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Maschinen- und Anlagenbau

Ein Standard für viele Maschinen

Auch im Maschinen- und Anlagenbau legt der Schnittstellenstandard OPC UA zunehmend die Regeln für die Zusammenarbeit fest. Er befähigt die Hersteller, ihre Fertigungen digital zu vernetzen – und lässt die Umsetzung der Vision Plug&Work immer näher rücken. Das für viele Betreiber leidige Thema der Maschinenanbindung könnte so deutlich an Brisanz verlieren.

Maschinen- und Anlagenbau: Ein Standard für viele Maschinen

Bild: ©Nataliya Hora/Fotolia.de

Die Implementierung des Standards OPC UA hilft Firmen, ihr Software-Engineering zu reduzieren. „OPC UA ist ein Framework für industrielle Interoperabilität. Das bedeutet, dass man damit standardisiert Daten und deren Bedeutung – also Informationen – über Schnittstellen austauschen kann“, sagte Stefan Hoppe, OPC Foundation Globaler Vize Präsident. „Das ist wie ein USB-Stecker – es erlaubt Maschinen, Geräte, Dienste und deren Interaktion zu beschreiben. Aktuell drängen Betreiber wie Volkswagen, Miele u.a. auf eine verbindliche Einführung, damit erhöht sich der Druck für eine flächendeckende Adaption des Standards.“ Ein weiterer großer Vorteil ist auch die deutlich verbesserte Security: OPC UA wurde unter dem Aspekt ‚Security by Design‘ entwickelt. „Dies wurde vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik bestätigt. Maschinenbauer haben eben spezielles Kernwissen in ihrer Domäne – häufig aber nicht in der IT-Sicherheit. Einen transparenten Standard zu nehmen, der validiert wurde und Konsens ist, macht also Sinn“, so Hoppe weiter.

Kommunizieren wird leichter

Um dem Standard weiter den Weg zu bereiten, müssen auch die produktionsnahen Anwendungen, die im Maschinen- und Anlagenbau häufig zum Einsatz kommen, mit ihm umgehen können. Der MES-Anbieter Industrie Informatik hat beispielsweise einen integrierten OPC-UA-Server im Programm. „Stand bei der Nutzung der OPC-Technologie bisher der einseitige Datentransfer von der Maschine in die IT im Fokus, so gehen wir einen Schritt weiter. Mittels integriertem OPC-UA-Server wird die Weitergabe der Daten an die verschiedensten Empfänger möglich“, sagt Thomas Krainz, Mitglied der Geschäftsleitung beim Softwarehersteller. Krainz sieht durch die einheitliche Nutzung des OPC-UA-Standards deutliche Vorteile für alle Beteiligten: „Als IT-Unternehmen haben wir eine leichtere Kommunikation in den Projekten, die Effizienz steigt zudem. Automatisierer und Steuerungsspezialisten können sich in Zukunft in den Projekten auch um andere Dinge kümmern und müssen nicht immer an individuellen Schnittstellen arbeiten.“ Bei den Maschinenbauern werde für unterschiedliche Systeme und Dienstleister der Datenzugang leichter. Künftig könnten dadurch weitere Zusatzservices und Dienstleistungen zu den Maschinen entstehen. „Es entstehen neue Services um die Standards herum – und das nicht nur aus Sicht eines MES-Anbieters.“ Durch den leichteren Datenzugriff werde auch die Kommunikation und Integration für alle leichter. Für die Werksbetreiber schließlich würden sich Zeit- und Kostenersparnisse bei Implementierung und im Betrieb ergeben.

Europa geht vor

Nach Ansicht von Experten hat der Industrie 4.0-Standort Deutschland speziell und Europa allgemein im internationalen Vergleich die Nase vorn, was Akzeptanz und Nutzung von OPC UA betrifft. Stefan Hoppe dazu: „Ich sehe die Adaption in Europa am weitesten fortgeschritten, die Industrie-4.0-Initiative hat einen riesigen Schub gegeben. Der VDMA hat frühzeitig erkannt, dass die standardisierte Beschreibung der Daten und Schnittstellen und deren Bedeutung das Wichtigste für die Umsetzung von Industrie 4.0 und dem Industrial Internet of Things sind.“ So entstehen beim Brachenverband VDMA derzeit in 15 verschiedenen Fachgruppen von Mitgliedsfirmen sogenannte ‚OPC UA Companion Spezifikationen‘. Die Gruppen erarbeiten in Bereichen wie der Robotik, der Spritzgießmaschinen und intelligente Kameras eine Definition von standardisierten Daten und Schnittstellen. „Der VDMA koordiniert auch diese Gruppen untereinander, um Überlappungen zu vermeiden, was einer Herkulesaufgabe gleichkommt. Andere Länder schauen auf diese Aktivitäten, um diese schnellstmöglich zu übernehmen“, so Hoppe weiter.

