Unternehmensintegration bis in die Feldebene
Neue IT-Trends
Der wichtigste IT-Trend der letzten Jahre ist die Unternehmensintegration über eine so genannte “Service Oriented Architecture” (SOA). Diese sieht eine Menge voneinander unabhängiger, lose gekoppelter Dienste (Services) vor, welche über einen Verzeichnisdienst entdeckt werden können. Dabei versteht man unter einem Dienst eine Software-Funktionalität, welche über eine standardisierte Schnittstelle genutzt wird und in der Regel einen Geschäftsprozeß abbildet. Vorteil einer SOA ist die einzigartige Kombination von Geschäftsprozessorientierung, Flexibilität, Wiederverwendbarkeit, Unabhängigkeit von spezifischer Implementierung und Unterstützung verteilter Softwaresysteme.
Web Services und OPC UA
Realisiert wird eine SOA üblicherweise mit so genannten “Web Services”. Darunter versteht man seit etwa 2001 nicht beliebige Dienste, welche Webtechnologien nutzen, sondern einen standardisierten, auf XML aufbauenden Satz von Protokollen. Die bekanntesten sind das Nachrichtenformat “SOAP”, die Schnittstellenbeschreibung “WSDL” und der Verzeichnisdienst “UDDI”.
Diesem Trend folgt auch der neue Standard der OPC-Foundation “OPC UA”. Durch verwendung von Web Services soll eine nahtlose Integration zwischen Applikationen der Unternehmensleitebene wie ERP- und MES-Systemen und Geräten im Produktionsbereich gewährleistet werden, sowie eine Plattformunabhängigkeit von Hardware, Betriebssystem und Implementierung erreicht werden.
Probleme
Allerdings bleiben bei dieser Lösung einige Besonderheiten von Automatisierungsgeräten unberücksichtigt. Um der geforderten Flexibilität moderner Fabriken gerecht zu werden, sind Plug-and-Play-Funktionalitäten notwendig, um Fertigungsanlagen schnell und ohne softwareseitigen Konfigurationsaufwand umzubauen. Dabei muss beachtet werden, daß der Begriff “Plug-and-Play” keine genaue Bezeichnung einer Technologie ist, sondern nur umschreibt, daß bestimmte Eigenschaften eines Gerätes ohne manuellen Konfigurationsaufwand genutzt werden können. So bezeichnet die OPC-Foundation mit Plug-and Play den so genannten “Softwarestecker”, d.h. eine standardisierte Schnittstelle zwischen OPC-Server und OPC-Client.
Um den oben genannten umfangreicheren Anforderungen gerecht zu werden, wurde im Rahmen des Projekts “Webbasierte Steuerungen” ein Plug-and-Play-Konzept auf Basis von Web-Services entwickelt, welches so genanntes “Hot Plug-and-Play” ermöglicht, d.h. den Austausch von Automatisierungskomponenten während des Betriebs sowie deren sofortige Nutzung ohne menschlichen Eingriff in des Steuerungssystem. Dieses Konzept ist modular zu anderen Web-Service-Standards aufgebaut und kann parallel z.B. mit OPC UA genutzt werden.
Eine weitere Herausforderung stellen die Ressourcenbeschränkungen kleiner Mikrocontroller da. Zwar befreit der Ansatz von OPC-UA von der Bindung an Windows als Betriebssystem, aber die Entwicklungsumgebungen, welche zum Industriestandard zählen, setzen auf der Zielplattform entweder des .NET-Framework voraus (Microsoft) oder benötigen eine Java Virtual Machine (IBM, Sun). Beides ist ungeeignet für Systeme mit wenig Arbeitsspeicher und Rechenleistung.
Lösungsansätze
Ein Ansatz, welcher sich diesen Herausforderungen stellt, erhielt vom Wissenschaftsministerium NRW eine Auszeichnung für innovative Produktideen verbunden mit einer Förderung, um diese Idee zur Marktreife zu entwickeln. Eine Besonderheit dieses “Programms zur finanziellen Unterstützung von Unternehmensgründern” (PFAU) ist die Anbindung an einen Lehrstuhl, wodurch dem Gründer Ressourcen wie Räumlichkeiten oder Bibliotheken zur Verfügung stehen.
Die zu gründende Firma spezialisiert sich auf die Implementierung von Web-Services auf Microconrollern und wird 2006 mit Webseite und Produkten an den Start gehen. Alleinstellungsmerkmale sind ein neuartiges Verfahren zu Umsetzung von Web-Services auf kleinsten Mikrocontrollern (8 bit) sowie ein Patent im Bereich SOAP-Routing.