Bild 1: Automation I 4.0 (Quelle: Balluff)
Automatisierungssysteme bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von zugekauften Einzelkomponenten, die in der Planungs- und Entwicklungsphase mit ihren jeweiligen fachdisziplinären Aspekten (zum Beispiel Mechanik, Elektrotechnik, und Steuerungstechnik) in zugehörigen Softwarewerkzeugen abgebildet werden.
Innovationsstau bei Gerätebeschreibungen
Die Komponentenhersteller stellen die entsprechenden Typdaten für ihre Produkte unter anderem in Form von Gerätebeschreibungsdateien (Device Descriptions, DD) zur Verfügung. Diese werden meist auf den Webseiten der Hersteller in unter-schiedlichen Formaten zum Download bereitgestellt. Das heißt: Jemand muss sie manuell auswählen, herunterladen und anwenden. Aber weder die Download-Schnittstellen noch ein Großteil der darüber verknüpften Modellinformationen sind so standardisiert, dass sie von den Engineering-Werkzeugen gefunden und weiterverarbeitet werden können [1].
Bestehende Gerätebeschreibungssysteme von aktiven Komponenten, wie GSD (Profinet), ESI (Ethercat), CSP+ (CC-Link) und IODD (IO-Link), sind am Markt fest etabliert. Sie umfassen im Wesentlichen Typinformationen, aber keine Instanzdaten, keine Netzwerke oder Topologien. Engineering-Daten und Simulationsmodelle usw. sind ebenfalls nicht vorhanden.
Genau dies ist ein Versprechen von Industrie 4.0: Durch Einführung standardisierter Schnittstellen und Internettechnologien große Bereiche der industriellen Produktion zu erneuern. Die Vorstellung dabei ist, dass von jeder physikalischen Komponente neben einer Typinformation ein umfassendes elektronisches Datenobjekt mit I4.0-konformen Schnittstellen im Netz verfügbar ist. Die Datenobjekte agieren dann als digitaler Stellvertreter eines realen Assets, zum Beispiel einer Komponente oder einer Anlage. Sie enthalten alle relevanten Daten und auch Simulationsfunktionen [2]. Davon profitieren könnten alle Phasen des Engineerings, der Produktion, Wartung und Entsorgung.
Bisherige Gerätebeschreibungen reichen jedoch nicht aus, um diese Ideen umzusetzen. Die vorgeschlagene Lösung ist, dass Gerätehersteller künftig ihre Geräte in einer standardisierten Weise technologie- und toolunabhängig beschreiben und ihren Kunden bereitstellen können. Dazu müssen Gerätebeschreibungen folgende Anforderungen erfüllen:
- Abbilden von typ- und instanzspezifischen Daten (d. h. reale Geräteparameterdateien),
- Abbilden von domänenübergreifenden Topologiemodellen (z. B. heterogene Kommunikationstopologien),
- Bereitstellen von Engineering-Daten, wie Geometriemodelle, Simulationsmodelle, Handbücher und Funktionsbausteine,
- Abbilden von funktionalen Abhängigkeiten: In vielen Fällen bestehen in den Komponenten logische und funktionale Abhängigkeiten zwischen den fachdisziplinären Aspekten, beispielsweise indem ein elektrisches Signal eine mechanische Bewegung steuert oder ein hydraulischer Druck eine mechanische Bewegung erzeugt oder vice versa,
- Abbilden von passiven Komponenten, wie Kabel und Leitungen,
- Integration der etablierten Gerätebeschreibungen aus Gründen der Akzeptanz.
Die Organisationen hinter den genannten Gerätebeschreibungsstandards sind jedoch eher restriktiv bezüglich Erweiterungen. Wie kann es dennoch gelingen, die vorhandenen Standards zu erweitern, ohne sie zu ändern?