Der Trend und seine Herausforderungen

Einheitlich und wiederverwendbar

Zu all diesen Aspekten wurde in mehreren Arbeitstreffen von einer Gruppe aus Industrie-, Verbands- und akademischen Vertretern die Grundlage eines Prozesses zur Erarbeitung von OPC UA Companion Specifications entwickelt. Sie erläutert zunächst die Motivation für das einheitliche Vorgehen und die Trennung von Domänen- und Modellierungswissen. Danach sind in einer durchgängigen Strukturierung die jeweiligen Informationen wie Voraussetzungen und Ergebnis, Hilfsmittel, mögliche Methoden und organisatorische Punkte zu jeder Phase aufgeführt. Dabei werden auch das organisatorische Vorgehen bei der OPC Foundation sowie die Vorgaben des VDMA berücksichtigt. Neben der Vereinfachung für die Arbeitskreise und der Einheitlichkeit des Vorgehens ist ein weiteres wichtiges Ziel des Dokuments, die Wiederverwendung bereits modellierter Aspekte in den im VDMA erstellten Companion Specifications zu fördern. Entsprechende Vorgaben und Prozesse werden derzeit im VDMA erarbeitet. Da der hierfür erforderliche Abgleich zwischen bestehenden und entstehenden Companion Specifications anspruchsvoll ist, wurden am ISW und in Kooperation mit dem Maschinenbauer Trumpf Darstellungen entwickelt, die die Zusammenhänge zwischen Companion Specifications untereinander und den zugrunde liegenden Standards darstellen. Die Realisierung soll in absehbarer Zeit als Open-Source-Projekt veröffentlicht und so durch alle Interessierten weitergepflegt und aktuell gehalten werden.

Vorgehensmodell im Detail

Die Mitglieder typischer Arbeitskreise zur Erstellung von Companion Specifications kommen aus Unternehmen mit unterschiedlichen Perspektiven und Ökosystemen. Meist existieren dort bereits hausinterne Standards, die untereinander unterschiedlich große Überdeckungen an abgebildeten Informationen besitzen. Ein abstrahiertes Vorgehen soll die gemeinsamen Schnittmengen sichtbar machen, Missverständnisse bei Begriffen vermeiden und einen realistischen Zeitplan vorgeben. Außerdem unterstützt es die Mitglieder der Arbeitskreise durch die vorgegebene Methode dabei, eine gemeinsame Sprache zu finden, sodass jeder Teilnehmer die eigenen Erfahrungswerte vermitteln und mit denen der anderen Teilnehmer abgleichen kann, um schlussendlich zu einer gemeinsamen Sicht zu kommen. Die Abstraktion wird durch die Unified Modeling Language (UML) als Werkzeug unterstützt, da sie als neutrale Übersetzungsebene zwischen Domäneninformationen und OPC-UA-Darstellung dient. Dies bot sich an, da sich bei der Betrachtung verschiedener aktuell verwendeter Vorgehen in den begleiteten Arbeitskreisen ein an UML angelehntes Verfahren herauskristallisierte, das sich am Beispiel der Wägetechnik in vier Schritten zusammenfassen lässt:

a) Im ersten Schritt werden Rollen identifiziert. Hierbei handelt es sich um sämtliche Kommunikationspartner, die mit dem Produkt interagieren (z.B. HMI oder MES) und im Rahmen der Companion Specification betrachtet werden sollen. Die Zusammenhänge werden in einem Rollendiagramm dargestellt.

b) Use-Cases beschreiben im nächsten Schritt konkrete Aktivitäten, welche von den ermittelten Rollen am Produkt durchgeführt werden können. Die Zuordnung der Aktivitäten zu den Rollen wird innerhalb des Use-Case-Diagramms dargestellt.

c) Die Aktivitäten aus den Use-Cases werden im Anschluss in so genannten Aktivitätsdiagrammen detailliert dargestellt. Hierbei gilt es ebenfalls, auf externe Informationen, unterlagerte Sub routinen oder alternative Möglichkeiten zum Ablauf zu achten. Dazu erfasst zunächst jedes Arbeitskreis-Mitglied die notwen digen durchzuführenden Schritte einer Aktivität aus seiner Per spektive. Im Anschluss werden diese Ergebnisse übergreifend zusammengeführt.

d) Der letzte Schritt dient der Erfassung aller Parameter und der dazugehörigen Meta-Informationen (z.B. Datentyp, Dimension oder Schreib/Leserechte), die zur Durchführung der Aktivitäten benötigt werden. Diese sogenannten Parameterlisten sind nun über Aktivitäten und Use-Cases einer Rolle zugeordnet und stellen die inhaltliche Grundlage für die OPC-UA-Informations modellierung dar.

Die Informationen für jeden Schritt werden durch die Arbeitskreismitglieder zunächst innerhalb der eigenen Unternehmen gesammelt. Jeder Schritt untergliedert sich folglich in eine Sammlung und eine gemeinsame Konsolidierung im Rahmen des Arbeitskreises, um die einzelnen Rückmeldungen einheitlich zusammenzufassen. Die Durchführung der oben genannten Schritte dient als verallgemeinerte Methode, technologie- und domänenunabhängig alle notwendigen Parameter und deren Relationen zueinander zu erfassen. Mit den nun vorliegenden Informationen wird das OPC-UA-Informationsmodell erstellt. Aufgrund der Meta-Informationen rund um den Use-Case jedes Parameters können OPC-UA-Elemente (Variable, Methode, Event) passend bestimmt und definiert werden. Bringen die Arbeitskreismitglieder wie eingangs beschrieben kein ausreichendes OPC-UA-Wissen mit, können hierbei externe Modellierungsexperten unterstützen.

Veröffentlichung als Einheitsblatt

Der VDMA plant den Prozess zur Erstellung von OPC UA Companion Specifications als VDMA-Einheitsblatt 40.000 zu veröffentlichen. Ein Ausblick wurde auf dem OPC Europe Day 2018 vorgestellt. Nicht nur Fachverbände des VDMA können damit eine Hilfestellung bei der Erstellung von Companion Specifications erhalten, bewährte Vorgehensmodelle verwenden und so Hindernisse und Schwierigkeiten vermeiden. Das Ergebnis ist ein umfangreiches branchenabgestimmtes Informationsmodell, das den Umstieg auf OPC UA durch die definierte Standardschnittstelle für alle Unternehmen der Branche stark vereinfacht.

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