Die OPC UA Arbeitskreise im Überblick

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Der VDMA koordiniert die Aktivitäten von rund 30 Arbeitskreisen, die in Form von „OPC UA Companion Specifications“ eine gemeinsame, branchenübergreifende Sprache zwischen Maschinen und Anlagen definieren. Hier ein Überblick.

Wie ist der aktuelle Stand in diesen OPC UA Arbeitskreisen? Was sind die Aufgabenstellungen der einzelnen Gruppen? Und welche Ziele verfolgen sie? Antworten auf diese Fragen finden Sie hier:
 

Additive Fertigung

Additive Manufacturing

Die Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing begann sich im August 2020 mit der Maschinenkommunikation auf Basis von OPC UA auseinanderzusetzen. Der internationale Teilnehmerkreis verfolgt das Ziel eine standardisierte Schnittstelle für additive Fertigungssysteme zu erstellen. Hierzu findet eine enge Zusammenarbeit mit dem Bereich der Werkzeugmaschinen statt.

 

Allgemeine Lufttechnik

Oberflächentechnik

In der Oberflächentechnik wird eine Companion Specification für Versorgungsanlagen organischer Beschichtungsstoffe erarbeitet. Der Vorgang wurde im Jahr 2018 gestartet. Zunächst wurden die aktuell stattfindenen Kommunikationen betrachtet und ausgewertet. Inhaltlich sollen in der Companion Specification operative Anwendungsfälle wie beispielsweise Cleaning/Flush, Filling, Spray oder Colour Change abgedeckt sein.


Luftreinhaltung

Der Kick-Off der Arbeitsgruppe Luftreinhaltung fand am 15.07.2019 statt. Die Inhalte müssen noch definiert werden. Voraussichtlich werden Filteranlagen und deren Vernetzung in der Produktion betrachtet werden.

 

Baumaschinen & Baustoffanlagen

Glastechnik

In der Glastechnik wird eine Companion Specification für das Zuschneiden in der Flachglasindustrie entwickelt. Die Arbeiten hierzu wurden im Jahr 2018 gestartet. Im Wesentlichen wird eine Vereinheitlichung der vertikalen Vernetzung angestrebt, um die Anwendungsfälle Plug & Produce und Condition Monitoring abzudecken. Im Laufe des Jahres 2020 soll ein erster Entwurf zur Interoperabilität in der Flachglasverarbeitung entstehen.


Antriebstechnik

Drive Technology

Per Definition enthält ein Powertrain (deutsch: Antriebsstrang) in der Companion Specification sowohl das vollintegrierte Antriebsmodul, den Motor und die Transmission des elektrischen Antriebs. Angestrebte Anwendungsfälle sind Asset Management und Diagnose und somit eine vertikale Vernetzung. Der Kick-Off fand im April 2018 statt, der Entwurf soll bis zur SPS im November 2020 fertig gestellt sein.


Fördertechnik- & Intralogistik

Krane & Hebezeuge

Die Companion Specification, welche in Kooperation mit der European Materials Handling Federation (FEM) erarbeitet wird, soll eine vertikale Kommunikation zu Partnern wie MES, ERP oder Cloud ermöglichen. Ziel ist es dabei, die Anwendungsfälle Asset Management, Condition Monitoring und Predictive Maintenance abzudecken. Der Kick-Off fand im Oktober 2018 statt.

FTS & Lagertechnik

Die Arbeitsgruppe dieser Companion Specification beschäftigt sich im Wesentlichen mit fahrerlosen Transportsystemen (FTS) und Regalbediensystemen. Der Kick-Off erfolgte im April 2019 und das IPA in Stuttgart ist in den Prozess involviert. Ziel ist zunächst die Umsetzung vertikaler Kommunikation und die Identifikation von Maschinen und Systemen.


Holzbearbeitungsmaschinen

Woodworking Machinery

Seit dem Juli 2017 entwickelt die Arbeitsgruppe eine Companion Specification für Holzbearbeitungsmaschinen. Hierzu sitzen Mitglieder aus dem europäischen Sektorkomitee EUMABOIS zusammen, um eine standardisierte vertikale Vernetzung zu erreichen. Sie arbeiten eng mit den Verantwortlichen von umati (Werkzeugmaschinen) zusammen, da viele Ähnlichkeiten bestehen. Abgedeckte Anwendungsfälle sind Asset Management, Identification, Predictive Maintenance und Condition Monitoring. Der Release soll 2020 erfolgen.

