OPC UA in der Praxis – Über die Anbindung von Alt- und Neuanlagen und den Kontext von Daten

Viele von euch kennen und nutzen es bereits: OPC UA. Doch was viele nicht wissen ist, OPC UA ist viel mehr als nur ein Protokoll, vor allem im Kontext mit IoT. Heute erfahrt ihr anhand von sechs Projekten – unter anderem von Miele, Equinor, Rosendahl oder der Renault Gruppe – wie sie OPC UA, mit welchen IoT Use Cases anwenden und umsetzen.

Heute mit keinem geringeren als Stefan Hoppe, Präsident und Executive Director der OPC Foundation. Was das Ganze mit den gelben Seiten zu tun hat, das erfahrt ihr jetzt!

Hallo Stefan, herzlich Willkommen zum IoT Use Case Podcast, ich freue mich sehr, dass du heute mit dabei bist! Wie geht es dir und wo erreiche ich dich gerade?

Stefan

Mir geht es am liebsten immer gut und ich danke, dass ich dabei bin. Ich bin heute im Homeoffice, war allerdings bereits viel unterwegs. Die Pandemie scheint vorüber zu sein und wir haben einen spannenden Mix von Präsentveranstaltungen und auch Hybrid-Veranstaltungen, um die Ressourcen der Erde ein wenig zu sparen. Manchmal macht es schon Sinn, Menschen im Raum zu treffen und sich gegenseitig mit neuen Visionen zu befeuern.

Ich bin auch wieder auf einigen Messen unterwegs und freue mich, bald wieder einige Hände schütteln zu können und Gesichter wieder zu sehen. Wo bist du im Homeoffice?

Stefan

Ich bin in der großen Stadt Verl bei Gütersloh, in der Nähe von Bielefeld, auch wenn einige sagen, dass es Bielefeld gar nicht geben würde. Oben in Ostwestfalen, wo viele namhafte Automatisierer sitzen und wo ich selber vor 28 Jahren meine Geschichte bei Beckhoff Automation gestartet bin.

Viele unserer Partner, unter anderem soffico, in.hub und auch andere arbeiten und berichten oft von OPC UA als Standard, den sie in vielen Anwendungen verwenden, und ich freue mich, dass du heute persönlich mit dabei bist, um aus der Praxis zu erzählen.

Ihr mit der OPC Foundation beschäftigt euch sehr lange, seit 2006, mit der Entwicklung und Einführung des OPC-Informationsaustauschstandarts und du bist hier President and Executive Director der OPC Foundation; wie ist das in deiner Rolle? Was sind deine typischen Aufgaben und mit welchen Kunden arbeitet ihr?

Stefan

Wir bei der OPC Foundation beschäftigen uns bereits sehr lange mit dem Standard, wobei man da auch sehr fein unterscheiden muss; wir machen nicht alles. Ich glaube keine Organisation der Welt kann in der heutigen Herausforderung der Digitalisierung für sich behaupten, dass sie die hundertprozent-Lösung hat.

Als Core-Kompetenz kümmern wir uns, wie man standardisierte Daten mit IT-Sicherheit verteilt. Wir arbeiten sehr eng mit Domain-Experten zusammen, von anderen Partnerorganisationen und die legen die eigentlichen standardisierten Daten fest. Profitieren tun alle, nicht nur die Endkunden, sondern auch die Zulieferer haben Vorteile, wenn sie über einen standardisierten Markt verkaufen. Der Markt ist einfach größer, als wenn ich proprietäre Sachen verkaufe.

Und ihr seid ja auch riesig, Ihr habt hunderte Mitglieder.

Stefan

Wir sind sehr groß, ja. Wir sind sehr stolz, wir konnten gerade das neun hundertste Mitglied begrüßen. Das ist übrigens „Procter & Gamble“, um es auf den Punkt zu bringen. Jeder von uns, wenn er ins Badezimmer geht und auf die Packung und Tuben guckt, da wird er häufig Procter & Gamble sehen als Brand. Die haben viele Sub-Brands, die uns gar nicht so geläufig sind, aber es ist ein Gigant, der viel produziert.

Auch Equinor, norwegischer Öl- und Gaslieferant. Foxconn, einer der größten Produzenten der Welt mit über 1 Million Mitarbeitern Samsung, Volkswagen, das sind alle Mitglieder der OPC Foundation.

President and Executive, Geschäftsführer ist es im Deutschen. Als Präsident repräsentiere ich die Organisation und arbeite mit anderen auch an zukünftigen Visionen. Wo geht es hin? Was sollten wir tun? Und als Geschäftsführer ist das wie bei dir, das operative Geschäft. Es gibt ein Budget, Wachstum der Organisation, Kooperation mit anderen Organisationen.

Es gibt auch einen legal-Anteil, den finde ich weniger spannend, das sage ich ganz offen, aber das muss sein und da bin ich auch sehr stolz darauf, weil die OPC Foundation sich von anderen Organisationen absetzt. Wir schützen nicht nur eigene Mitglieder, sondern alle Mitglieder haben beschlossen und das unterzeichnet, dass sie auch die Integratoren und die Enduser schützen, wenn sie OPC UA-Technologie haben.

Spannende Aufgabe!

