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VDMA |VDMA |
Industrie-4.0-Kommunikation
mit OPC UAEMO, Hannover, 12. Oktober 2017
Dr. Christian Mosch
VDMA-Forum Industrie 4.0
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Dr. Christian Mosch
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VDMA |
Begriffskunde OPC UA
OPC UA ist eine Kommunikationsarchitektur
» OPC: Open Platform Communications
» UA: Unified Architecture
Normenreihe IEC 62541
OPC UA wird vom Maschinenbau (VDMA) und von der
Plattform Industrie 4.0 priorisiert
Companion Specifications
» Beschreiben das Produkt und seine Funktionen (Begriffe und Inhalte)
» Branchen-Know-how ist wichtig!
Kernkompetenz des Maschinenbaus (VDMA)
» Branchen-Know-how für Inhalte der Companion Specificationsnutzen
Dr. Christian Mosch
OPC UA Companion Specification
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VDMA |
VDMA repräsentiert den breiten Maschinen- und Anlagenbau
Viele Branchen sind in der aktiven Umsetzung von Industrie 4.0
Dr. Christian Mosch
OPC UA CS in Entwicklung
Bewusstsein für OPC UA
» Abfall- und Recyclingtechnik
» Allgemeine Lufttechnik
» Antriebstechnik
» Armaturen
» Aufzüge und Fahrtreppen
» Automation + Management für Haus + Gebäude
» Bau- und Baustoffmaschinen
» Druck- und Papiertechnik
» Electronics, Micro and Nano Technologies
» Elektrische Automation
» Feuerwehrtechnik
» Fluidtechnik
» Fördertechnik und Intralogistik
» Gießereimaschinen
» Großanlagenbau
» Holzbearbeitungsmaschinen
» Hütten- und Walzwerkeinrichtungen
» Industrielle Bildverarbeitung
» Integrated Assembly Solutions
» Klima- und Lüftungstechnik
» Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik
» Kunststoff- und Gummimaschinen
» Kälte- und Wärmepumpentechnik
» Landtechnik
» Luftreinhaltung
» Mess- und Prüftechnik
» Metallurgy
» Micro Technologies
» Mining
» Motoren und Systeme
» Motorenanlagen zur Strom- und Wärmeerzeugung
» Nahrungsmittelmaschinen und Verpackungsmaschinen
» Oberflächentechnik
» Power Systems
» Productronic
» Präzisionswerkzeuge
» Pumpen + Systeme
» Reinigungssysteme
» Robotik
» Robotik + Automation
» Schweiss- und Druckgastechnik
» Sicherheitssysteme
» Software und Digitalisierung
» Textile Care, Fabric and LeatherTechnologies
» Textilmaschinen
» Thermische Turbinen und Kraftwerke
» Thermoprozesstechnik
» Trocknungstechnik
» Verfahrenstechnische Maschinen und Apparate
» Wasserkraft
» Werkzeugmaschinen und Fertigungssysteme
» Windenergie
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VDMA |
Der Bedarf des Maschinenbaus
Ziel:
» Vernetzung von Komponenten, Maschinen und Anlagen
» Unternehmensübergreifende Interoperabilität in der Fabrik
Heute:
» Anpassung von Steuerungsprogrammen manuell
» Grundlage: Handbücher und Datenblätter
Notwendigkeit:
» Handbücher und Datenblätter ersetzen durch Informationsmodelle, die in Komponenten und Maschinen integriert sind
» Standardisierte Informationen unterschiedlicher Hersteller
Nutzen:
» Plug & Work bei Auf- und Umbau von Maschinen und Anlagen
» Effizienzsteigerungen durch feldbusunabhängige Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) und vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance)
Dr. Christian Mosch Seite 4 |
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Integration und Kommunikation
Dr. Christian Mosch Seite 5 |
Quelle
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Nutzung bestehender Netzwerk-Infrastruktur
Nutzung bestehender Netzwerk-Infrastruktur+ semantische Selbstbeschreibung
Und viele weitere …
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Herausforderungen bei der Industrie-4.0-Kommunikation
Dr. Christian Mosch
Gegenstand:Roboter
Verwaltungsschale
OPC UA (inklusive semantischer Servicebeschreibung)
Gegenstand:Spritzgießmaschine
Verwaltungsschale
Feldbuskommunikation (keine semantische Selbstbeschreibung)
Feldbuskommunikation (heute)
» Großer Installationsaufwand
» Anschluss per Plug & Work nicht möglich
» Installation und Anpassung nicht reibungsfrei
OPC UA (zukünftig)
» Ein offener Standard (herstellerneutral)
» Keine starre Anbindung, sondern flexible Vernetzung
» Durch semantische Selbstbeschreibung direkt Nutzen ableitbar
‒ Plug & Work
‒ Condition Monitoring/Predictive Maint.
