Eine völlig neue Maschinenarchitektur auf Basis von digitalen Repräsentanzen entwickelt sich in der Industrie4.0 und verändert die Entwicklung und den Betrieb von Maschinen und Anlagen grundlegend.
Der Kern der I4.0-Entwicklungen der letzten Jahre war die Entwicklung von digitalen Repräsentanzen, die mechatronische Komponenten und daraus zusammengesetzte Maschinen und Anlagen digital repräsentieren. Mit dem so entstehenden Netzwerk aus digitalen Repräsentanzen bildet sich eine völlig neue Architekturform – angelehnt an die klassischen objektorientierten Strukturen aus der Informationstechnik.
Das Projekt DEVEKOS engangiert sich für die Entwicklung konkreter Ausprägungen dieser neuen Architektur und betrachtet daneben die Auswirkungen für das neue Engineering. Im Rahmen der strategischen Aktivitäten des VDMA zu OPC UA hat das DEVEKOS-Konsortium zusammen mit zahlreichen weiteren Industriepartnern die neue Architektur in einer reellen Maschine umgesetzt – eine vollständig objektbasierte Maschinenarchitektur realisiert mit OPC UA.
Abb.: Konsortium des VDMA OPC UA Demonstrators
Objektbasierte OPC UA Maschinenarchitektur
Diese neuartige Architektur bildet den technologischen Kern der Entwicklungsinhalte von DEVEKOS. Grundgedanke ist es, eine durchgängige, objekt- und fähigkeitenbasierte Maschinenarchitektur zu entwickeln. Dabei sind einzelne Geräte, Baugruppen, Substationen, Stationen oder die ganze Zelle der Maschine als digitale Objekte mit einer digitalen Repräsentanz in einer objektorientierten Architektur zusammengefügt. Diese Objekte bieten Ihre (ausführbaren) Fähigkeiten (OPC UA Methoden) an ebenso wie Ihre Daten (Attribute). Für die Gesamtapplikation einer Maschine werden einzelne Geräte im Engineering miteinander zu höherwertigen Systemen orchestriert. Folgende Abbildung zeigt das Architekturprinzip am Beispiel einer Station:
Abb.: Objekt- und fähigkeitenbasierte Maschinenarchitektur einer Station der Maschine
Die gesamte OPC UA Maschinenarchitektur ist auf folgender Abbildung dargestellt:
Abb.: Vollständige objekt- und fähigkeitenbasierte Maschinenarchitektur im VDMA OPC UA Demonstrator
Am Demonstratorprojekt nahmen 25 Partner teil. Dementsprechend konnte eine große Anzahl unterschiedlicher Automatisierungskomponenten eingebunden werden. Insegesamt wurden 51 Komponenten verschiedener Hersteller verbaut. Jede ist im System als eigenständiges OPC UA Objekt präsent.
Abb.: Geräte unterschiedlicher Hersteller im VDMA OPC UA Demonstrator
Der Demonstrator wurde erstmalig auf der automatica 2018 in München der Öffentlichkeit präsentiert. Seitdem gab es eine Reihe weiterer öffentlicher Ausstellungen.
Abb.: VDMA OPC UA Demonstrator auf der automatica 2018 in München
Die nächste öffentliche Ausstellung des VDMA OPC UA Demonstrators ist für die SPS/IPC/DRIVES 2019 auf dem Messestand von elrest Automatisierungssysteme GmbH geplant.
