Was bedeutet OPC UAfür die Industrie 4.0?

„Überall auf der Welt gibt es lohnende Ansätze, die Produktion deutlich flexibler, leistungsfähiger, schneller und effizienter zu gestalten. Zudem soll die Qualität der hergestellten Produkte verbessert und zuverlässig eingehalten werden. Je nach Mentalität und historischer Entwicklung haben sich unterschiedliche Sichtweisen auf die Herausforderungen ausgebildet. Daraus sind dann die zahlreichen Ansätze und Bezeichnungen für die erforderlichen Maßnahmen entstanden, die eigentlich alle das gleiche Ziel verfolgen. In den USA vereinen sich die Experten im Industrial Internet Consortium (IIC), in Japan gibt es die Robot Revolution, die Briten befassen sich mit Catapult, die Franzosen mit Say oui to France, bei den Chinesen arbeitet man mit dem Begriff Made in China 2025.“

„Im Kern geht es allen darum, mit den Möglichkeiten der modernen Datenverarbeitung und Datenkommunikation eine Verbindung zwischen allen in der Produktion betroffenen ‚Teilnehmern‘ zu schaffen. Das bedeutet zum Beispiel, dass ein Werkstück vom Einschleusen als Rohling bis zur Auslieferung nach der Montage mit seinen umgebenden ‚Teilnehmern‘ wiederholt relevante Daten austauscht. Die ‚Teilnehmer‘, unter anderem Maschinen, Transporteinrichtungen und dergleichen, kommunizieren wiederum mit dem Werkstück und weiteren ‚Teilnehmern‘, also benachbarten Maschinen und Einrichtungen. Dazu müssen alle ‚Teilnehmer‘ allerdings mit Sensoren und einem abgestimmten Maß an ‚Rechnerintelligenz‘ ausgestattet sein. Nur so können sie die benötigten Daten erfassen, generieren, filtern und weitergeben.“

„Dabei muss man das Ziel immer im Auge behalten: Die Produktion soll flexibler, leistungsfähiger und effizienter werden. Dieses Ziel bestimmt die Datenerfassung und Datenkommunikation. Hilfreich ist ein Beispiel aus der Fertigungspraxis: Meldet eine Spannvorrichtung, dass ein Rohling für die vorgesehene Bearbeitung nicht ausreichend stabil gespannt werden kann – weil beispielsweise Späne in den Spannbacken liegen geblieben sind – wird nicht etwa die Bearbeitung vollständig stillgesetzt. Die ‚Teilnehmer‘ entscheiden über ihre Datenkommunikation selbsttätig, dass zum Beispiel eine Ausblasdüse eingeschwenkt wird, um die Vorrichtung zu reinigen. Die erfassten Daten melden die betroffenen ‚Teilnehmer‘– Maschine, Spannvorrichtung, Ausblasdüse – zusätzlich als Produktions- und Maschinendaten an die übergeordnete Steuerung, das ERP-System. Aus diesen Daten sind zum Beispiel die Kennungen der betroffenen Maschinen, die Ursachen der Fehlfunktion, die unproduktive Stillstandszeit und die automatisch eingeleiteten Maßnahmen zum Beheben der Fehlfunktion herauszulesen. Tritt ein solcher Fehler mehrfach auf, kann man Lösungen ableiten, um die Fehlfunktion künftig zu vermeiden.“ „Alles zusammen führt dazu, dass die Produktion möglichst unterbrechungsfrei abläuft, also produktiver, schneller und flexibler wird, die Qualität der hergestellten Produkte steigt und eingehalten wird. In letzter Konsequenz kann sich die Produktion sogar selbst optimieren. Dazu sind allerdings ausgeklügelte Algorithmen nötig, damit die vernetzten ‚Teilnehmer‘ in jeder Situation automatisch die optimale Lösung finden. Das kann auch den Anruf bei einem Servicetechniker beinhalten.“ Das kann auch den Anruf bei einem Servicetechniker beinhalten.“

„Ja, in Teilbereichen bieten nahezu sämtliche Hersteller von Fertigungseinrichtungen und Automation bereits praxisgerechte Lösungen an. Das betrifft bisher überwiegend in sich geschlossene Systeme. Das kann zum Beispiel ein Bearbeitungszentrum mit dem zugehörigen Be- und Entladesystem sowie dem Pufferspeicher sein. Wenn es darum geht, die erfassten Daten an ein übergeordnetes Datennetzwerk zu senden, um sie dort sinnvoll zu erfassen und auszuwerten, stoßen solche Systeme häufig noch an Grenzen.“

„Bisher mangelt es noch an einer Standardisierung und Normung für offene Schnittstellen. In diesen müssen eine Vielzahl an Parametern definiert sein, die den Datenaustausch vereinheitlichen und auf das erforderliche Maß festlegen. Das beginnt bei so grundlegenden Definitionen wie dem digitalen Datenformat und reicht bis zu Vereinbarungen darüber, welchen Sicherheits- und Datenschutzregeln die gesendeten Daten unterliegen. Das heißt in der Praxis, dass noch nicht alle ‚Teilnehmer‘ die benötigten Daten untereinander austauschen können.“

„Im ersten Ansatz ist der Standard OPC UA entstanden. Dort sind offene Schnittstellen für die Datenkommunikation definiert. Dieses Datenprotokoll ermöglicht die offene Datenkommunikation zwischen nahezu beliebigen Teilnehmern in einem unternehmensweiten Datennetzwerk, bis hin zu den planerischen und kaufmännischen MES und ERP-Systemen. Wer heute in Automation und Fertigungseinrichtungen investiert, sollte darauf achten, dass die Steuerungstechnik bereits über die offene Schnittstelle OPC UA verfügt oder zumindest dafür vorbereitet ist.“

„Hier muss man differenzieren. Jeder kann sich für den Umfang entscheiden, der für seine Produktionsumgebung sinnvoll ist. Vor allem muss man sich immer am Ziel orientieren: leistungsfähiger, schneller und flexibler sein, die Qualität erhöhen und sichern. Dabei werden selbst Kleinstbetriebe nicht umhin kommen, sich mit den kommenden Forderungen nach Datenkommunikation zu befassen. Denn beispielsweise als Zulieferer eines größeren Unternehmens, das umfänglich seine Produktion optimiert hat, wird man künftig ein Mindestmaß an Daten und Datenkommunikation über den Zustand und den Verlauf der eigenen Produktion bereitstellen müssen. Die weitere Entwicklung wird für alle anspruchsvoll. Aus meiner Sicht ist es aber eine lohnende Herausforderung.“