf Anfrage unter info@aim-d.de frei für alle verfügbar. So können SPSen und Backend-Systeme diese Schnittstelle direkt integrieren. Der Beitritt des Volkswagen Konzerns in die OPC Foundation im Jahr 2018 zeigte, dass auch eine der Schlüsselbranchen Europas, die Automobilindustrie, OPC UA für wichtig erachtet. So lud Volkswagen im Mai zu sich nach Wolfsburg ein, um etwa den Nutzen von Companion Specifications zu erörtern. Es dürfte dieser wichtigen Technologie weiteren Auftrieb geben, wenn sie auch große Autobauer wie Volkswagen adaptieren.


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