Machine Vision Part I

Die finale Version der Companion Specification für bildverarbeitende Systeme erschien im September 2019. Durch standardisierte Inhalte für die Steuerung, Konfigurationsverwaltung, Rezeptverwaltung und Ergebnisverwaltung soll die vertikale standardisierte Vernetzung ermöglicht werden. Dabei wird nach dem Blackboxverfahren vorgegangen, bei welchem nur die Ein- und Ausgangsgrößen standardisiert werden. Die so entwickelten Systeme können vielfältig eingesetzt werden.

▶︎  OPC UA for Machine Vision (OPC Machine Vision) - Teil 1: Steuerung, Konfigurationsverwaltung, Rezeptverwaltung, Ergebnisverwaltung

 

Machine Vision Part II

Im September 2019 fand der Kick-Off für eine zweite Companion Specification der Bildverarbeitung statt. Im Fokus wird eine strukturelle Beschreibung des Systems und dessen Komponenten stehen. Das Ziel ist es die Anwendungsfälle Asset Management und Condition Monitoring abzudecken.

End of Arm Tools

Die Gruppe End of Arm Tools wurde im September 2018 gegründet und beschäftigt sich mit Montage- und Handhabungseinheiten, die sich typischerweise am Ende eines Roboterarms befinden können. Die Standardisierung findet in spezialisierten Sub-Arbeitskreisen statt:


Gripper

Die Arbeitsgruppe der Greifer startete im Februar 2019. Neben der Konfiguration der Greifer stehen Condition Monitoring und Asset Management im Vordergrund der Arbeit. Dementsprechend wird eine horizontale Vernetzung sowohl auf Feldebene als auch eine vertikale Vernetzung angestrebt.


Industrial Joining Techniques

Der Kick-Off für die Arbeitsgruppe der Schraubtechnik (Tightening Technologies) fand im Mai 2019 statt. Die Companion Specification zielt hauptsächlich auf eine vertikale Vernetzung ab. Anwendungsfälle sind Condition Monitoring, Asset Management und eine standardisierte Abfrage von Montage-Ergebnissen (Results).


Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik

Drucklufttechnik

In dieser Companion Specification wird die für die Steuerung von Druckluftsystemen benötigte Informationsmodellierung standardisiert. Der Kick-Off erfolgte im Januar 2019. Als Ziel ist festgelegt, dass die Anwendungsfälle Identification, Configuration, Remote Control, Condition Monitoring und Predictive Maintenance erfüllt werden. Dementsprechend wird die vertikale Vernetzung zum Kunden betrachtet.

Gemeinsam mit dem europäischen Dachverband „EUROMAP“ werden unter dessen Namen die OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen definiert.

EUROMAP 83

Die EUROMAP 83 ist eine Companion Specification für allgemeine Informationen in Bezug auf Kunststoff- und Gummimaschinen. Der Gedanke dabei ist, dass Objekttypen, die für verschiedene Maschinen und Anwendungen genutzt werden, nur einmal definiert werden. Für die konkreten Anwendungen gibt es spezifische Companion Specifications (EUROMAP 77, 79, 82, 84). Deren allgemein gültigen Ergebnisse werden dann in der Euromap 83 zusammengefasst. Der Entwurf wurde im Mai 2019 veröffentlicht.

▶︎  EUROMAP 83 - OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen


EUROMAP 77

Bei der Euromap 77 steht der Datenaustausch zwischen Spritzgießmaschinen und einem übergeordneten Produktionsleitsystem (MES) im Vordergrund. Ziel ist es, eine einheitliche Schnittstelle zur einfacheren Qualitätssicherung, Auftrags- und Datensatzverwaltung bereitzustellen. Der Entwurf wurde im Mai 2019 veröffentlicht.

▶︎  EUROMAP 77 - OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Datenaustausch zwischen Spritzgießmaschinen und MES


EUROMAP 79

In der Companion Specification Euromap 79 wird die Schnittstelle zum Datenaustausch zwischen Spritzgießmaschinen und Robotern erarbeitet. Hier findet ein Austausch zwischen Spritzgießmaschinenherstellern und Roboterherstellern statt, um eine bestmögliche Interoperabilität zu erreichen.


EUROMAP 82

Unter Euromap 82 werden die OPC UA Schnittstellen zu Peripheriegeräten für Kunststoff- und Gummimaschinen definiert. Die Companion Specification besteht aus mehreren Teilen, wobei für jeden Teil eine Gerätegruppe (z. B. Temperiergeräte) im Fokus steht. Der Entwurf wurde im Mai 2019 veröffentlicht.

