Lachmann & Rink | Systeme vernetzen

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Mit Lachmann & Rink.

Warum Maschinen vernetzen oft schwieriger ist
als gedacht

Maschinen vernetzen klingt zunächst einfach. Daten sollen fließen und Systeme sollen zusammenarbeiten.

In der Praxis passen neue Maschinen oft nicht ins bestehende Umfeld. Bestandsanlagen liefern Daten in unterschiedlichen Formaten. Entwicklungs-, Produktions- und IT-Systeme greifen auf Informationen zu, die nicht zusammenpassen oder zu spät verfügbar sind.

So entsteht hoher Integrationsaufwand. Schnittstellen müssen individuell angepasst werden. Entscheidungen basieren auf fragmentierten oder widersprüchlichen Daten in der Produktentwicklung wie auf dem Shopfloor.

Eine gemeinsame Sprache schafft hier die Grundlage. OPC UA liefert den Rahmen dafür.

Ganz so einfach ist es aber doch nicht, denn entscheidend ist, wie dieser Standard in Maschinen und Systemarchitekturen umgesetzt wird. Genau hier setzen wir an.

Warum OPC UA für vernetzte Systeme wichtig ist

OPC UA ist ein herstellerneutraler Kommunikationsstandard. Er sorgt dafür, dass Sensoren, Maschinen, Anlagen und übergeordnete IT-Systeme eine gemeinsame Sprache sprechen.

Dadurch entstehen konsistente, verwertbare Datenströme, die Sie für Entwicklung, Produktion und IT/OT-Verknüpfung einsetzen können.

Woher wir das wissen?

Lachmann & Rink ist aktives Mitglied der OPC Foundation. Daher arbeiten wir nach den aktuellen Spezifikationen des Standards und nutzen deren Weiterentwicklungen in unseren Projekten.

Unsere Teams haben bereits zahlreiche OPC-UA-basierte Lösungen umgesetzt, und zwar von der Integration neuer Maschinenplattformen in bestehende Systemlandschaften bis zur Vernetzung kompletter Produktionsumgebungen.

Damit unterstützen wir sowohl Entwicklungsabteilungen als auch Fertigungsbetriebe bei der zuverlässigen Kommunikation ihrer Systeme.

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Typische Herausforderungen aus Kundenprojekten

Viele Fertigungs- und Entwicklungsteams arbeiten mit Maschinenparks, die über Jahre gewachsen sind und stoßen daher auf folgende Probleme:

Maschinen verschiedener Hersteller
unterschiedliche Steuerung sowie proprietäre Schnittstellen und Protokolle
unzureichende Dokumentation dieser Schnittstellen und Protokolle
Abhängigkeit von einzelnen Lieferanten

Das erhöht den Abstimmungs- und Integrationsaufwand und erschwert langfristig die Wartbarkeit der Systeme.

Genau dieses Integrationsproblem adressiert OPC UA, indem alle Systeme dieselbe Sprache sprechen. Erweiterungen lassen sich dadurch einfacher umsetzen, Abhängigkeiten von einzelnen Herstellern sinken und Schnittstellen bleiben klar definiert. So wird OPC UA zum Enabler für Integrationsprojekte im Kontext von Industrie 4.0.

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Welche Rolle OPC UA für Ihre Integration spielt

Mit OPC UA binden Sie neue und bestehende Maschinen ohne individuelle Schnittstellen in Ihre Systeme ein. So entsteht ein Kommunikationsrahmen, ohne dass Sie Prozesse oder bestehende Systeme umbauen müssen.

Allerdings löst OPC UA allein diese Integrationsaufgaben nicht. Erst Systeme auf Level 1 bis Level 3 der Automatisierungspyramide machen ihn im Projekt nutzbar. Genau diese Systeme entwickeln und integrieren wir von der Maschinen- und Steuerungsebene bis zur operativen Produktionssteuerung.

Die nebenstehende Grafik zeigt, wie Daten durch alle diese Level Ihres Unternehmens fließen und an welchen Stellen standardisierte Kommunikation mit OPC UA echten Mehrwert schafft.

Was OPC UA kann

OPC UA ermöglicht das Lesen, Schreiben und kontinuierliche Überwachen von Maschinendaten. Dazu zählen Sensorenmesswerte, Stückzahlen, Zustände und Ereignisse, Meldungen sowie Störungen.

Dafür definiert der Standard einheitliche Datenmodelle, die alle Systeme lesen und verarbeiten können. Das ermöglicht eindeutige Datenflüsse zwischen Maschinen, Steuerungen und IT-Systemen – unabhängig von Hersteller, Alter oder Anlagenmix.

Wie OPC UA den Informationsaustausch stabilisiert

Durch die Integration von Time Sensitive Networking (TSN) kann OPC UA auch in Umgebungen mit weichen Echtzeitanforderungen eingesetzt werden. Hier bietet sich die Verwendung einer OPC UA- Implementierung an, die neben der Client-Server-Architektur auch eine Publisher-Subscriber-Architektur liefert.

Wie OPC UA Sicherheit und Verlässlichkeit erhöht

OPC UA schützt alle Kommunikationswege zwischen den Systemen durch Signierung, Verschlüsselung und klare Zugriffskontrollen.

Damit bauen Sie eine zuverlässige Kommunikationsbasis auf, die sowohl den Anforderungen aus der Produktion als auch den Sicherheitsvorgaben Ihrer IT entspricht.

