Industriekommunikation 4.0 per OPC UA Durchgängigkeit und Interoperabilität als Pluspunkte

Der Software-Schnittstellen-Standard OPC UA (Unified Architecture) ermöglicht den Datenaustausch zwischen allen Systemen innerhalb eines Unternehmens, von der Chefetage bis zur Feldebene - unabhängig von Betriebssystemen, Bussen, Protokollen und Treibern. Inwieweit eignet er sich für die Datenkommunikation in der Industrie 4.0, und wie müsste er dafür noch weiterentwickelt werden? Zwei Experten aus der Branche nehmen Stellung.

Wegen seiner Durchgängigkeit über alle Unternehmensebenen hinweg wird der OPC-UA-Standard als heißer Kandidat für die Datenkommunikation in der Industrie 4.0 gehandelt. Auch die beiden befragten Experten sehen dies so. Peter Seeberg, Market Segment Manager Factory Automation bei Softing Industrial Automation, beruft sich dafür auf den Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0 der acatech (Deutsche Akademie der Technikwissenschaften) vom April 2013: Dort werde OPC UA als Schlüsseltechnologie für die neu entstehenden Smart Factories benannt. »Wo intelligente Produkte ihre Historie, ihren aktuellen Zustand sowie alternative Wege zum Zielzustand kennen und vernetzte Maschinen als Cyber-Physische Systeme eigenständig Informationen austauschen«, so der acatech-Bericht, ermögliche OPC UA die firmenübergreifende Vernetzung und Integration über Wertschöpfungsnetzwerke hinweg. »OPC UA stellt somit für die von der acatech definierten Charakteristika von Industrie 4.0 eine vorhandene Technologie bereit, und zwar für die horizontale und vertikale Integration sowie die digitale Durchgängigkeit des Engineerings«, ergänzt Peter Seeberg.

Darek Kominek, Marketing Manager bei MatrikonOPC, stimmt ihm zu: »Als die weltweit am stärksten verbreitete standardbasierte Methode für Datenkonnektivität wird OPC UA eine entscheidende Rolle beim Wandel hin zur Industrie 4.0 oder Integrierten Industrie spielen«, sagt er. »Schon OPC Classic, der Vorgänger von OPC UA, ermöglicht eine offene Datenkonnektivität, die die Barrieren zwischen Leit- und Steuerungssystemen untereinander sowie Leit- und Steuerungssystemen und dem restlichen Unternehmen überwindet. OPC UA treibt dieses Konzept weiter voran.« Ein Beispiel sei die Entwicklung hin zu Plattform- und Betriebssystem-Unabhängigkeit: »Damit lässt sich OPC UA direkt in Geräte, Sensoren und Controller einbetten«, so Darek Kominek. »Ein weiteres Beispiel ist die integrierte Modellierung, die es OPC UA ermöglicht, Daten von verschiedenen, nicht kompatiblen und offenen Standards aus unterschiedlichen Bereichen zu transferieren. Industrie 4.0 hängt vorrangig davon ab, Daten zwischen allen Systemen innerhalb eines Unternehmens verfügbar zu machen - damit rückt OPC UA in den Mittelpunkt.«

Was prädestiniert OPC UA für die Industrie 4.0?

Durchgängigkeit ist also ein Faktor, der OPC UA für die Industrie 4.0 prädestiniert. Es gibt aber noch andere: »Der Arbeitskreis Industrie 4.0 der acatech sieht Handlungsbedarf in der Standardisierung, bei der Sicherheit und in der Beherrschung komplexer Systeme - OPC UA kommt dem als weltweiter Standard IEC 62541 entgegen«, verdeutlicht Peter Seeberg. »Die OPC-UA-Spezifikation ist in enger Zusammenarbeit zwischen OPC Foundation, Herstellern, Anwendern, Forschungsinstituten und Konsortien entstanden.« Auch das Thema Datensicherheit wurde dabei berücksichtigt: »OPC UA verwendet verschiedene standardisierte Sicherheitsmechanismen wie X.509-Zertifikate, Authentifizierung, verschlüsselte Übertragung und ein Rechtekonzept auf Datenpunktebene mit Auditfunktion«, so Peter Seeberg. »Es erlaubt die Modellierung des Adressraums und damit auch den Zugriff auf Metadaten. Darüber hinaus ist OPC UA eine service-orientierte, hersteller- und plattformunabhängige Architektur. Es ist skalierbar - vom kleinsten Sensor bis zum Großrechner - und in die Cloud erweiterbar.«

Darek Kominek beruft sich auf folgende Aussage von Tom Burk, Präsident der OPC Foundation: »OPC UA ist eine service-orientierte Architektur, mit der Daten und Informationen sicher und verlässlich getauscht werden können. OPC UA ist für unabhängige und dauerhafte Plattformen entwickelt; damit erfüllt es die Anforderungen der Industrie 4.0. Zudem lässt sich dadurch die Effektivität von Cloud Computing maximieren, weil OPC UA zuvor 'nicht erkannten‘ Dingen die Fähigkeit gibt, Daten und Informationen auszutauschen. Für mich ist es eindeutig, dass OPC UA eine wichtige Rolle im Internet der Dinge spielen wird.« Diese Aussage spiegele auch die Meinung von MatrikonOPC wider.

Welche Software-Schnittstellen sind außer OPC UA nötig?

Dass OPC UA in der Industrie 4.0 eine wichtige Rolle spielen wird, darüber sind sich die beiden Experten also einig. Sind aber neben OPC UA noch andere Software-Schnittstellen erforderlich? Aus Sicht von Peter Seeberg ja: »Industrie 4.0 soll und kann nicht exklusiv auf OPC UA beruhen«, sagt er. »Was das ISO-OSI-Referenzmodell für Industrie 4.0 betrifft, sehen wir in den unteren physikalischen Schichten Standard-Ethernet, das in den Übertragungsschichten mittels TCP/IP mit OPC UA, Internet-Protokollen und Industrial-Ethernet-Protokollen in den oberen Anwendungs-Schichten verbunden ist.« Ansonsten werde sich der Einflussbereich von OPC UA vergrößern, »indem die heute schon vorhandenen OPC-UA-Gateways (für Feldbusse, Steuerungen und Industrial-Ethernet-Protokolle) mit sonstigen für Industrie 4.0 relevanten Technologien und Protokollen (RFID, M2M, Smart Devices, Internet of Things) erweitert werden«. Außerdem werde es »weitere OPC-UA-Companion-Standards zusätzlich zu den bereits bestehenden« geben.

Auch für Darek Kominek kann OPC UA in der Industrie 4.0 nicht die einzige Schnittstelle sein: »Alle existierenden Schnittstellen sind wichtig für die Industrie 4.0«, führt er aus. »Mit Hilfe von Wrappern und Gateways können alle aktuellen Verbindungen eine Rolle im Internet der Dinge spielen. Mit OPC UA lassen sich alle existierenden IT-Umgebungen miteinander verbinden, um die native Gerätekommunikation der nächsten Generation aufzubauen.« Diese Weiterentwicklung der existierenden Infrastruktur werde die schnelle Migration in Richtung Industrie 4.0 vorantreiben.