Stefan

Das ist ein extrem toller Aspekt! Das Who‘s Who der Automatisierung ist Mitglied der OPC Foundation, aber auch kleine IT-Firmen wie Amazon Web Services, Google, IBM, Microsoft Azure oder SAP. Wenn man überlegt, wie viel Patente sie in ihren Patentpools haben, mit den ganzen großen OT-Firmen, den Siemens, ABB, Schneider Electric und weiteren ist enorm.

Da könnte man sich auch fragen, was macht ein AWS in einer OPC UA-Welt?

Stefan

Um mal das i-Tüpfelchen zu erzählen, wo mir das Herz aufgeht: Durch Zufall treffe ich auf irgendeiner Reise in China jemanden und lerne, dass eine kleine Firma wie Foxconn mit über 1,2 Millionen Mitarbeitern einer der größten Consumer-Produzenten der Welt ist und sie in ihren CNC-Maschinen rund um die Welt – sie haben 110.000 CNC-Maschinen – OPC UA-Informationsmodelle betreiben; das sagen sie auch so.

Ich bin völlig hinten runtergefallen und habe mich gefragt: Warum machen die das? Die sind so ein Gigant, sie könnten auch einen eigenen Foxconn-Standard machen, aber sie nutzen selber das, um Daten in ihre Foxconn Cloud zu transferieren und sie wollen mit der Foxconn Cloud auch nach Europa und in andere Bereiche wachsen, also macht Standardisierung Sinn.

Ich bin schon sehr gespannt, wie das Ganze in der Praxis funktioniert.

Kannst du mal erzählen, mit welchen Use Cases ihr euch in der Praxis beschäftigt?

Stefan

Viele von den Success Stories haben wir auf der OPC Foundation Website, dann sind sie aber in Englisch und sie sind auch technischer. Wir müssen besser werden, die eigentlichen Benefits besser herauszustellen.

Im Wesentlichen ist es so, dass es ganz verschiedene internationale Firmen gibt. Ein Beispiel aus der Automobilindustrie, diskrete Fertigung: Die Renault Group schiebt Daten an Google Cloud und die haben eine Strategie, wie sie eine datengetriebene, digitale Transformation in ihrer Fabrik hinbekommen. Das ist auch in Deutschland ein sehr großer Aspekt, weil wir hier viel Fertigung noch haben, Gott sei Dank. Wie bekommen wir diesen Schritt nun hin?

Es ist auch kein kleiner, die Renault Group.

Stefan

Renault ist kein kleiner, das ist eine ganze Gruppe: Renault Group, um genau zu sein. Es gibt auch andere Bereiche. Equinor hat neue Öl- und Gasplattformen erstellt. Wir brauchen alle Energie, das ist einfach so und auch da ist es so, dass Sie mehr als eine Millionen Datenpunkte definiert haben.

Was mich da freut ist, dass sie OPC UA nutzen, aber alles das, was fehlt und was noch nicht an Semantik definiert worden ist, haben sie selber gemacht, aber auch öffentlich als Open Source angeboten. Auch da ist dieser Gedanke: Wir nehmen etwas von der Community, aber wir geben auch zurück, damit andere profitieren können – ist ganz stark. Die Equinor liefert übrigens Daten in Microsoft Azure.

Total interessant, dass du so viel über Azure und auch mit Google Cloud zu tun hast. Man könnte denken, ihr seid sehr hardwarelastig unterwegs, aber das ist gar nicht so; total spannend zu sehen, wie diese Projekte mit der IT- und OT-Welt verschmelzen.

Stefan

Das mache ich ganz bewusst, weil das, was du sagst, ist eine Perception, eine Vorfestlegung im Hirn von vielen. OPC UA ist die letzte Meile zum physikalischen Asset, das kann ich anfassen, zum Roboter, zur SPS, das ist in den Köpfen drin. Ich will genau mit diesen Success Stories klar machen, dass Daten skalieren müssen.

Da ist der wirkliche Kampf zwischen der OT- und IT-Welt, was alles ein bisschen komplizierter macht, das ist auch einen eigenen Podcast wert.

Gerade vor einem Monat haben wir eine Success Story verbreitet. Ich wusste vorher gar nicht, dass OPC UA in den größten Green Energy Plans, also der größte Solaranlage der Welt in Ägypten und in den größten Windturbinen Park angebunden ist. Vor zwei Wochen war ich in Wien. Da fand ich unglaublich toll, dass der CEO von der Firma Rosendahl Nextrom, als führender Maschinenbauer in seinem Bereich einladen lässt zu der Industrie 4.0-Plattform in Österreich. Da war ich mit eingeladen und habe einen faszinierenden Vortrag für OPC UA gehört und was das alles für Vorteile gebracht hat.

Da habt ihr richtige Fans entwickelt. Ich hatte immer gedacht, dass ihr sehr stark in der Fertigungsindustrie unterwegs seid, das ist aber nicht so. Das sind auch andere Projekte, beispielsweise Öl und Gas, auch Solar. Das sind auch andere Branchen, in denen ihr unterwegs seid.

Stefan

Absolut! OPC übrigens hieß früher mal anders: OLE for Process Control, ist also in der Prozessindustrie gestartet. Und tatsächlich, auch das wissen wenige, OPC UA ist gesetzt in der Enduser-Organisation OPAF; die sitzt in Amerika, ist gesetzt für Namur Open Architecture. Das ist die deutsche Prozessindustrie mit Größen wie BASF, Bayer und vielen anderen; das sind die 4. größten der Welt.