‒ Optimierung der Produktion
• Merkmale:• Herstellername: KUKA• Anzahl Achsen: 6
• Informationsbereitstellung• Betriebsbereit• Anzahl der Zyklen
• Servicebereitstellung• Gehe in Ausgangsposition
• Merkmale:• Herstellername: Arburg• Montierte Werkzeuge:…
• Informationsbereitstellung• Automatikbetrieb• Temperatur und Druck
• Servicebereitstellung• Stelle 1000 Teile her
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Einordnung von OPC UA in RAMI (Industrie 4.0)
Dr. Christian Mosch
Gegenstand:Roboter
Verwaltungsschale
OPC UA Companion Specification
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OPC UA (IEC 62541)
Com
munic
atio
nIn
form
atio
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Herausforderung: Companion Specification for IndustryMaschinen-bau
AnwendungSpritzgießmaschinen –
MESSpritzgießmaschinen –
Roboter…
ProduktCS Kunststoff- und Gummimaschinen
CS Robotik
CS Industrielle Bildverarbeitung
…
Fach
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VD
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Laufende Aktivitäten im VDMA
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CS Integr. Assembly Solut.
HMI für CNC-Systeme
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Dr. Christian Mosch Seite 8 |
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VDMA |
EUROMAP 77 Spritzgießmaschinen – MES
Dr. Christian Mosch
OPC UAfor EUROMAP 77.2
OPC UAfor EUROMAP 77.1
OPC UA
MachineType
BaseObjectType
MachineInformationType:
MachineInformation
MachineConfigurationType:
MachineConfiguration
MachineStatusType:
MachineStatus
InjectionUnitType:
InjectionUnit
MouldsType:
Moulds
PowerUnitsType:
PowerUnits
JobsType:
Jobs
OPC UAfor EUROMAP 77.3
DatasetManagementType:
DatasetManagement
PropertyType :
SupportedLogbookEventsCompanion Specification beschreibt
» Produkte
» Funktionen
Release Candidate veröffentlicht
Messe K 2016 (Okt 2016)
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VDMA |
EUROMAP 77 Spritzgießmaschinen – MES
OPC UA Companion Specifications sind Informationsmodelle
Dr. Christian Mosch
XML
http://www.euromap.org/euromap 77
OPC UAfor EUROMAP 77.2
OPC UAfor EUROMAP 77.1
OPC UA
MachineType
BaseObjectType
MachineInformationType:
MachineInformation
MachineConfigurationType:
MachineConfiguration
MachineStatusType:
MachineStatus
InjectionUnitType:
InjectionUnit
MouldsType:
Moulds
PowerUnitsType:
PowerUnits
JobsType:
Jobs
OPC UAfor EUROMAP 77.3
DatasetManagementType:
DatasetManagement
PropertyType :
SupportedLogbookEvents
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VDMA |
OPC-UA-Standardisierung im VDMA Robotik
Dr. Christian Mosch Seite 11 |
Anlagensteuerung
Roboter Endeffektor Roboter Maschine
MES
Cloud
Vertikale Integration
» Schritt 1 und Schritt 2
Horizontale Integration
» Schritt 3
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VDMA |
Wissen durch Erfahrungsschatz
Risiko von Doppelarbeit und gegensätzlicher Ansätze
Dr. Christian Mosch
Spritzgieß-maschinen
IndustrielleBildverarbeitung
Robotik Werkzeug-maschinen
AutoIDMontage-geräte
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VDMA |
Wissen durch Erfahrungsschatz
Risiko von Doppelarbeit und gegensätzlicher Ansätze
Dr. Christian Mosch
Quelle
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kreis
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VDMARobotik
VDWHMI for CNC Systems
Seite 13 |
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VDMA |
Use Cases
Abstraktionslevel
Modellierungsansatz
Grobinformationsmodell
Detailliertes Informations-
modell mit Daten- und
Objekttypen
Informationsmodell in
OPC UA Notation
Formale Dokumentation als
Companion Specification
Aufteilung der OPC UA Companion Specification
Der Weg zur OPC UA Companion Specification im VDMA
Dr. Christian Mosch Seite 14 |
Entwicklungsschritte
IV. Aus-
arbeitungIII. EntwurfII. KonzeptionI. Planung
Geltungsbereich (Scope)
Abgrenzung (Definition)
Breites gemeinsames Verständnis
Existierende Spezifikationen
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VDMA |
Der Weg zur OPC UA Companion Specification im VDMA
Dr. Christian Mosch Seite 15 |
III. Entwurf: Was wird beschrieben IV. Ausarbeitung: Wie wird beschrieben
Welche Funktionalität soll die Schnittstelle beinhalten?