▶︎  Part 1: OPC UA Informationsmodell für die Kommunikation von Waagen und wägetechnischen Systemen

▶︎  Part 2: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Peripheriegeräte -
Teil 2: Heißkanalgeräte

▶︎  Part 3: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Peripheriegeräte -
Teil 3: Flüssigsilikondosiersysteme

 

EUROMAP 84

Der Arbeitskreis zur Euromap 84 entwickelt Informationsmodelle für die Extrusion. Dabei werden in den verschiedenen Teilen sowohl die Extrusionslinie als Ganzes als auch die einzelnen Komponenten betrachtet. Insbesondere die Überwachung der Gesamtproduktion und die Verwaltung der Produktionsaufträge sind mögliche Anwendungsfälle.

▶︎ Part 1: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion -
Teil 1: Allgemeine Typdefinitionen

▶︎ Part 2: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 2: Extrusionslinie

▶︎ Part 3: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 3: Extruder

▶︎ Part 4: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 4: Abzug

▶︎ Part 5: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 5: Schmelzepumpe

▶︎ Part 6: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 6: Filter

▶︎ Part 7: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 7: Düse

▶︎ Part 8: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 8: Granulierung

▶︎ Part 9: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 9: Trenneinrichtungen

▶︎ Part 10: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 10: Kalibrierung

▶︎ Part 11: OPC UA Schnittstellen für Kunststoff- und Gummimaschinen - Extrusion –
Teil 11: Corrugator


EUROMAP 86

In der Arbeitsgruppe zur Euromap 86 werden Materialversorgungssysteme im Kunststoff-Bereich betrachtet. In der zu erarbeitenden Schnittstelle soll der gesamte Weg des Materials vom Silo bis zur Verarbeitungsmaschine abgedeckt werden. Der Kick-Off der Gruppe fand im Juni 2020 statt.


Mess- & Prüftechnik

Wägetechnik

In der Wägetechnik wird seit Anfang des Jahres 2018 an einer Companion Specification gearbeitet. Diese soll eine Schnittstellenstandardisierung für diverse Waagentypen realisieren. Dabei steht insbesondere die vertikale Vernetzung von der Waage zu einem übergeordneten MES- bzw. ERP-System im Fokus. Im September 2019 wurde der Release Candidate für die CS fertig gestellt. Der Prozess wurde vom Institut ISW der Universität Stuttgart unterstützt.

▶︎  OPC UA Informationsmodell für die Kommunikation von Waagen und wägetechnischen Systemen
 

Längenmesstechnik

In der Längenmesstechnik wurde ebenfalls entschieden, eine Companion Specification anzufertigen. Der Kick-Off fand im September 2019 statt. Analog zur Wägetechnik wird hier ebenfalls das Institut ISW der Universität Stuttgart in den Erstellungsprozess einbezogen.

High Pressure Die Casting Production Cell

Diese Companion Specification behandelt sowohl Schnittstellen als auch Definitionen in Bezug auf Druckguss-Produktionszellen und in Bezug auf alle Geräte, die diesen zugehörig sind oder in Verbindung damit stehen. Hierzu sind mehrere referierende CS oder eine aus vielen Teilen bestehende CS geplant. Letztlich sollen mit Identifikation, Zustandsüberwachung, Dokumentation, Automation, Alarms & Conditions, Konfiguration, Prozesskontrolle, Wartung und Service diverse Anwendungsfälle abgedeckt und somit eine standardisierte vertikale und horizontale Vernetzung erreicht werden.

Mining

Seit 2018 wird an einer OPC UA Companion Specification für den Bereich Mining gearbeitet. Der Inhalt setzt sich aus vielfältigen Maschinengruppen zusammen. Beispiele sind Longwall, Mine-Operation, Mobile Machines und auch die Förderung. Dadurch ergeben sich je nach Art der Maschine unterschiedliche Anwendungsfälle und Vernetzungsarten.

OPC UA for Weihenstephaner Standard

In dieser Companion Specification werden die Weihenstephaner Standards als Grundlage für die Erstellung genutzt. Enthalten sind die Bereiche Pack, Food, Bake und Brew. Eine vertikale Vernetzung soll erzielt und eine breite Spanne von Anwendungsfällen, wie z. B. Identifikation, Operation oder Ähnliches soll abgedeckt werden. Die TU München unterstützt den Arbeitskreis.


Pumpen & Systeme

Pumpen & Systeme

Hier soll ein bereits erarbeites allgemein definiertes Geräteprofil als Grundlage genutzt werden. Die TH Köln ist in den Entwicklungsprozess mit einbezogen. Anwendungsfälle sind Identifikation, Betrieb und Maintenance. Eine vertikale Kommunikation, beispielsweise zu einem MES-System, wird dementsprechend angestrebt.

Robotics Part I

Am 24.05.19 wurde die finale Version der Companion Specification für die Robotik veröffentlicht. Die Companion Spec definiert die vertikale Kommunikation zwischen Robotern, die dort generisch als Motion Device Systems beschrieben sind, und übergeordneten Steuerungs- und Auswertesystemen. Hauptanwendungsfälle sind Asset Management, Condition Monitoring und Predictive Maintenance.