Die haben in die Architektur NAMUR Open Architektur, OPC UA „mandatory“ gesetzt. MTP ist eine weitere Technologie. Das sind Technologien, die haben einen anderen Namen nach draußen, weil sie viel umfassender sind. Aber sie setzen intern auf OPC UA.

Es gibt auch eine Companion Specification, wo eine Branche sich zusammengesetzt hat für industrielle Großküchengeräte. Es gibt 13 oder 15 Geräte, auch eine industrielle Kaffeemaschine oder eine Fritteuse zum Beispiel. Die kann man hier in Deutschland kaufen, ein deutscher Hersteller, der OPC UA reingemacht hat, weil sie in diesen Bereichen genau die gleichen Herausforderungen haben. Da müssen verschiedene Geräte miteinander reden; die sollen standardisierte Daten austauschen mit integrierter Security.

Die Fastfoodketten wollen nicht immer wieder auf andere Daten und andere Protokolle von verschiedenen Zulieferern zugreifen, deshalb gibt es da einen Standard.

Wir wachsen gerade weiter in die Energiewelt. Wir sind schon im Einsatz bei dem größten Solarprojekt der Welt. Da hat die Firma Scatec mit anderen Zulieferern sich selber auf Basis von OPC UA Informationen modelliert. Wir haben gesehen, dass da eine Lücke ist und wir wollen das international standardisieren.

Herausforderungen, Potenziale und Status quo – So sieht der Use Case in der Praxis aus [11:56]

Ich würde gerne mal bisschen in den Alltag eurer Kunden, also mal verstehen, wer die Ansprechpartner sind, mit denen du beispielsweise bei Miele sprichst und was deren typische Aufgaben sind.

Stefan

Weil OPC skaliert, ist es nicht nur der Entwickler, der ein Protokoll schreiben soll. Du bist eine der ganz wenigen, die eben gesagt hat, OPC UA ist kein Protokoll, sondern ein Framework oder eine Technologie, um Informationen auszutauschen. Weil es skaliert, sind sehr viele Personen eingebunden. Da ist es dann der Presswerksleiter, konkret bei Miele ist es Herr Frielinghaus, der sich auch mit in der Success Story engagiert hat. Da ist auch jemand aus der IT-Welt, der für die Informationstechnologie zuständig ist, der Christian Stickling, der auch bei der OPC Foundation bereits mal auf der Pressekonferenz mit aufgetreten ist.

Es gibt auch Menschen, die für Engineering zuständig sind. Wir kommen mit mehreren Menschen zusammen, ich habe sie hiermit erwähnt und grüße sie und bedanke mich bei den Menschen. Ich kenne natürlich Miele, weil ich hier um die Ecke wohne und meine Geräte von Miele sind; sie halten schließlich lange. Aber das ist eine weltweit agierende Firma. Sie haben acht Produktionsstandorte rund um den Globus. Im Jahr 2020, als Miele angefangen haben, haben sie über 6,3 Millionen Geräte verkauft weltweit. Die müssen irgendwo produziert werden, damit man mal die Dimension sieht.

Um 6,3 Millionen Geräte zu produzieren, müssen die Werke entsprechend ausgelegt werden. Was sind hier die Aufgaben von so einem Herr Frielinghaus?

Stefan

Wir nehmen uns einfach eine Waschmaschine und gucken von außen auf die Waschmaschine. Sie hat erst mal ein Blech und ein Deckel und Öffnungen und so weiter. Das muss alles irgendwo produziert werden. Da kommt Blech an, das muss gestanzt werden. Da sind viele Maschinen, die miteinander interagieren müssen. Da sind auch Personen, die zur richtigen Zeit – wie in jeder Produktion – das richtige Werkstück an der richtigen Stelle haben müssen und miteinander verdrahten müssen.

Das bedeutet auch, dass man viele Maschinen und dass man Anbindungen hat. Wenn man Technologien reinbringt von alten Anlagen oder von Neuanlagen, wie bindet man die an? Das hat auch was mit Government zu tun. Also wie ist die Architektur, um diese ganzen Sachen zusammenzustellen? Mit Cybersecurity hat Christian Schickling als Teamverantwortlicher viel zu tun. Wie sichere ich das Produktionsumfeld? Gleichzeitig will ich viel Konnektivität haben, die der Konzern braucht auf Daten.

Es gibt unglaublich viele Tools, die man einbringen muss, um eine Produktion zu planen, ein MES-System zum Beispiel. Manchmal haben Firmen sogar mehrere MES-Systeme, weil diese auch gewachsen sind. Sie haben für verschiedene Maschinen Produktionsbereiche, die sie machen und dafür gibt es verschiedene MES-Systeme. Das muss alles irgendwie zusammengebracht werden.

Es ist immer einfach, eine neue Fabrik auf einer grünen Fläche zu bauen. Wenn Tesla in Berlin eine neue Fabrik baut, dann haben sie die Chance, einmal alles neu zu machen. Eine normale Firma hat bestehende Anlagen und baut auch neue Produktionsanlagen dazu. Wir haben somit beides, Brownfield- und Greenfield-Bereiche. Standardisierte Informationen zu haben, das ist das Wichtige. Mit welcher Technik das passiert, ist am Ende eher sogar egal. Hauptsache man hat diese standardisierten Informationen; das ist nicht einfach.

Diese standardisierte Datenformate, die es da braucht, kannst du das ein bisschen erläutern? Was bedeutet das denn heute? Was sind die Herausforderungen von euren Kunden, um so eine standardisierte Konnektivität aufzubauen?

