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Erfahrungen mit OPC UA auch im Bereich mobiler Maschinen nutzbar

Kommunikation/Vernetzung
„OPC UA weist den Weg auch für mobile Maschinen“

Indem OPC UA ‚mobil‘ wird könnten die Hersteller mobiler Maschinen auf die Erfahrungen aus der Fabrikautomatisierung zurückgreifen und OPC UA als Kommunikationsstandard wählen. Über die dann noch zu erarbeitenden jeweiligen Companion Specifications – sei es für Bau- oder Agrarmaschinen – könnten branchenspezifische Anforderungen schnell abgebildet werden. Welche Vorteile OPC UA bietet, erläutert im Interview Stefan Messerklinger, Head of Product Management Mobile Automation bei der B&R Industrial Automation GmbH in Eggelsberg.

Interview: Michael Corban, Chefredakteur KEM Konstruktion

Inhaltsverzeichnis

1. Herstellerübergreifende Kommunikation
2. Branchenspezifische Anforderungen lassen sich berücksichtigen
3. OPC UA hat Semantik ‚eingebaut‘
4. Vorteile der Cloud nutzbar
5. Vorteile von OPC UA im Überblick

KEM Konstruktion: OPC UA ist im Umfeld der Fabrikautomatisierung quasi ein Standard – wie könnte der Bereich der mobilen Maschinen davon profitieren?

Stefan Messerklinger (B&R): Auch bei den mobilen Maschinen geht es um Maschinen, die Informationen erzeugen und austauschen – seien es Agrar- oder Forstmaschinen, Baumaschinen oder auch kommunale Fahrzeuge wie Lösch- und Müllfahrzeuge oder auch Schneepflüge. Vergleicht man die Anforderungen mit der industriellen Fertigung, wird dort seit Jahren auf Industrie 4.0 gesetzt, um die Effizienz von Prozessen und Maschinen weiter zu erhöhen. Die Basis dafür und auch eine der größten Herausforderungen ist die Vernetzung und standardisierte Kommunikation von Sensoren, Steuerungen und Maschinen bis hin zu Fabriken und Industrien. Für die Konnektivität – und damit am Ende die Verfügbarkeit beziehungsweise Produktivität – ist es deshalb ein großer Vorteil, dass sich OPC UA als M2M-Protokoll, als ‚Sprache‘ für den standardisierten Datenaustausch durchsetzt. Diese Anforderungen finden sich gleichermaßen im Bereich mobiler Maschinen – Industrie 4.0 heißt hier allerdings Smart Farming oder Digital Construction, im Kern handelt es sich aber um denselben Ansatz. Schließlich will auch der Endkunde, der sich beispielsweise einen Bagger kauft, kontinuierlich die Effizienz seiner Maschine und seines Arbeitsprozesses verbessern. Das gelingt nur, wenn wir auch die mobilen Maschinen smarter machen – sie miteinander verbinden und den Austausch von Informationen ermöglichen. Dann erst wird Smart Farming oder Digital Construction möglich.

Herstellerübergreifende Kommunikation

KEM Konstruktion: OPC UA als M2M-Protokoll will ja bewusst den Austausch von Informationen zwischen Geräten und Maschinen verschiedener Hersteller ermöglichen. Ist das auch Ziel im mobilen Bereich?

Messerklinger: Definitiv – und wir müssen nicht nur Maschinen miteinander verbinden, sondern ganze Systeme. Nehmen wir etwa das Smart Farming: Traktoren und Anhänger kommen in den meisten Fällen nicht von nur einem Hersteller – aber alle sind Bestandteil des Smart Farming, müssen also miteinander kommunizieren können. Der große Unterschied zur industriellen Fertigung ist bislang, dass sich die Hersteller von mobilen Maschinen trotz der gleichen Problemstellung und Zielsetzung leider noch nicht auf einen standardisierten Informationsaustausch einigen konnten. Aktuell wird versucht, dies in verschiedenen Arbeitsgruppen in unterschiedlichen Industrien zu lösen. Dabei besteht allerdings die Gefahr, dass hier parallele, proprietäre Lösungen entstehen, die in wenigen Jahren dann schon wieder zu den nächsten Herausforderungen führen. Sei es, dass nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen standardisiert werden und man Anforderungen an Safety, Security oder Echtzeitfähigkeit unberücksichtigt lässt. Und denkt man einen Schritt weiter, in Richtung der Anbindung an die Industrie – etwa bei der Lebensmittelverarbeitung –, würde an dieser Stelle eine Kommunikationsbarriere entstehen. OPC UA zeigt dagegen sehr anschaulich, dass es besser geht – hier koordiniert die OPC Foundation die Weiterentwicklung und Standardisierung. Und zwar mit der Philosophie, vom Sensor bis zur Cloud ein einheitliches Kommunikationsprotokoll zu entwickeln.