In Echtzeit und auftragsbezogen

Die Maschinenkommunikation ist von einer Vielzahl an Kommunikationsprotokollen und Treibern nur schwer auf einen Nenner zu bringen. Viele Anlagenbetreiber haben in der Vergangenheit versucht, die Komplexität mit Individuallösungen in den Griff zu bekommen. Mit Blick auf diese Herausforderung hat OPC UA das Potenzial, dem für viele Betreiber leidigen Thema der Maschinenintegration, endgültig die Spitze zu nehmen. Über einen OPC-UA-Server ließen sich Daten und Informationen nicht nur vergleichsweise einfach abholen, sondern auch zurück in den Shop Floor übertragen – wenn auch nicht zur Steuerung der Maschinen selbst.

IT-Sicherheit mitgedacht

Eng an die Bedürfnisse der Anwender angelehnt, hat die OPC Foundation in jüngster Zeit viel in Richtung IT-Sicherheit unternommen: „OPC UA hat eingebaute Security-Mechanismen auf verschiedenen Ebenen wie dem Transport, dem Informationszugriff und der Applikation, was natürlich auch einen positiven Einfluss auf das Thema IT-Sicherheit hat“, sagt Stefan Hoppe. Kürzlich wurde bei der OPC Foundation eine eigene Gruppe ins Leben gerufen, die sich intensiv mit dem Thema Funktionelle Sicherheit beschäftigt. „Was die Investitionssicherheit betrifft, so lässt sich Folgendes sagen: Da OPC UA ein Framework ist – also weit mehr als nur ein Protokoll – können weitere Protokolle für die Zukunft ergänzt werden“, so Hoppe weiter. Der eigentliche Wert der standardisierten Daten- und Schnittstellen bleibe aber bestehen, und genau das schätzen die Maschinenbauer.

Einflüsse schon spürbar

Der Erfolg des Standards wirkt sich bereits auf die Entwicklunsabteilungen der Softwarefirmen aus. „Da früher ohne Standards viele Projekte bereits in der Idee versandet sind, wurden viele Lösungen nicht umgesetzt. Heute können wir jedoch unsere MES-Lösung ordentlich weiterentwickeln, weil wir mit OPC UA einen leichteren Zugang zu Maschinen und den damit verbundenen Daten haben“, berichtet Thomas Krainz. Diese Entwicklung erstrecke sich auf die gesamte IT-Brache.

Dosierter Fortschritt gefordert

Für Krainz sind gerade die VDMA-Bestrebungen in Bezug auf den Standard als sehr positiv anzusehen, weil die Maschinenbauer hier direkt eingebunden werden. Doch er sieht auch Risiken: „Die Technik für Maschinenbauer sollte man nicht zu weit aufblasen“, warnt Krainz. Es gebe schon Klagen einzelner Maschinenbauer, dem Tempo nicht mehr folgen zu können, mit dem der Standard weiterentwickelt werde. „Man muss daher aufpassen, dass die Komplexität nicht noch mehr zunimmt und lösbar bleibt.“ Krainz sieht auch die Aufgabenverteilung unter den Nutzern des OPC UA-Standards nicht gefährdet: „Die Kernkompetenzen von Maschinenbauern liegen bei Mechatronik-Themen zwar näher in unserer Richtung, aber aus einem Maschinenbauer wird deswegen trotzdem noch kein IT-Unternehmen.“ Zukäufe seien zu beobachten, das bedeute jedoch noch nicht, dass sämtliche Erfahrung und Knowhow mitgekauft werden. „Das Ganze ist eine Frage von Kernkompetenzen, welche sich nicht von heute auf morgen zwischen Hard- und Software beliebig hin- und herschieben lassen“, sagt Krainz.


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