▶︎  OPC UA Companion Specification für Robotik (OPC Robotik) - Teil 1: Vertikale Integration

 

Robotics Part II

Im September 2019 fand der Kick-Off für eine zweite Companion Specification der Robotik statt. Hier soll neben der Lesefunktion auch die Schreibfunktion von OPC UA im Standard genutzt werden. Mögliche Themen für die zweite Spezifikation sind State Machines, Events & Conditions und eine geometrische Beschreibung.

 

Textilmaschinen

Qualitätsdatentransfer in der Spinnerei

Im Projekt „Qualitätsdatentransfer in der Spinnerei“ wurde im Scope der Companion Specification festgelegt, die Schnittstelle von Prüfgeräten für Fasern und Garne zum übergeordneten MES-System zu betrachten. Dabei werden generelle Informationen über den Tester und über die auszuführenden Tests übertragen. Diese Spezifikation gilt nur für Laborgeräte, produktionsbegleitende Online-Tester sind explizit ausgeschlossen (können aber in einem zweiten Teil nachgezogen werden). 

Datenaustausch entlang der Wertschöpfungskette (Schwerpunkt Textilveredlung)

Das zweite Projekt „Datenaustausch entlang der Wertschöpfungskette (Schwerpunkt: Textilveredlung)“ hat den Fokus dieser Companion Specification vom Schwerpunkt der Energiemangementsysteme nun erweitert auf den Datenaustausch entlang der Wertschöpfungskette mit dem Schwerpunkt auf Textilveredlung. Anders als bei den meisten anderen Projekten im VDMA stehen hier Produktdaten (Festigkeit, Maschenzahl etc.) und weniger Prozessdaten im Vordergrund der Arbeiten. Diese Daten sollen dazu dienen, die Einstellung der Geräteparameter in den folgenden Prozessschritten zu automatisieren.

 

Machine Tools and Manufacturing Systems

Diese Arbeitsgruppe hat im Jahr 2017 mit der Erarbeitung einer OPC UA Companion Specification begonnen. Diese soll ein universales Kommunikationsinterface für die Schnittstelle zwischen Werkzeugmaschinen und vertikalen Kommunikationspartnern, wie z.B. MES oder ERP, bereitstellen. Hierzu werden ausgewählte Anwendungsfälle in einem ersten Part umgesetzt. Die Veröffentlichung ist im Laufe des Jahres 2020 geplant. Der Erarbeitungsprozess wird vom ISW Stuttgart unterstützt.

 

Lasertechnik

Hier wurde im Februar 2020 mit der Erarbeitung eines Informationsmodells in der Form einer OPC UA Companion Specification begonnen. In diesem sollen Informationen über Bearbeitungslaser in Maschinen und komplette Laserbearbeitungsmaschinen abgebildet werden. Analog zu MTMS (Machine Tools and Manufacturing Systems) ist das ISW Stuttgart in den Erarbeitungsprozess mit einbezogen und es werden spezifische Anwendungsfälle betrachtet.


CNC Systems

Diese Spezifikation wurde ebenfalls unter der Leitung des Vereins Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW) entwickelt. Sie ist bereits veröffentlicht und definiert ein OPC UA Informationsmodell zum Verbinden und Austauschen von Daten mit computergestützten Numerischen Steuerungen (CNC).

▶︎  OPC UA für Computerized Numerical Control (CNC) Systeme


OPC UA for Machinery

Der VDMA koordiniert die Aktivitäten von mehr als 26 Arbeitskreisen, die mit den OPC UA Companion Specifications eine gemeinsame, branchenübergreifende Sprache zwischen Maschinen und Anlagen definieren. Als Ergebnis dieser Zusammenarbeit wurde schnell deutlich, dass in fast allen diesen Gruppen grundlegende Informationen und Funktionen benötigt werden. Es wurde daher beschlossen, eine Spezifikation mit dem Namen „OPC UA for Machinery“ zu entwickeln und zu veröffentlichen. Diese Spezifikation wird alle resultierenden Basisinformationsmodelle zusammenführen.

Die "OPC UA for Machinery"-Spezifikation wird in mehrere Teile aufgeteilt. Jeder Teil wird aus einigen angesprochenen Funktionen oder Anwendungsfällen bestehen. Diese werden in so genannten Building Blocks zusammengefasst. Ausgewählte Building Blocks können sowohl in Implementierungen von sektorspezifischen Begleitspezifikationen als auch in Implementierungen ohne bestehende Begleitspezifikationen verwendet werden.

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