OPC UA - The Global Production Language

In der digitalen Produktionswelt müssen die Maschinen verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren können. Dazu braucht es einheitliche Standards, an deren Entwicklung der VDMA - Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. - maßgeblich beteiligt ist: die OPC UA Companion Specifications.

Computerbildschirm auf der EUROGUSS 2022. — Die effiziente Integration von Bauteilen, Maschinen oder Anlagen in bestehende Produktionslinien oder -systeme soll so langfristig Realität werden.

OPC UA ist der bevorzugte Industrie 4.0-Standard für den Maschinen- und Anlagenbau. Der VDMA hat frühzeitig erkannt, dass OPC UA als Basis für Industrie 4.0 Anwendungsfälle genutzt werden kann. Dabei lässt sich die Industrie 4.0-Kommunikation mit OPC UA vor allem durch zwei Ebenen charakterisieren: Die Kommunikationsebene und die Informationsebene.

Die Kommunikationsebene konzentriert sich auf die Übertragungstechnologien und Protokolle, mit denen Informationen transportiert werden können. Komponenten, Maschinen und Anlagen müssen in der Lage sein, Daten und Informationen ungehindert auszutauschen. Durch den Einsatz von OPC UA als Kommunikationstechnologie kann eine herstellerübergreifende und sichere Kommunikation von der Shopfloor-Ebene bis zur Cloud realisiert werden.

Die Informationsebene konzentriert sich auf die über OPC UA übertragenen und in Informationsmodellen definierten Informationen, wie z.B. technische Eigenschaften. Dazu gehören unter anderem die Beschreibung des Herstellernamens, des Gerätetyps, der Gerätekonfiguration, aber auch Prozessdaten wie Temperaturen, Drücke, Vorschubgeschwindigkeiten oder Taktzeiten. Genormt sind nur die gängigen Schnittstelleninformationen. Das bedeutet, dass keine markt- oder urheberrechtsrelevanten Informationen in den Normen enthalten sind.

Diagramm der OPC UA Companion Spezifikationen. — VDMA is developing the OPC UA Companion Specifications jointly with the OPC Foundation, ensuring even greater acceptance and adaptation worldwide. (Source: VDMA)

"Einfache Integration" als Voraussetzung

Ziel ist es, Plug & Produce durch Interoperabilität sowohl auf der Kommunikations- als auch auf der Informationsebene zu fördern. Die effiziente Integration von Komponenten, Maschinen oder Anlagen in bestehende Produktionslinien oder -systeme soll so langfristig Realität werden. Sowohl die Schnittstellentechnologien als auch die über die Technologie auszutauschenden Informationen variieren heute von Hersteller zu Hersteller und werden zudem individuell für den Kunden entwickelt. OPC UA als Schnittstelle kann in diesem Zusammenhang auch als Integrator in den Bereichen Kommunikation und Information gesehen werden. Denn OPC UA reduziert durch seine breite Anwendbarkeit die Komplexität von Schnittstellen im Bereich der Kommunikationstechnologien. OPC UA Companion Specifications ermöglichen es, technische Eigenschaften und Informationen herstellerübergreifend zu standardisieren. Erst durch diese standardisierte Beschreibung wird die Struktur und eindeutige Bedeutung eines Maschinentyps über die Schnittstelle definiert. Die Bedeutung der ausgetauschten Informationen wird von allen Komponenten, Maschinen und Anlagen im Netzwerk in gleicher Weise verstanden. Dadurch können sie effizient in die Produktion und in Anlagen integriert werden.

VDMA ist ein wichtiger Akteur

Die Inhalte der OPC UA Companion Specifications werden von VDMA-Mitgliedern sowie von nationalen und internationalen Unternehmen entwickelt. Der VDMA betreut die Arbeitsgruppen in den entsprechenden Fachverbänden. Die Inhalte der OPC UA Companion Specifications können nur durch die Expertise der Unternehmen entstehen. Neben Maschinen- und Anlagenbauern sind auch Integratoren, Systemanbieter und Anwender in die Arbeit an den OPC UA Companion Specifications eingebunden. Das breite Spektrum an Meinungen und Kooperationen sichert die Akzeptanz und damit auch die Anwendung der OPC UA Companion Specifications weltweit.

Darüber hinaus entwickelt der VDMA die OPC UA Companion Specifications gemeinsam mit der OPC Foundation, was eine noch größere Akzeptanz und Anpassung weltweit sicherstellt. Es zahlt sich aus, dass der VDMA die OPC UA Companion Specifications frühzeitig als zentrale Initiative für die praktische Umsetzung der interoperablen Kommunikation identifiziert und als strategisches und operatives Handlungsfeld in seine Verbandsarbeit integriert hat.

Heute ist der VDMA das weltweite Gravitationszentrum für die Entwicklung der OPC UA Companion Specifications für den Maschinen- und Anlagenbau. Im Verbund mit mehr als 600 nationalen und internationalen Unternehmen entwickeln bereits rund 25 Teilbranchen in mehr als 35 Arbeitsgruppen OPC UA Companion Specifications für unterschiedlichste Maschinentypen. Die Arbeit der Arbeitsgruppen wird in der Regel von der Industrie getragen, der VDMA unterstützt sie technisch und organisatorisch. Das Engagement der Unternehmen unterstreicht die Rolle von OPC UA und den Companion Specifications.

Die breite Akzeptanz bei den Stakeholdern resultiert unter anderem aus dem Open Source Ansatz von OPC UA, der auch den OPC UA Companion Specifications zugrunde liegt. Alle OPC UA Companion Specifications sind kostenlos verfügbar. Zu diesem Zweck hat der VDMA eine Download-Seite in deutscher und englischer Sprache eingerichtet, auf der alle Branchen weltweit die OPC UA Companion Specifications bereits in der Entwurfsphase einsehen können.

Grafik OPC UA für Maschinen. — "OPC UA for Machinery" wird auf Basis bestehender oder in Bearbeitung befindlicher branchenspezifischer OPC UA Standards für den Maschinen- und Anlagenbau entwickelt. (Quelle: VDMA)

"OPC UA for Machinery" Schnittstellenharmonisierung für den gesamten Maschinenbau

Offensichtlich gibt es bei der hohen Anzahl von OPC UA Companion Specifications wiederkehrende Schnittstelleninhalte, wie z.B. Informationen zur Identifikation von Maschinen und Komponenten oder Zustände von Maschinen. Diese branchenübergreifenden Informationen werden flächendeckend für den gesamten Maschinen- und Anlagenbau harmonisiert. Auch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) hat die Bedeutung dieser Harmonisierung erkannt und fördert entsprechende Aktivitäten im Projekt "Interoperable Interfaces for intelligent Production" (II4IP). Dieser übergreifende Standard mit dem Namen "OPC UA for Machinery" wird auf der Basis bestehender oder in Bearbeitung befindlicher branchenspezifischer OPC UA Standards für den Maschinen- und Anlagenbau entwickelt. Dabei ist es wichtig, die Anforderungen des produzierenden Gewerbes und des gesamten industriellen Wertschöpfungsnetzwerks zu berücksichtigen sowie Akteure innerhalb und außerhalb des Maschinen- und Anlagenbaus zu integrieren. Dies fördert nicht nur die Interoperabilität zwischen Maschinen aus unterschiedlichen Branchen in der Produktion, sondern erhöht auch die Geschwindigkeit, mit der branchenspezifische OPC UA Companion Specifications entwickelt werden können.