Um das volle Potenzial ausschöpfen zu können, gilt es, standardisierte Schnittstellen zwischen Maschinen und Managementsystemen zu etablieren. (Bild: Patrick Helmholz – stock.adobe.com)
Daten sind das Gold des 21. Jahrhunderts. Das haben längst nicht nur die großen US-amerikanischen und asiatischen Technologiekonzerne verstanden. Auch die europäische Industrie und insbesondere die Kunststoffverarbeiter arbeiten intensiv am reibungslosen Austausch von Produktionsdaten. Der Einzug vollumfänglich standardisierter Schnittstellen zwischen Produktionsmaschinen und Managementsystemen ermöglicht es, Produktions- und Maschinendaten in Echtzeit zu überwachen, zu analysieren und für die Prozesssteuerung zu nutzen. Ein Standard macht es möglich: Euromap 77 und nachfolgende Euromap-Spezifikationen, die auf dem Industriestandard OPC UA basieren. Das Start-up Adaept Engineering leistet wertvolle Unterstützung bei der Umsetzung dieser neuen Technologien. Durch die Software der Gründer, dem IIoT-Interface, können Maschinenbauer auf die eigene Entwicklung einer Euromap-konformen Schnittstelle verzichten und sich auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren. Individuelle Beratungs- und Entwicklungsangebote sorgen für eine passgenaue Integration in bestehende und neu entwickelte Maschinen.
OPC UA & Euromap: Was ist das?
Bisherige Bemühungen, Industriemaschinen und Systeme zu vernetzen, fußten auf dem Einsatz verschiedenster spezialisierter Kommunikationsprotokolle. Zum einen wird eine Vielzahl von Standards zur Verbindung zwischen Industriemaschinen eingesetzt, und zum anderen existieren unterschiedlichste Protokolle für das IIoT (Industrial Internet of Things), um Maschinendaten an Managementsysteme zu leiten. Eine zusätzliche Herausforderung ist die Interpretation der Daten. Schließlich ist es jedem Hersteller selbst überlassen, den Zustand der Maschinen in eigenen Codes und Nachrichtenformaten zu kommunizieren. Diese babylonische Sprachlandschaft schränkt die Vernetzung der Geräte und Systeme auf Insellösungen ein. Abhilfe schaffen semantische Protokolle, bei denen die Anleitung zur Interpretation der codierten Zustandsdaten Teil des Standards ist. Insbesondere OPC UA und Euromap stechen hierbei durch die rege Beteiligung verschiedenster Industrieunternehmen im Standardisierungsprozess heraus. Auch Maschinen unterschiedlicher Hersteller können so Daten miteinander austauschen und fehlerfrei interpretieren. Werden diese Standards von einem Maschinenhersteller unterstützt, fügen sich seine Produkte nahtlos in die Produktionsanlagen seiner Kunden ein. Das ist ein enormer Vorteil für Anlagenbetreiber, die nun keine aufwendigen Adapter- oder Gateway-Lösungen mehr nachrüsten müssen.
Unterstützung bei der Integration des Standards
Das Start-up Adaept Engineering hilft Unternehmen, neue und bestehende Maschinen kosteneffizient und schnell Euromap-fähig zu machen. Die Gründer haben zusammen mit Industrieunternehmen Forschungs- und Entwicklungsprojekte vorangetrieben und möchten es nun weiteren Unternehmen ermöglichen, Produkte anzubieten, die den modernen Kommunikationsstandard unterstützen. Gründer Hannes Raddatz erklärt: „Wir haben jahrelange Erfahrung in der Integration von OPC UA in Industriemaschinen und beteiligen uns aktiv in den Standardisierungsgremien des VDMA. In unseren ersten Projekten mit Maschinenbauern haben wir ihren riesigen Bedarf an IT-Expertise erlebt. Mit unserer Software konnten wir dort Werte schaffen, die im Produktportfolio bislang komplett fehlten. Wir möchten es auch kleinen und mittelständischen Maschinenbauern ermöglichen, sich mit den Maschinen größerer Hersteller zu vernetzen, die diesen Standard schon sprechen und beispielsweise auch eine App zur Anzeige der Daten mitliefern.“
Maschinen für Industrie 4.0 befähigen
Die Gründer nennen ihr Produkt „IIoT-Interface“. Mit diesem wird eine Maschine Industrie 4.0-tauglich, indem Prozess- und Maschinendaten über OPC UA beziehungsweise Euromap verfügbar werden. Dazu besitzt das IIoT-Interface eine Modulschnittstelle, um Daten von einer Maschine zu importieren. An diese Schnittstelle können verschiedene Module angeschlossen werden, um einen Datenaustausch mit unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen und Feldbussen herzustellen. Es folgt die semantische Aufarbeitung der Daten. Das IIoT-Interface strukturiert die Informationen der Maschine um und reichert sie an, was eine standardkonforme maschinelle Interpretation, Verarbeitung und Auswertung ermöglicht. In diesem Schritt wird die Konformität mit den OPC UA-basierten Euromap-Spezifikationen hergestellt. Verschiedenste Maschinen können diese Daten abrufen und nutzen, ohne dass weitere herstellerspezifische Absprachen nötig sind. Momentan bereitet das Start-up die Zertifizierung der Software nach IEC 62443 zusammen mit IT-Security-Experten vor. Die Gründer streben in Zukunft außerdem eine Zertifizierung nach IEC 61508 für einen sicherheitsrelevanten Einsatz in der Industrieautomation und eine Sicherheitsevaluierung für IT-Security nach ISO/IEC 15408-1:2022 an.
