Im Rahmen von Industrie 4.0 werden IT-Systeme, Datenbanken, Maschinen und Steuerungssysteme vernetzt. Das Problem sind die nicht kompatiblen Datenformate. Middleware bietet sich als Dolmetscher an.
Mehrwert schaffen durch Vergleichbarkeit aller Anlagen: Eine Aufgabe, die verzwickter sein kann, als auf den ersten Blick vermutet. Soll im Rahmen von Automatisierung und Industrie 4.0 die Analyse eines Maschinenparks die einzelnen Anlagen und ihre Effizienz global vergleichbar machen. müssen dafür standardisierte Daten erzeugt werden. Eine zentrale Herausforderung ist dabei das oft sehr heterogene Maschinenumfeld. Die passende Middleware löst die nachgenannten fünf Herausforderungen.
Herausforderung 1: Aller Protokolle einheitlich übersetzen
Oft scheint es unmöglich, sämtliche Protokolle unter einen Hut zu bringen. Einer der häufigsten Gründe, warum Industrie 4.0 Projekte scheitern, sind unterschiedliche Maschinenarten und -typen oder gleichartige Geräte mit jeweils anderen Baujahren oder Herstellern, die mit unterschiedlichen Sprachen arbeiten.
Um aus der Ansammlung diverser Systeme mit Sprachen, die scheinbar nicht standardisiert werden können, einen Mehrwert zu ziehen, müssen sämtliche Daten in Verbindung gebracht werden. Eine komplexe Aufgabe. Die Lösung verspricht eine Software, die sämtliche Protokolle in die Standardsprache OPC übersetzt. Das Akronym OPC steht für Open Platform Communications. In Verbindung mit einer Middleware ermöglicht ein OPC Server wie beispielsweise KEPServerEX die Kommunikation der verschiedenen Systeme und Maschinen – egal welche Sprache diese sprechen. Diese plattformunabhängige Möglichkeit zur Kommunikation kommt auf allen Automatisierungsebenen zum Einsatz. OPC UA gilt als eines der wichtigsten Protokolle in Sachen Internet der Dinge (IoT/Internet of Things) und Industrie 4.0. Die Middleware fungiert dann als OPC-Client und garantiert die Leistungsfähigkeit für eine abgesicherte Kommunikation.
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Herausforderung 2: Individual-Lösung für Exoten schaffen
Ein weiterer Grund, der dem Automatisierer in einem Industrie 4.0 Projektes die Optimierung erschwert, sind Anlagen mit proprietären Protokollen. Dies können spezielle Drucker sein oder CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control). Middleware bringt diese Maschinen ins Netz, indem sie über ein Scripting native Treiber zum Beispiel für Anlagen eines bestimmten Herstellers erstellt. Die Aufzeichnung von Prozesswerten, Produktionszahlen, Störzeiten und -gründen oder Verbräuchen bildet die Grundlage für die spätere Optimierung der Produktion.
Folgende Varianten sind dabei möglich:
- Individuelle Plug-in-Erstellung für diverse Verbindungsarten, Übersetzungen auch für seltene Systeme.
- Mancher Exot wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, neue Plug-ins sind mit der nächsten Softwareversion verfügbar.
- Erstellung einzelner Anbindungen und Transfers über grafische Konfiguration.
Herausforderung 3: Operational Technology und IT verbinden
Eine weitere Herausforderung ist die Anbindung der sogenannten Operational IT (OT) an kaufmännische Systeme. Eine Hürde sind die unterschiedlichen Sichtweisen der OT- und der IT-Welt, die zu Verständnisproblemen führen und die Umsetzung verteuern. Den Brückenschlag zwischen IT und Automatisierung vollzieht eine Middleware, die über Plug-ins die Operational IT mit der SAP-Welt oder anderen kaufmännischen Systemen verknüpft. Daten aus der Steuerung im Format OPC werden darüber zum Beispiel in ein SAP-System übertragen. Es entsteht eine Schnittstelle zwischen Produktion und kaufmännischem Bereich. Die Verknüpfung von IT und OT spart Zeit und Geld. Die Entwicklung, Dokumentation und Pflege einer individuellen Schnittstelle erreichten nämlich schnell den vielfachen Preis einer standardisierten Middleware.
Herausforderung 4: Alle beteiligten Systeme verknüpfen
Drucker, Kamerasysteme, Wiegesysteme, Laborsysteme, Barcode-/Handscanner, RFID-Reader (Remote Frequency Identification): Unternehmen brauchen viele Daten, und alle Geräte aus der Produktion müssen miteinander verbunden werden. Die unterschiedlichen Systeme sprechen unterschiedliche Protokolle und nutzen zudem unterschiedliche Technologien. Der Überblick, welche Systeme miteinander zu kombinieren sind, ist nur schwierig zu bekommen. Angesichts der Vielzahl an Individuallösungen können der hohe Aufwand und oft auch die fachliche Überforderung dazu führen, dass ein Industrie 4.0 Projekt ins Stocken gerät oder scheitert. Abhilfe schafft ein Werkzeug, das sämtliche Sonderlösungen und alle Kommunikationsprotokoll verbindet. Wiederum sammelt Middleware alle Daten zu einem Vorgang aus den unterschiedlichen Datenquellen und stellt die Dokumentation im Rahmen von validierten Prozessen sicher. Unternehmen sparen sich den Aufwand, jedes Protokoll eigenständig zu bearbeiten.
Herausforderung 5: Relevante Daten zentral ablegen
Die relevanten Daten stehen oft nicht zentral zur Verfügung, sondern werden in unterschiedlichen Systemen vorgehalten, etwa in Steuerungen, Cloud-Systemen, Datenbanken oder lokalen Computern. Für eine zentrale Speicherung müssen die Daten aus den diversen Quellen geholt und in die Formate gewandelt werden, die das jeweilige Zielsystem benötigt. Middleware sorgt dafür, dass die Daten nicht mehr manuell zusammengetragen werden müssen, sondern gebündelt in einer Cloud-Applikation oder in einer Datenbank vorliegen. So erkennen die Verantwortlichen den Zustand und die Effizienz der weltweiten Anlagen. Im Rahmen von Condition Based Monitoring- oder Predictive Maintenance können Wartungstechniker rechtzeitig eingreifen, schon bevor eine Anlage stillsteht. Eventuelle Probleme lassen sich durch den direkten Vergleich der Daten erkennen und beseitigen.
Damit die Vernetzung und Interaktion aller Beteiligten in der industriellen Produktion gelingt, greifen immer mehr Unternehmen auf Middleware zurück, die als zentrale Kommunikationsplattform die Systeme integriert und über standardisierte Protokolle einen Datenaustausch ermöglicht. Der OPC-Router fungiert dabei als Datenlogger, als Machine to Machine-Gateway, als Internet of Things-Schnittstelle und als Dolmetscher zwischen speicherprogrammierbarer Steuerung und ERP Systemen (Enterprise Resource Planning). Daniel Knep, IT-Journalist/jf