Stefan

Vor allem Dingen, wenn man bestehende Anlagen hat, Brownfield-Anlagen, dann muss ich mich nur, da ich im fortgeschrittenen Alter bin, an meine frühere Zeit erinnern. Dort habe ich tatsächlich in meiner Studienzeit am Fraunhofer Institut als Hilfswissenschaftler gearbeitet. Ich habe unter anderem Siemens Bausteuerungen programmiert.

Als ich angefangen habe bei Beckhoff vor 28 Jahren zu arbeiten, war es wirklich so, dass wenn man Projekte gemacht hat – und das habe ich auch gemacht, denn ich bin nicht als Präsent auf die Welt gekommen – und dann in einer Fabrik Daten ausgetauscht hat von einer SPS zu einem Flurförderzeug, was zum Beispiel Material herangebracht hat, dann haben zwei Menschen, die zuständig waren einen menschlichen Vertrag ausgehandelt. Die haben auf einem Blatt Papier aufgeschrieben, auf welchen Daten sie miteinander die Kommunikation zwischen den beiden Geräten festlegen.

Dann ist das wirklich so gegangen: Im Datenwort zehn, Im Datenbaustein fünf steht immer meine aktuelle Position drin und wenn du mir einen neuen Auftrag geben willst, dann setzt du mir bitte das Bit sieben auf Seite 20 vom Datenbaustein 30 und ich quittierte das mit dem Bit neun und wenn das gesetzt ist..“ und so weiter. Das passt nur genau zwischen diesen beiden Geräten. Wenn man mit einem weiteren Gerät irgendwas gemacht hat, dann hat man einen anderen Datenbaustein genommen und ein anderes Offset und hat das gleiche wieder von vorne gemacht; ein hoher Zeitaufwand.

Könnte man auch sagen, dass wenn ich zum Beispiel Messgerät A und ein anderes habe und ich will einen Temperaturwert, der eine sagt Fahrenheit, der andere sagt Temperatur, das muss halt definiert werden, so in der Art?

Stefan

Das absolut! Das ist aber: Was bedeuten eigentlich die Daten? Wenn wir beide uns unterhalten über einen schönen Jaguar könnte ich an das Auto denken und du denkst an das Tier. Deshalb: Was bedeutet Temperatur genau? Es geht aber auch weiter, das ist das, was wir als sogenannte „Metadaten“ bezeichnen. Was ist der Minimumwert von etwas? Was ist der Maximumwert, wo ich was vorgeben darf?

Ich muss also einen Kontext herstellen zu den zugrunde liegenden Daten.

Stefan

Exakt! Das ist früher alles manuell auf einem Blatt Papier definiert worden, das ist schwer zu dokumentieren, es ist immer anders gewesen, dafür gibt es keinen Standard. Der ist überall, auch heute noch in der Industrie, überall auf diesen Bits und Bytes und auf diesen menschlichen Mappings und Excel Tabellen definiert. Das ist unglaublich zeitaufwendig.

Diese Daten müssen von verschiedenen Geräten, von Sensoren, von Maschinen, von verschiedensten Assets abgerufen werden. Kannst du erklären, wie diese menschliche Übersetzung, dieses Mapping heute funktioniert?

Stefan

Heute mit diesen alten Anlagen, ist es, dass man in einer Excel Tabelle nachschaut, was die Bedeutung von den Daten ist. Das wird händisch gepflegt, das ist praktisch der Vertrag. Ich schicke jemanden die Exceltabelle zu und schreibe ihm, wenn er die lesen will, dann muss er diese Exceltabelle lesen und verstanden haben, wo er die Daten wieder abrufen darf. Dann fängt er an zu programmieren, um diese Daten zu lesen. Dann muss er auch das Datenformat verstanden haben. Ist der Temperaturwert, sind das vier Bytes oder sind das acht Bytes? Das ist auch unterschiedlich von verschiedenen Herstellern.

Das kann ich also nur erahnen.

Stefan

Genau, willkommen im Club. Jemand der Roboter wartet, von verschiedenen Herstellern, der hat Variablen mit dem gleichen Namen, wo aber die Bedeutung im Hintergrund bei verschiedenen Zulieferern unterschiedlich ist. Das muss der wirklich wissen, damit er keine falschen Schlüsse zieht. Wichtig ist zu verstehen: Mit OPC UA ist das gelöst.

Genau dazu wollte ich gerade die Überleitung machen, vielen Dank.

Lösungen, Angebote und Services – Ein Blick auf die eingesetzten Technologien [22:30]

Genau das wollen wir nicht, diese Aufwände, dass man immer wieder Daten anfassen muss, dass man über was redet, was nicht definiert und nicht standardisiert ist. Jetzt ist die Frage: Wie geht das?

Wie macht das zum Beispiel Miele oder auch andere Kunden von euch heute in der Praxis, also standardisierte Konnektivität?

Stefan

Erst mal muss man sagen, wenn sie Brownfield-Szenarien haben, dann ist es genau die Frage, wie kriegen Sie diese Daten integriert aus verschiedenen überlagerten Protokollen und verschiedenen Produktionskomponenten von unter anderem Altsystemen? Ein gängiger Schritt ist, dass man erst mal Adapter davorsetzt, Gateways quasi. Entweder sind es Protokollumsätze, da rate ich eher von ab, einfach nur unterlagert hat ein Gerät Modus und ich transformiere das einfach nur in OPC UA und habe dann eine „Byte-Wurst“ in OPC UA.

