TechnikHerausforderung Schnittstellen

Die heimlichen Stars beim Datenaustausch

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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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