Modellierung in OPC UABildung von semantischen Blöcken � Objekte
Kenntnisse der Maschinen und Prozessenötig
Kenntnisse von OPC UA nötig(allg. Programmierkenntnisse hilfreich)
Austausch von Daten(Welche Daten, Anzahl einzelner Parameter, Echtzeit?)
Definition von Parametern: Namen, Datentypen (Einzelvariablen, Felder, Strukturen, Unterobjekte)Client / Server vs. Pub-Sub
Steuerungsfunktionen Definition von Methoden: Eingabe-, Ausgabeparameter
Benachrichtigungen: Auslösebedingung,zu übermittelnde Daten
Definition von Ereignissen: Zuordnung zu Objekten
Entwicklungsschritte
IV. Aus-
arbeitungIII. EntwurfII. KonzeptionI. Planung
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VDMA |
Industrie 4.0 im internationalen Wettbewerb
Dr. Christian Mosch
Darstellung angelehnt an: Prof. Anderl, Fachgebiet DiK, TU Darmstadt,
Seite 16 |
Made in China 2015
• Robot Revolution• Industrial Value
Chain Initative
ManufacturingInnovation 3.0
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VDMA |
OPC UA im internationalen Kontext
Industrial Internet Consortium fokussiert auf OPC UA
Dr. Christian Mosch
Quelle
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The Indust
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OPC UA im internationalen Kontext
Industrial Internet Consortium fokussiert auf OPC UA
Dr. Christian Mosch
Quelle
: In
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rial
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m,
The Indust
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Connect
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VDMA |
OPC UA im internationalen Kontext
China übernimmt OPC-UA-Normenreihe IEC 62541
Dr. Christian Mosch
Quelle
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2017
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VDMA |
Leitfaden Industrie 4.0
Kommunikation mit OPC UA
Nutzen
» Fortführung der sehr erfolgreichen VDMA-Leitfaden-Strategie
» Klare Positionierung zu OPC UA
» Zugeschnitten auf kleine und mittelständische Unternehmen des VDMA
» Absenken der Hemmnisse und Hürden in die Entwicklung der I4.0-Kommunikationsnetze
Inhalte
» Nutzen: Warum OPC UA im Unternehmen einführen
» Migrationspfad: Wie OPC UA einführen
Partner
» Fraunhofer IOSB zur Entwicklung des Leitfadens
» Industriebegleitender Arbeitskreis:Beckhoff, Bosch-Rexroth, Festo, KUKA, Lenze, Pepperl+Fuchs, SAP, Vitronic
Englische Version in Arbeit
Seite 20 |Dr. Christian Mosch
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VDMA |
Fazit
Maschinenbauer fokussieren auf OPC UA
OPC UA fügt sich nahtlos in die Industrie-4.0-Konzepte
Aktivitäten stellen bisher nur die Spitze des Eisbergs dar
VDMA begegnet den Herausforderungen
» Koordinierte Entwicklung von OPC UA Companions Specifications
» Sicherstellung der Kohärenz von OPC UA Companions Specifications
» Qualitätssicherung der OPC UA Companions Specifications
VDMA-Leitfaden zu OPC UA
» Leitfaden zur Umsetzung von OPC UA in der Produktion (technisch)
» Leitfaden zur Erarbeitung der Companion Specifications (inhaltlich)
» Überprüfung des Leitfadens „Grundlagen und Verfahren für VDMA-Einheitsblätter“ auf Tauglichkeit für OPC UA (formal)
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Dr. Christian Mosch
OPC UA Companion Specification
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VDMA |VDMA |
Herzlichen DankHerzlichen Dank
für Ihre Aufmerksamkeit!
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adeugra
Dr. Christian Mosch Seite 22 |