Das hilft mir nicht viel; ich habe zwar Security und kann die Daten sicher als „Byte-Wurst“ durch mein Netzwerk leiten, aber damit habe ich nicht wirklich einen Vorteil. Der Vorteil kommt erst dann zutrage, wenn ich in dieses Gateway, in diesen Adapter die Bedeutung der Daten reinschreiben kann, also die Semantik, was die Bedeutung von dieser „Wurst“ ist.

Ich muss gestehen, ich habe vergessen, ob es bei Modbus S 255 Wörter oder Byte sind, aber daran alleine sieht man schon, das ist ein völlig unwichtiges Know-how, deswegen habe ich es auch vergessen. Wichtiger ist die Bedeutung der Daten da drin. Wo ist die Ist-Position? Was ist die Freigabe für einen neuen Auftrag? Und diese komplexe Datenbeschreibung, die sollte in das Gateway geladen werden und dann holt er sich von unterlagert irgendwelche proprietären Daten rein und nach oben gibt er standardisierte OPC UA-Daten mit Security raus. Das ist eine IoT-Box zum Beispiel, die man da vorsetzen kann.

Bleiben wir beim Beispiel Fahrenheit und Temperatur, das läuft dort zusammen und wird so übersetzt, kann man das so sagen?

Stefan

Absolut, wir nehmen das mal noch mal zur Erklärung: Unten drunter haben wir Modbus und da wird einfach in vier Byte nur der Prozesswert des Temperatursensors übertragen. Die Information, ob das Grad Fahrenheit oder Grad Celsius ist, und was ist der Minimumwert und was ist der Maximumwert, wo ein Alarm ausgelöst werden soll, das steht auf einem Stück Papier oder in einer Excel Tabelle oder sonst wo.

In dem Gateway werden durch OPC UA diese zusätzlichen Meta-Informationen an den Live-Wert der Temperatur mit zur Verfügung gestellt und können mit ausgelesen werden.

Im Endeffekt ist OPC UA das, was dann mit der Semantik versorgt ist, also mit der Beziehung, mit der Bedeutung dieser einzelnen Datenpunkte, die da drunter liegen, die man herstellt. Die Kunden nutzen dann einen Adapter, eine Box, ein Gateway, was man dazwischen schaltet und was dann die Möglichkeit gibt, am Ende ein OPC UA-Protokoll zu haben, was man dann wieder weiterverwenden kann; kann man das so sagen?

Stefan

OPC UA als Protokoll ist nicht das Entscheidende, sondern die Fähigkeit, in Daten zu modulieren, Informationen zu modellieren, damit nicht jeder immer wieder neu von jeder Software sich in die Exceltabelle wühlen muss und fragen muss, wie er das macht.

Das ist der Plug-and-Produce-Mechanismus, der ein Riesenvorteil ist und alles viel effizienter macht. Ich muss nicht mehr in einer Excel Tabelle die ganzen IP-Adressen haben. Wo ist denn das Gerät und wie heißt das, damit ich es überhaupt erst mal per Konnektivität verbinden kann? Sondern OPC UA bietet Discovery, wo ich das Netzwerk durchsuchen kann, nach Geräten.

Es sind nicht immer nur Geräte, es kann auch einfach nur eine Software sein, die irgendwo im Netzwerk läuft. Damit wir wegkommen, OPC UA wäre immer nur die letzte Meile zu physikalischen Geräten.

Plug-and-Produce heißt, du stellst ein Mapping beziehungsweise diese Discovery. Du schaffst eine Basis, wo du Informationen Herstellerübergreifend nutzen kannst, ohne dieses Mapping vornehmen zu müssen.

Stefan

Vollkommen richtig so weit, aber da gehört noch mehr zu und das vergessen viele und vergleichen deswegen manchmal auch Protokolle mit OPC UA, wo ich sage, dass das viel mehr ist. Nicht nur die Übertragung von Daten, sondern das geht viel früher los.

Discovery im Netzwerk, wo sind denn meine OPC UA-fähigen-Dienste? Auf Geräten oder nur die Software? Wie verbinde ich die mit Sicherheit mit IT-Security, das Onboarding? Ich kann in Geräte, in einen Sensor „hinein browsen“ und sehe dann, was der mir an Informationen bietet? Zum Beispiel eine SPS hat viel mehr Variablen. Ich weiß von meiner eigenen Historie. So eine Spritzgießmaschine hat eine Millionen SPS-Variablen.

Angenommen ich bin CO2-Manager und habe ein paar Datenpunkte hergestellt und will CO2-Messungen für diese Spritzgussmaschinen machen. Dann würde ich hergehen und könnte mit der Discovery suchen, welche Datenpunkte noch möglich sind zu verbinden. Meinst du das?

Stefan

Exakt! Das ist wie, dass ich in die gelben Seiten von dem Gerät gehe und dann herausbekomme, was mir alles angeboten wird; meinetwegen auch CO2-Varianten, aber ich kann darüber auch ein Roboter Verfahren und sonstiges machen. Das ist genau die Frage: Welche Daten stehen zur Verfügung?