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Branchenspezifische Anforderungen lassen sich berücksichtigen

KEM Konstruktion: Könnte denn OPC UA all diese Aufgabenbereiche mobiler Maschinen und der angeschlossenen Industrien abdecken?

Messerklinger: Mit Sicherheit – weil sich erstens die Anforderungen der Hersteller von Agrar-, Bau- oder Mining-Maschinen nicht von denen der Hersteller stationärer Maschinen unterscheiden und weil zweitens OPC UA als Protokoll fertig umgesetzt und einsetzbar ist. Fehlt etwas, kann die OPC Foundation rasch auf spezifische Anforderungen eingehen und diese in den Standard aufnehmen. Branchenspezifisch erfolgt das in den Companion Specifications. Wir alle sollten uns also die Hand reichen und die Unterstützung zur Implementierung des Standards seitens der OPC Foundation annehmen. Anders formuliert: Das Problem einer standardisierten Kommunikation bei mobilen Maschinen ist eigentlich schon gelöst – die Hersteller mobiler Maschinen müssten diese Lösung nur übernehmen.

OPC UA hat Semantik ‚eingebaut‘

KEM Konstruktion: OPC UA zeichnet ja auch aus, dass den Daten eine Bedeutung mitgegeben wird, die Semantik. Die ließe sich sicher im Rahmen der OPC Foundation für Agrar- oder Baumaschinen definieren?

Messerklinger: Kein Zweifel – und genau diese Semantik zeichnet OPC UA in der Tat aus. Schickten frühere Feldbusse de facto nur Nullen und Einsen durch die Gegend, bringt OPC UA zum Beispiel auch die Information mit, dass es sich um einen Roboter oder ein Anbaugerät handelt. Das lässt sich identisch etwa auf einen Agraranhänger übertragen. An solchen Lösungen arbeitet ja auch die Agrarindustrie, etwa in der Agricultural Industry Electronics Foundation (AEF) – hier ließe sich sicher über die Zusammenarbeit mit der OPC Foundation schnell eine Lösung finden und eine Companion Specification für die Agrarindustrie etablieren. Geschaffen würde auf diese Weise ein standardisiertes Informationsmodell, welches die Anforderungen der Agrarindustrie abbildet. Gerade die OPC Foundation arbeitet ja sehr gut mit den verschiedenen branchenspezifischen Vereinigungen zusammen.

Vorteile der Cloud nutzbar

KEM Konstruktion: Sind übergeordnet auch Cloud-Lösungen ein Thema?

Messerklinger: Je mehr Automatisierung Einzug hält, desto wichtiger wird es, beispielsweise beim Smart Farming, auf einen Farmserver zugreifen zu können. Dort kann der Betreiber nicht nur einsehen, wie es der Maschine auf dem Feld geht, sondern umgekehrt können auch Arbeitspakete auf die Maschine geladen werden. Organisationen wie der Maschinenring in Österreich, heute eines der führenden Dienstleistungsunternehmen in Österreich, können dann erst die Daten für ihr Geschäftsmodell gewinnen und nutzen.

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KEM Konstruktion: Letztlich würden aber auch alle Komponentenhersteller – wie etwa B&R – von einer standardisierten Kommunikation via OPC UA profitieren?

Messerklinger: Das liegt auf der Hand – es entfiele der Aufwand sicherzustellen, dass unsere Komponenten mit den verschiedensten Protokollen kommunizieren können. Über OPC UA wäre diese Fähigkeit bereits ‚eingebaut‘. Von dieser Standardisierung würden am Ende also alle profitieren: Endkunde, OEM und Komponentenanbieter. Gleichzeitig böte sich Dienstleistern ein weites Feld, ‚smarte‘ Dienste darauf aufbauend anbieten zu können. Womit wir bei dem Ziel angekommen wären, mehr ‚Output‘ zu erzeugen – etwa im Agrarbereich eine bessere Ernte einzufahren. Mit erheblichem Potenzial hinsichtlich der Ressourceneffizienz, etwa bezüglich des Düngemitteleinsatzes, wenn sich das Wachstum der Pflanzen auf dem Feld monitoren lässt und daraus Informationen gewonnen werden können, um den gesamten Prozess zu optimieren – um nur ein Beispiel zu nennen.

www.br-automation.com

Weitere Details rund um die mobile Automation


Vorteile von OPC UA im Überblick

  • Semantische Informationen
  • Plug-and-Work-Mechanismen
  • Echtzeitfähigkeit
  • Fortgeschrittene Standardisierung
  • Protokoll in Chips ‚on board‘
  • Frei verfügbarer Standard – weiterentwickelt von der OPC Foundation



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