Einen Schritt voraus
Neben der bloßen Bereitstellung von Daten gehen die Forschungsingenieure noch einen Schritt weiter. Arne Wall erläutert: „Wir konnten demonstrieren, wie sich Maschinen automatisch untereinander vernetzen und über einen Zeitraum hinweg Prozessdaten voneinander abonnieren. So haben wir beispielsweise zusammen mit unseren Industriepartnern demonstriert, dass mobile Maschinen Positionsdaten abfragen und sich gegenseitig folgen können. Dieser sogenannte Pub/Sub-Mechanismus ist Teil des Standards, geht aber über die übliche passive Bereitstellung von Prozessdaten hinaus und ist eine technische Herausforderung.“ Die Gründer sehen sich gut gewappnet, auch die Integration des kommenden Standards Euromap 79 zu leisten. Der neueste Entwurf dieses Branchenstandards sieht einen solchen Pub/Sub-Mechanismus vor, der Spritzgussmaschinen und Roboter vernetzt.
Euromap: So weit ist der Standard
Die Kunststoffbranche gehört zu den Vorreitern, die frühzeitig das Potenzial der Indus-trie 4.0-Kommunikation mittels OPC UA erkannt haben. Beginnend mit der Spezifikation Euromap 77 im Jahr 2018 wurde von textdateibasierter Kommunikation auf OPC UA umgestellt. Seitdem sind eine Vielzahl weiterer OPC UA-basierter Euromap-Spezifikationen erschienen beziehungsweise in Arbeit. Die Euromap 77, welche auch als OPC UA-Spezifikation OPC 40077 referenziert wird, definiert die Schnittstellen zwischen Spritzgussmaschinen und MES. Die Schnittstelle zwischen Spritzgussmaschine und Roboter wird in Euromap 79 definiert, welche zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht verabschiedet wurde. Ein Release Candidate existiert jedoch bereits seit 2021. Hervorzuheben ist hierbei die Unabhängigkeit von der OPC UA-Spezifikation für Roboter (OPC 40010) sowie die Nutzung von Echtzeitkommunikation über das sogenannte Pub/Sub-Verfahren. Euromap 82 befasst sich mit Peripheriegeräten von Spritzgussmaschinen. Teil 1 (Euromap 82.1 beziehungsweise OPC 40082-1) beschreibt die Schnittstelle zwischen Spritzgießmaschine und Temperierungssystem (Temperature Control Device). Weitere Teile der Euromap 82 behandeln zum aktuellen Zeitpunkt die Schnittstellen zu Heißkanalsystemen (82.2), Dosiersystemen für Flüssigsilikonkautschuk (82.3) und weiteren Dosiersystemen (82.4). Teil 1 bis 3 wurden bereits veröffentlicht, während sich Teil 4 noch in der Entwicklung befindet. Euromap 83 nimmt eine Sonderrolle bei den Spezifikationen ein. Sie enthält OPC UA-Datenstrukturen, die in Euromap-Spezifikationen häufig verwendet werden oder für OPC UA-Spezifikationen aus anderen Domänen relevant sind. Euro-map 84 behandelt Schnittstellen zu Extrusionsanlagen im Allgemeinen (84.1–84.2) und deren Komponenten (84.3–84.12). Zuletzt sei die noch in der Entwicklung befindliche Spezifikation Euromap 86 genannt, welche sich mit einfachen bis hin zu komplexen Materialzufuhrsystemen befasst und seit 2022 Release Candidate ist.
Alles aus einer Hand
Den Gründern ist wichtig, dass Maschinenhersteller und Anlagenbetreiber das Potenzial der Technologie voll ausnutzen und auch ihren Kunden vermitteln. Gründer Fabian Hölzke erklärt: „Deshalb bieten wir Schulungen und Workshops an, in denen wir neben den Grundlagen und Anwendungsfällen auch technische Details von OPC UA beziehungsweise Euromap vermitteln. Neben der Integration des Kommunikationsstandards haben wir Zusatzprodukte zur Visualisierung und Analyse von Prozessdaten und Produktionsalarmen für Smartphones und PCs im Repertoire. Auch bei der Datenmodellierung binden wir einzigartige Features der Maschine fachmännisch ins Datenmodell ein.“ So befähigt das Start-up Adaept Engineering seine Kunden, das Daten-Gold mit der größtmöglichen Effizienz zu fördern.