Man kann nicht alle Daten sehen, sondern da hat OPC UA gegenüber anderen viele Vorteile, weil auch welche Informationen eigentlich für welche Personen sichtbar sind, für welche Rollen ist ganz wichtig. Ein Servicetechniker wird sicherlich Zugriff auf alle Daten haben, aber ein SCADA-System, Visualisierungssystem hat nur Zugriff auf vielleicht 5000 Variablen. Ein MES-System hat vielleicht noch Zugriff auf vielleicht 80 oder 100 Variablen und ein Cloudsystem auf noch weniger.

Wem gehören Daten, wer hat Sichtbarkeit? Und habe ich die Datenhoheit? Welche Daten sind sichtbar, welche sind auch beschreibbar, damit mir die IT, die OT – die Operational Menschen haben eine riesige Angst davor, dass die bösen IT-Menschen ihnen die Maschine kaputt machen, den Echtzeitzyklus kaputt macht und auf Daten rumschreibt, die sie nicht sehen und schreiben sollen.

Das bietet OPC UA auch noch über verschiedene Protokolle, wirkliche Transportprotokolle. Das macht die Flexibilität aus, dass ich innerhalb der Produktion kommunizieren kann.

Genau, mein Energiemanager will nicht alle Daten sehen, der braucht auch bestimmte Werte. Ich kann theoretisch darüber Daten anbinden, die dann standardisiert im Netz zur Verfügung stehen. Das ist das, was du auch mit Flexibilität meinst, dieser Architektur.

Stefan

Was mir gerade bei deinem Beispiel Energiemanager noch einfällt ist, der Energiemanager würde sich tierisch freuen, wenn nicht jede Maschine, jeder Roboter und jeder RFID Reader und jede Waage und was man sonst noch als Assets in der Produktion hat, wenn die alle unterschiedlich die Energiedaten beschreiben, sondern wenn sich alle auf das gleiche Format geeinigt haben.

Zu sagen, ich übertrage etwas und das ist nicht mehr in Excel Tabellen verfügbar und ich muss es menschlich nachlesen. In Maschinen nachlesen ist der eine Schritt, aber wenn wir uns noch Herstellerübergreifend auf das Gleiche einigen, das wäre sensationell. Genau das passiert, zum Beispiel in Kooperation mit dem VDMA Europas größter Maschinenanlagenverband, spezifizieren wir gerade ein Energiemanagement Interface; deswegen musste ich gerade darauf anspringen.

Das passiert, damit sich die ganzen Branchen, die sich Kompendien Spezifikationen schreiben, sich also alle Roboterhersteller einigen sich darauf, wie man einen Roboter beschreibt und welche Variablen er anbietet.

Das alles, damit branchenübergreifend harmonisierte Daten definiert werden können.

Wie funktioniert die Datenaufnahme?

Der nächste Schritt ist nun das Bereitstellen der Daten, also eine Miele oder auch die anderen nutzen beispielsweise Microsoft Azure. Hört ihr da auf?

Stefan

Das ist ein ganz wichtiger Aspekt, wo übrigens heute ein Kampf zwischen der IT- und OT-Welt stattfindet, da sind wir beim Thema: Wer definiert die Daten und die IT-Menschen? Vor allem die Cloud-Menschen möchten alle Daten in ihrer Cloud haben und möchten sie dort normieren, damit alles dort liegt. Wenn es da liegt, dann kostet es immer im Zugriff, um die Daten abzuholen.

Wir von der OPC Foundation vertreten eher die Meinung, die Daten sollten möglichst nahe an der Datenquelle schon standardisiert zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise der Durchflussmesser sollte möglichst im Durchflussmesser, wenn er das kann, die Daten standardisiert mit OPC UA zur Verfügung stellen. Dann können alle Ebenen oben drüber auch schon standardisiert auf die Daten zugreifen und müssen nicht wieder in die Cloud gehen. Das heißt auch, dass ich Ebenen in der Kommunikation weglassen kann.

Ein Durchflusssensor kann die Daten natürlich an eine Steuerung leiten, er kann sie aber auch parallel in die Cloud leiten, ohne sie an das MES-System zu leiten, weil es in diesem Use Case gar nicht gebraucht wird.

Daran vorbei.

Stefan

Daran vorbei! Immer zu glauben, dass es den einen zentralen Datenpool der Welt geben muss und da muss alles rein, das glaube ich nicht. Um eine freundliche Spitze zu setzen: Ich glaube nicht, dass alles immer nur durch die Verwaltungsschale geht und dass das der zentrale Dreh- und Angelpunkt der Welt werden wird, sondern es ist einen wichtigen und weiteren Aspekt darstellt.

Viele wissen nicht, dass OPC UA bis in die Cloud skaliert, um Daten zu transportieren. Auch da möchte ein Fabrikbetreiber, wie auch bei Miele, möchte seine Freiheit haben und der möchte nicht in ein bestimmtes Ökosystem von Microsoft Azure eingebunden werden, auch wenn es total toll ist.

Wichtig ist doch, dass der Kunde geschützt wird, dass er Daten einmal standardisiert und dann in einem bestimmten Format nach oben schickt. Und dass alle diese Cloudanbieter das direkt verstehen, wie ein USB-Stecker, wie Plug and Produce, damit er nicht, wenn er das zu einem anderen Cloud-Anbieter schiebt, die Daten in einem anderen Format schicken muss. Dann müsste er seine Anlage wieder anpassen.

