USE

Für die vernetzte Produktion der Industrie 4.0, sind Kommunikation und Datenübertragung zwischen Betriebstechnologie (OT) und Informationstechnik (IT) unerlässlich. Um ein nachhaltiges, rekonfigurierbares und flexibles Produktionsumfeld zu schaffen, darf die Vernetzung der Kommunikationsteilnehmer kein Aufwands- und Kostentreiber sein. Als technische Lösung für die Kommunikation und Datenübertragung setzen der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) und der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW) daher auf den OPC UA Standard. In diesem Umfeld werden auch die über OPC UA übertragenen Datenmodelle für verschiedene Branchen international standardisiert. Um von dieser Standardisierung zu profitieren, müssen Anwender mit einem OPC UA befähigten Maschinenpark zunächst bestimmen, welcher Mehrwert (Use Case) durch die Kommunikation erreicht werden soll. Für die Nutzung der Daten aus den OPC UA Modellen ist zunächst die Anbindung aller Kommunikationsteilnehmer technisch zu realisieren: OPC UA bietet hier verschiedene Möglichkeiten, um die jeweiligen Vor- und Nachteile auf mögliche Use Cases abzustimmen, z.B. verschiedene Kommunikationsparadigmen (Client/Server, Publish/Subscribe) und Security-Optionen (bspw. Einbindung von Public-Key-Infrastrukturen (PKI)). Im nächsten Schritt müssen die für den Use Case benötigten Informationen definiert und in den durch OPC UA bereitgestellten Daten identifiziert werden. Sobald Anwender im OT-Bereich Verfahren aus mehreren Hauptgruppen der DIN 8580 nutzen, unterscheiden sich die Daten zwischen den Maschinen. Derzeit gibt es über 90 Spezifikationen für spezielle Datenmodelle. Es ist also Expertise zur korrekten Interpretation und gemeinsamen Nutzung der Daten für verschiedene Fertigungstechniken erforderlich. Schlussendlich können die Informationen im Sinne des Use Case verwendet werden, was weitere Konfigurations- und Entwicklungsaufwände mit sich bringt. Die Informationen müssen aus Daten interpretiert werden, die technisch ausgelesen, übertragen, zwischengespeichert, transformiert und interpretiert werden müssen. Gerade für KMU ist der Zugang zur innerbetrieblichen Kommunikation mit OPC UA durch die hohe Voraussetzung an diese Kenntnisse, insbesondere in Anbetracht von notwendigen Anpassungen an sich ändernde Produktionsbedingungen erschwert. Der Zugang zu grundlegenden Technologien der digitalen Produktion und des Software-defined Manufacturing (SdManu) ist KMU nicht zuletzt auch daher verschlossen, dass angemessen ausgebildete Informatiker auf dem Arbeitsmarkt Mangelware sind. Neben der Komplexität und Multidisziplinarität sind die vorhandenen Kenntnisse in Unternehmen und die Ausbildung des Personals aktuelle Herausforderungen für die Softwareentwicklung in der Industrie 4.0.

Ziel des vorliegenden Projekts ist es, die Ergebnisse dieser Standardisierung in die Nutzung zu tragen. Dabei soll die Flexibilität erhalten bleiben und gleichzeitig für die Anwender eine zielorientierte, passgenau zugeschnittene und zügige Umsetzung in ihrem Umfeld mittels dem Low-Code Universal Setup Environment (LCUSE), für die Konfiguration und Generierung spezifischer OPC UA basierter Lösungen ermöglicht werden. Ein KMU mit seinen Citizen Developern soll so in einem halben Tag seine bestehenden Maschinen vernetzen und einen Use Case mittels der SaaS-Lösung umsetzen können. In LCUSE kann der Anwender einen Use Case wählen, woraufhin es die Schritte der Maschinenanbindung, Auswahl und Verknüpfung der Daten mit dem Use Case automatisiert übernimmt (Abbildung 1, unten). Dazu werden in LCUSE häufige Firmen- und Branchenübergreifende Use Cases in Zusammenarbeit mit den beteiligten Firmen erfasst und evaluiert. Die ausgewählten Use Cases sollen eine dynamische und nachhaltige Produktion im Sinne von SdManu ermöglichen, sowie eine digitale Abbildung und Überwachung des Produktionsprozesses bereitstellen. Der Prozess zur Definition und Umsetzung solcher Use Cases wird ebenfalls herausgearbeitet, beschrieben und durch geeignete Low-Code Modellierungstechniken LCUSE zugänglich gemacht.