Sensorik

Mit schnellerem Datenfluss zu neuen Geschäftsmodellen

Daten aus dem Produktionsumfeld schneller und universal verfügbar zu machen, ist Kern der Industrie 4.0.

Der klassische Fluss fließt von einer Ebene in die Nächste. So werden Daten in der klassischen Automatisierungspyramide weitergegeben. Von diesen Systemübergängen gibt es verschiedene Arten: Einerseits den technologischen Systemübergang, z. B. von einem Software-Tool oder einer Busschnittstelle zur Nächsten. Andererseits von einer Ebene der Automatisierungspyramide zur andern.

Der komplexeste Systemübergang ist der von einem Unternehmen zu einem Anderen. Jeder dieser Übergänge stellt in der klassischen Kommunikation eine Hürde dar, die in der Regel wie ein Datenfilter agiert, da normalerweise in den Ebenen der Automatisierungspyramide unterschiedliche physikalische Übertragungsmedien und verschiedene Protokolle zum Einsatz kommen. Zudem kommt bei Übergängen von Unternehmen noch das Mapping auf unterschiedliche Datenmodelle hinzu. Diese Hürden können mit Gateways oder Protokollkonvertern überwunden werden, jedoch erfordert dies einen größeren zeitlichen und monetären Aufwand.

Hürden eliminieren: Zum schnelleren Datenfluss

Zentrales Ziel muss es deshalb sein, diese Hürden zu eliminieren, um Daten und Informationen schnell und universal verfügbar zu machen. Erst wenn diese Datenverfügbarkeit gegeben ist, kann das eigentliche Ziel – die Verknüpfung von Informationen unterschiedlicher Quellen – umgesetzt werden. Allerdings lassen sich diese Hürden in den bestehenden Architekturen und Kommunikationsprozessen kaum beseitigen. Stattdessen entstehen parallel zu den existierenden Übertragungsprozessen neue Dienste, die Daten zentral in einem Pool erfassen, der direkt aus unterschiedlichen Quellen adressierbar ist.

Hierfür wird derzeit die Cloud verwendet, denn hier gibt es die klassischen Hürden nicht mehr. Im Rahmen neuer Geschäftsideen können so einzelne Informationen auch für andere Firmen bzw. Clouds verfügbar gemacht und zwischen unterschiedlichen Tennants ausgetauscht werden. Die Skalierbarkeit der Cloud-Kapazitäten erlaubt es, auch Daten aufzunehmen, von denen man noch gar nicht weiß, welche Erkenntnisse daraus gezogen werden können oder ob und welche Business Cases sich daraus in der Zukunft generieren lassen.

Datenverfügbarkeit: Direkt vom Sensor in die Cloud

Leuze Electronic hat sich dem Thema der Datenverfügbarkeit gewidmet und erstmalig Daten direkt, über alle Systemgrenzen hinweg, aus dem Sensor in die Cloud gebracht. Hierzu hat der Sensorikhersteller einen OPC UA-Server in ihren Sensor integriert und an die Azure Cloud von Microsoft mit dem Publisher-Subscriber-Modell angekoppelt. Um den Datenaustausch universell in alle Richtungen zu ermöglichen, wurde diese Umsetzung um den IoT Proxy von Microsoft erweitert, der es ermöglicht, aus der Cloud eine Client-Server-Kommunikation analog zu lokalen Shopfloor-Konzepten zu betreiben.

Die Vorteile der Selbstbeschreibung und der variablen Anlagenadaption ist damit auf eine globale Ebene angehoben. Die Daten können dort für umfassende Analysen und Bewertungen über Anlagen und Firmengrenzen hinweg vernetzt werden. Um die Informationsverfügbarkeit durchgängig zu gestalten, muss die Cloud Dienste anbieten, autorisierte Datenquellen über alle Systemgrenzen aufzuspüren und adressieren zu können. Laut Leuze Electronic ist es nicht praktikabel, eine große Anzahl von Edge-Devices manuell und einzeln in einem globalen Cloud-System anzumelden.

Stattdessen werden technologische Mechanismen benötigt, die es dem Cloud-System ermöglichen, zentral zugeordnete Edge-Devices zu erkennen und bekannt zu machen. Diese Mechanismen sind als Dicovery-Dienste bekannt und verfügbar. Im OPC UA-Standard sind zwei Verfahren beschrieben: zum einen lokale Discovery Mechanismen (Local Discovery Server), zum anderen globale Discovery Mechanismen (Global Directory Server, kurz GDS). Für die Anwendung in der Cloud ist der GDS im Fokus. Dabei spielt die die Sicherheit eine zentrale Rolle.