Da bin ich wirklich stolz drauf, weil die OPC Foundation wirklich bis in die Cloud über MQTT skaliert. Viele fragen mich, ob sie OPC UA in die Cloud machen sollen oder MQTT. Die Wahrheit, ist die OPC Foundation liebt MQTT, das steht bei uns in der Spec mit drin als ein Transportkanal. Aber MQTT selber liefert keine Interoperabilität.

Das ist wie Modbus; ich kann die Daten rüberschieben von links nach rechts, aber Modbus definiert auch nicht die Semantik, wie sie da drin liegen. Das Tolle ist, diesen Standard, den wir 2018 verabschiedet haben, dem haben alle großen Cloud-Anwender zugestimmt; es gibt auch eine Presseerklärung von 2022 darüber. Amazon Web Services, IBM, Google, Microsoft Azure, Siemens oder SAP, dass sie OPC UA over MQTT unterstützen und Amazon Web Service und Azure tun das schon. Wir haben ein Dashboard und da können sich Leute einfach Daten reinschieben und die sind automatisch auf zwei Dashboards von verschiedenen Firmen drin.

Da schließt sich der Kreis, weil ich eingangs gesagt habe, die Partner bei uns aus dem Netzwerk erwähnen euch auch immer wieder, weil auch die Software Firmen, die auf Basis von Microsoft Azure als Platform as a Service ihre Lösungen bauen, genau diese Konnektivität nutzen.

Zum Thema Verwaltungsschale: Es gibt eine Folge mit Volkswagen, genau zu dem Thema, da gerne mal reinhören; ich verlinke das in den Shownotes. Das ist ein ganz eigenes Topic rund um den digitalen Zwilling.

Festhalten kann man, dass sich die klassische Automatisierungspyramide ein Stück weit auflöst. Es muss nicht alles über das MES nach oben, sondern es gibt verschiedene Datenpunkte, die sind nur für bestimmte Use Cases interessant. Da löst sich das Ganze entsprechend auf und die Architektur wird breiter als das, was man ursprünglich mal angenommen hatte, oder?

Stefan

Ich glaube, wenn man sagt, die Automatisierungspyramide löst sich auf, dann meine das nur bezogen auf die Kommunikation. Natürlich haben wir weiterhin eine Pyramide, da gibt es eine Steuerungssebene und eine MES-Ebene. Die Frage ist: Wo findet die statt? Manchmal ist es Stand heute so, dass der MES-Anteil sehr nah an der Produktionsanlage ist, weil auch Kommunikation in Echtzeit. In wenigen Millisekunden müssen Entscheidungen getroffen werden und dann ist es meist sehr nah an der Anlage.

Wo ist eine bestimmte Funktionalität? Auf welcher Ebene findet die statt? Das wird deutlich flexibler sein. Wenn ich Bremsklötze produziere, dann habe ich meine SPS natürlich an der Maschine, wo die Bremsklötze produziert werden. Und wenn ich die Temperatur in einem Gebäude übers Wochenende absenken will, dann kann diese SPS, die vor sich „herumplätschert“, ohne Echtzeit irgendwo in einer Cloud laufen. Und wenn die Cloud mal nicht da ist, dann ist es auch nicht so schlimm. Dann hat man ein bisschen Geld verloren am Wochenende, aber das ist nicht lebensbedrohlich.

„Sie löst sich auf“ war vielleicht ein bisschen provokant gesagt.

Stefan

Es gibt auch weiterhin einen Chef für eine Firma, logisch. Mit Pyramide löst sich auf, muss man immer genau sagen: Was eigentlich?

Ergebnisse, Geschäftsmodelle und Best Practices – So wird der Erfolg gemessen [39:08]

Kannst du sagen, was der Business Case für eure Endkunden ist, also für ein Miele?

Stefan

Es ist nicht nur der Vorteil für die Anwender, die geben das auch vor. Also Miele hat seine Zulieferer kontaktiert im Vorfeld, hat gesagt: Wir gehen auf OPC UA, richtet euch darauf ein und liefert das bitte. Das ist ein wichtiger Schritt; das freut mich enorm. Das machen andere Großkonzerne auch, unter anderem Volkswagen.

Es ist nicht nur ein Druck für Geräte-Anbieter, sondern ich glaube, die profitieren selber davon, dass sie in einen großen Markt verkaufen, ohne ihren eigenen Daten-Stecker immer beschreiben zu müssen. Es hilft einfach, wenn man sagt: Ich biete ein Gerät an, ein RFID-Reader zum Beispiel und ich habe als Schnittstelle OPC UA. Dann weiß ich schon, dass mein Gegenüber sagt: Das ist eine akzeptierte Schnittstelle, die hat übrigens IT-Security drin und dann ist mir klar, dass mit diesem OPC-Stecker verschiedene Softwarepakete, MES-Pakete oder auch SAP-Pakete direkt anbinden kann.

Miele hat bestimmte Daten, Produktionsplandaten mit den Ist-Daten der Anlagen verknüpft. SAP hat OPC UA seit 2008 umgesetzt und ist mit im Vorstand. Die Anbindung an SAP ist super einfach und geht schnell. Neue Geräte mit OPC UA und SAP anzubringen, dauert weniger als eine Viertelstunde.

Man hat Zeitersparnisse, es gibt Personengruppen, die damit arbeiten, die heute manuelle Aufwände haben, die wir natürlich vermeiden wollen. Das ist das Thema Zeitersparnis. Flexibilität, auch mit der Anbindung und Einbindung von bestimmten IT-Systemen, aber auch die Möglichkeit auf verschiedene Daten zuzugreifen. Hast du noch was zu ergänzen?

