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TechnikHerausforderung Schnittstellen

Die heim­li­chen Stars beim Daten­aus­tausch

Lesezeit ca.: 3 Minuten
Bernd Seidel

Bernd Seidel

freier Journalist

Damit der elektroni­sche Datenaus­tausch zwischen Maschinen, Anlagen, Produkten und Umwelt in Echtzeit funktioniert, sind neue Schnittstellen unverzichtbar. Wie weit ist die technolo­gi­sche Entwicklung heute?

12. Januar 2016

Maschinen kommunizieren mit Menschen, mit anderen Maschinen, mit zu produzie­renden Produkten und mit der Umwelt: Ohne Schnittstellen und Standards geht da gar nichts. Sie sind die Hidden Stars in der Industrie 4.0. Die Qualität von Schnittstellen entscheidet nicht nur über die Performance von Prozessen, sondern auch über ihre Sicherheit und Verfügbar­keit. Rolf Schultheis, Leiter Geschäfts­feld IT bei FERCHAU, sagt: »Schnittstellen sind die wichtigsten Elemente in der kompletten Industrie 4.0.« Bislang jedoch »sprechen« die vielen Sensoren, Maschinen, Anwendungen und Services, die in einem funktionie­renden Industrie-4.0-Szenario interagieren müssen, noch in vielen verschie­denen, häufig proprietären Sprachen. Durchgän­gige Kommunika­tion ist so nicht möglich.

In seinen »Umsetzungs­emp­feh­lungen für das Zukunfts­pro­jekt Industrie 4.0« hat der Arbeitskreis Industrie 4.0 der acatech Standardi­sie­rung und offene Standards für eine Referenz­ar­chi­tektur gefordert. Hoch gehandelt wird in diesem Zusammen­hang der Standard Open Platform Communica­tions Unfied Architec­ture (OPC UA), der als Protokoll für die Machine-to-Machine(M2M)-Kommunika­tion entwickelt wurde. OPC UA ermöglicht den hersteller-, betriebs­system- und busunabhän­gigen Datenaus­tausch von der »Enterprise-Ebene« bis hin zur Feldebene. Schultheis: »Der große Vorteil von OPC UA besteht darin, dass der Standard sowohl unterschied­liche Ebenen der Architektur beschreibt als auch übergrei­fende Themen wie Datensicher­heit und Datenmodel­lie­rung anpackt.«

Auf dem Weg zur Plattform für die Datenkom­mu­ni­ka­tion in der Industrie 4.0 wird OPC UA jedoch noch weitere Anforderungen erfüllen müssen. Beispiels­weise ist OPC UA in der bisherigen Form nicht für die Kommunika­tion in Echtzeit geeignet – eine Basisanfor­de­rung an viele Industrie-4.0-Prozesse. Experten fordern daher: OPC UA sollte zukünftig auf den TSN-Standards aufsetzen. TSN steht für Time-sensitive Networking und bezeichnet eine ganze Reihe von Standards. Tatsächlich hat sich vor kurzem auf Initiative des Roboterher­stel­lers KUKA innerhalb der OPC Foundation eine Gruppe gebildet, die an der Kombination von OPC UA und TSN arbeitet. Auch die Kommunika­tion von RFID- und anderen Auto-ID-Geräten mit OPC UA wird derzeit von einer Arbeitsgruppe vorangetrieben.

Doch die Zahl der am Markt beteiligten Player ist groß, und viele von ihnen haben eigene Interessen daran, Standards zu ihren Gunsten zu beeinflussen oder sogar eigene Standards – ein Widerspruch in sich – abzuleiten. Das spricht gegen die Erwartung einer baldigen Verfügbar­keit allgemein­ver­bind­li­cher Schnittstellen.

Vor diesem Hintergrund mahnt Professor Volker Stich, Geschäfts­führer des renommierten Forschungs­in­sti­tuts für Rationali­sie­rung (FIR) an der RWTH Aachen: »Der notwendige Informati­ons­aus­tausch in der Industrie 4.0 funktioniert nur mittels geeigneter Schnittstellen. Hier dürfen wir nicht bis zur Durchset­zung allgemein­gül­tiger Standards warten, sondern müssen Schnittstellen an System- und Unterneh­mens­grenzen möglichst interope­rabel gestalten, um einen durchgän­gigen Informati­ons­fluss  gewährleisten zu können.«

Rüdiger Spies, Industry Analyst und Patentan­walt, erklärt: »Angesichts der wachsenden Vielfalt der Sensoren und der cyberphy­si­schen Systeme reicht ein einziger Standard nicht.« Er verweist auf das Beispiel der Automobil­in­dus­trie, wo mit ODBC II ein Standard-Bus für die Übertragung von Fahrzeug­daten geschaffen wurde, den jedoch nahezu jeder Hersteller mit spezifischen Zusätzen nutzt. Hinzu kommt die Vielfalt der Anforderungen, so Spies: »Für viele Anwendungen, beispiels­weise in der Logistik, genügt es völlig, wenn der Datenaus­tausch in Sekunden abläuft. Dabei liefert das heute übliche TCP/IP durchaus brauchbare Ergebnisse und wird auch weiterhin eingesetzt werden. Geht es jedoch um Millisekunden, etwa bei der Robotersteue­rung in der Fertigung, dann brauchen wir neue Entwicklungen wie etwa TSN.

Professor Volker Stich vom Aachener FIR empfiehlt Anwendern daher pragmati­sches Vorgehen auf dem Weg zur Industrie 4.0: »Nicht jeder braucht größtmög­liche Flexibilität, Komplexität und Geschwin­dig­keit auf einmal. Wichtig ist vor allem, den Anschluss nicht zu verpassen. Und mit den heute vorhandenen Technolo­gien und Standards lässt sich schon mehr erreichen, als bislang umgesetzt wird.«

Ausgabe 2015/02

Ausgabe 2015/02

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