Was OPC UA nicht kann

OPC UA ist keine Fertiglösung. Der Standard ist weder eine Stand-Alone-Applikation noch ein separates MES, SCADA oder ERP. Viel mehr ist OPC UA ein Standard, der in einem Produkt integriert werden kann, um die Kommunikation mit anderen Systemen zu ermöglichen, die ebenfalls eine OPC-UA-Schnittstelle besitzen. Die Integration in ein Produkt muss daher bei der Entwicklung bedacht werden.

Was OPC UA nicht bereitstellt und Sie ergänzen müssen

OPC UA kann keine Reports, Dashboards oder Analysen generieren. Der Standard stellt semantisch strukturierte Daten bereit, die über eine OPC-UA-Schnittstelle genutzt werden können, um solche Features zu entwickeln. Gleiches gilt für KI-Anwendungen. Denn der Standard definiert keine direkte Integration künstlicher Intelligenzen in ein Datenmodell. Solche Features müssen sich der Kommunikationsschnittstelle über OPC UA bedienen.

Wo OPC UA technische Grenzen hat

OPC UA ist nicht auf die Erfüllung harter Echtzeitanforderungen im Steuerungssinn ausgelegt. Somit eignet sich OPC UA nicht für eine direkte Achssteuerung oder für Safety-Funktionen. Hier müssen Zykluszeiten im niedrigen Millisekundenbereich garantiert werden. OPC UA ermöglicht zwar standardisierte Kommunikation, ersetzt jedoch keine produktionskritischen Steuerungsmechanismen innerhalb einer Anlage.

„Kurz gesagt: OPC UA ist ein technologischer Enabler – der Projekterfolg hängt von der Konzeption und Umsetzung ab.“

Lassen Sie uns gemeinsam prüfen, ob OPC UA der richtige Ansatz für Ihre Systeme ist.

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Falsche Erwartungen an OPC UA

Heterogene Maschinenparks an ein MES oder SCADA anbinden Heterogene Maschinenparks an ein ERP anbinden Retrofit alter Maschinen und Anlagen Zukunftssichere Modernisierung

Für das Monitoring und Tracking der Fertigungsprozesse in einem smarten Shop Floor kann OPC UA die notwendigen Echtzeitdaten einheitlich bereitstellen.

Bei Rittal haben wir genau diese Herausforderung gelöst: Im Smart-Factory-Projekt des Werks in Haiger haben wir eine skalierbare IIoT-Integrationsschicht entwickelt, die mehr als 30 unterschiedliche Produktionsanlagen und fahrerlose Transportsysteme bidirektional mit MES-Systemen verknüpft. Dadurch stehen konsistente, kontextbezogene Echtzeitdaten für Monitoring, Prozesssteuerung und Automatisierung zur Verfügung. Das wiederum schafft eine datengetriebene Grundlage für durchgängige Prozess- und Qualitätskontrolle.

So wird aus einem heterogenen Maschinenpark eine integrierte Produktionsumgebung, in der Prozessverantwortliche, Automatisierer und IT-Teams auf dieselben, verlässlichen Daten zugreifen können – ohne Insellösungen oder manuelle Übersetzungen zwischen Systemen.

Zur Steuerung von Produktionsprozessen kann OPC UA die notwendigen Schnittstellen zwischen unterschiedlichen Level der Automatisierungsebene bereitstellen. Dadurch wird es z. B. möglich, neue Fertigungsaufträge geordnet an Maschinen zu verteilen. Ebenso können auf diesem Wege die Ergebnisse eines Fertigungsprozesses einheitlich an das ERP zurückgemeldet werden.

So entsteht ein durchgängiger Informationsfluss über alle Level der Automatisierungspyramide hinweg, ganz ohne individuelle Schnittstellen.

OPC UA eignet sich besonders für Retrofit-Szenarien, in denen Bestandsmaschinen technisch modernisiert und in eine vernetzte Produktionsumgebung integriert werden sollen.

Durch die Erneuerung von Steuerungskomponenten und Sensorik können ältere Anlagen so aufgerüstet werden, dass sie in einen smarten Maschinenpark integriert werden können. In Smart-Systems-Projekten unterstützen wir Sie dabei auch bei der Auswahl und Einordnung geeigneter Feldbus- und Kommunikationssysteme, damit Maschinen, Sensorik, HMI und übergeordnete Systeme sinnvoll zusammenspielen und langfristig erweiterbar bleiben.

Moderne Steuerungslösungen bieten häufig integrierte OPC-UA-Lösungen, über die Maschinen zuverlässig mit MES- oder SCADA-Systemen kommunizieren.

Ein Beispiel dafür ist unsere Zusammenarbeit mit HERMA: Bei der Weiterentwicklung des Etikettierers HERMA 500 wurde die Maschinenplattform so modernisiert, dass ältere und neuere Etikettiermaschinen über klar strukturierte Daten angebunden werden können.

Durch OPC UA lässt sich ein heterogener Maschinenpark so modernisieren, dass eine langfristig stabile und erweiterbare Systemarchitektur entsteht.

Einheitliche Kommunikationsstrukturen reduzieren Abhängigkeiten von einzelnen Herstellern und schaffen die Grundlage, Anlagen schrittweise zu erneuern oder zu ergänzen, ohne die bestehende Umgebung zu destabilisieren.