Stefan

Einen noch, das war auch in der Miele Use Case. Miele hat davon gesprochen, dass sie extreme Einsparungen haben, indem sie alte Lizenzkosten für proprietäre Software nicht mehr zahlen mussten. Es ist nicht einfach nur: Wir können Daten von A nach B sicher übertragen. Das ist von Seiten der OPC Foundation ein permanenter Prozess. Dort treffen sich wöchentlich 20 IT-Security-Menschen, die reaktiv gucken, was ist passiert? Sind wir irgendwo angegriffen worden? Die proaktiv agieren, welche neuen Security-Sachen integriert werden sollten in den Standard?

Das ist etwas, wo Enduser von profitieren; von diesem weltweiten Ecosystem wo Experten weltweit um den Globus sich auf etwas geeinigt haben, denn das kann nicht ein einziger lösen; diese Community dahinter, das ist ein unglaublicher Vorteil. Das ist auch ein Druck für die Zulieferer, weil sie müssen das machen. Und auf der anderen Seite ist das der Vorteil für die Anwender, denn Miele hat zum Beispiel drei verschiedene SPS-Zulieferer. Beckhoff, Siemens und Mitsubishi und er weiß aber, dass sie alle OPC UA liefern, und kann das überall machen.

Miele arbeitet mit Microsoft Azure, aber falls sie in idiotische Preismodelle reinlaufen, hat Miele die Freiheit zu wechseln nach AWS. Sie müssen nichts weiter machen; es ist das gleiche Protokoll.

Heute ging es darum, aus der Praxis zu lernen, was ihr für Projekte habt, wie das eure Kunden anwenden oder auch wie eure Partner damit umgehen. Vielen Dank für die spannenden Insights, auch in die Projekte!

Was kommt noch in Zukunft? Wo geht der Markt hin?

Stefan

Wir wachsen definitiv in weitere Branchen hinein und Informationsmodelle, zum Beispiel im Bereich der Energiebranche. Wir müssen definitiv ein noch besseres Marketing machen. Viele wissen nicht, dass wir zum Beispiel andere Schnittstellen mit OPC UA anbieten. Die IT-Welt weiß nicht, dass ein OPC-Server auch ein Rest API Interface haben kann.

Deswegen werden sehr viele Dinge in der IT-Welt immer wieder neu definiert. Wenn ich OPC UA als Lego Baukastensystem sehe und jeder Lego Stein hat eine Funktionalität, und dann findet irgendeiner einen Lego Baustein, der ihm fehlt. Dann ist es häufig so, dass um diesen einen fehlenden Lego Baustein ein neues Ecosystem gemacht wird und alle anderen Lego Bausteine werden noch mal nachgebaut, anstatt die OPC Foundation zu kontaktieren.

Zur Hannover Messe 2023 kann ich aufrufen die OPC Foundation zu besuchen; kommt vorbei! Wir zeigen Live-Anbindung an Data Spaces, auch ein echt spannendes Thema. Ich finde das übrigens persönlich viel spannender als andere Bereiche. Data Spaces bedeutet: Viele verschiedene Firmen teilen Daten in einem Datenraum, dem Data Space, sind aber in der Lage, das nicht nur technisch zu tun, sondern haben auch ein Agreement, einen Kontrakt über die Nutzung der Daten und über die Nutzungsdauer der Daten.

Ich kann also sagen, dass ich diese Daten für eine Woche liefere, mein Partner kann darauf rumrechnen, er darf sie aber nicht kopieren. Er hat sie auch hinterher nicht offline zur Verfügung und ich bin weiter Herr meiner Daten. Auch da zeigen wir, wie man OPC UA an Data Spaces anbindet. Wir zeigen ein Live Demo mit dem Metaverse; es wird nicht das eine Metaverse geben. Natürlich werden wir in der Zukunft Brillen aufhaben mit entweder kompletter Virtual Reality oder auch Augmented Reality.

Oder einfach Linsen.

Stefan

Genau und dann ist auch die Frage: Wie binden wir die physikalische existierende Welt, die real existierende Maschine an diese zusätzlich angereicherten Informationen, die wir in der Brille sehen an? Das zeigen wir live auf der Hannover Messe.

Das Schöne ist, das haben wir schon 16 Jahre bewiesen bisher, dass es ein Framework gibt, dieses Lego Puzzle. Und das wird immer mit weiteren Puzzlebausteinen erweitert, ohne dass die anderen inkompatibel werden. OPC UA ist die letzten 16 Jahre nicht inkompatibel geworden und ich kann mich heute mit einem Softwarepaket immer noch an die erste Applikation im Jahr 2006 verbinden. Das ist der Wert, diese Stabilität, die Sicherung des Investments für die Industrie.

Kommt vorbei, schaut bei der OPC Foundation vorbei. Wir selber aus dem IoT Use Case Ecosystem werden auch ein IoT-Treffen dort haben. Das ist an dem Donnerstag, 16:00 Uhr, sprecht mich gerne an und tauscht euch mit den anderen aus. Stefan wenn du Lust hast, herzliche Einladung natürlich.

Herzlichen Dank, dass du mit dabei warst, und ich würde mich freuen, wenn wir uns dazu noch mal hören.

Stefan

Herzlichen Dank von meiner Seite, dass ich dabei sein durfte. Ich komme gerne wieder und wir hören uns noch mal!