Digitalisierung der Industrie: Wie Umati die Werkzeugmaschinen vernetzt
Seite 3: Erste Version 2020
Gegen Mitte 2020 soll die Umati Companion Specification Version 1.0 veröffentlicht werden. Viele Hersteller implementeiren bereits die Grundzüge der Schnittstelle in ihre Maschinen, machen sie Umati Ready. Ob es sich lohnt, alte Maschinen umzurüsten kommt auf die Maschine und den verwendeten Standard an.
Umati ist eine Companion Specification, weil sie auf der Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) aufbaut, ein Standard für den Datenaustausch. OPC UA liefert das Datenmodell und die Kommunikationsstruktur, Umati definiert die Parameter, gibt den übertragenen Daten mit einem standardisierten Informationsmodell also einen Sinn – jedenfalls im Bereich der Werkzeugmaschinen. 90 Unternehmen aus zehn Ländern arbeiten zusammen mit der OPC Foundationan der Standardisierung von Umati. Hinter OPC UA steht die OPC Foundation mit mehr als 680 Mitgliedern aus verschiedenen Bereichen, etwa der Energiebranche, Prozess-Automatisierung oder dem Maschinenbau.
OPC UA wird schon heute häufig in der Industrie eingesetzt und gilt quasi als Standard für alles, was mit Industrie 4.0 daherkommt. Die Architektur verwendet ein TCP-basiertes, binäres Protokoll und unterstüzt Webservices über das Netzwerkprotokoll SOAP und HTTP.
Ein großer Übersetzer
So funktionierts mit Umati: Am Anfang steht die Datenquelle, also die Maschine selbst. Über eine CNC-Steuerung (Computerized Numerical Control), einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder etwa menschlichen Eingaben geniert die Maschine Daten. Diese Daten verwenden in der Regel unterschiedliche Protokolle. Umati stellt nun für jedes Protokoll einen eigenen Client bereit, der die eingehenden Informationen verarbeitet.
Die Daten werden anschließend an eine Transformationsengine weitergeleitet, wo sie zusammengeführt und zugeordnet werden – hier geschieht das Mapping. Weiter gehts mit einem OPC UA Server, der die Umati Companion Specification kennt und auf die eingehenden Daten anwendet. Der Server verwaltet zudem die Zugriffe und das Rechtemanagement. Während des gesamten Prozesses hat der Hersteller oder der Kunde die Möglichkeit, eigene Erweiterungen hinzuzufügen – etwa Parameter, die nicht standardisiert sind.
Die nach Umati standardisierten Daten können nun an Anwendungen weitergeleitet werden, die über einen OPC UA Client verfügen. Über ein Gateway mit einem Client können die Daten auch für Anwendungen aufbereitet werden, die nicht über einen OPC UA Client verfügen.
Datensicherheit
Die Daten, die von den Maschinen übertragen werden, sind für die Besitzer sehr sensibel, die Angst vor Industriespionage sehr hoch. Ein grundlegendes Protokoll für die Industrie 4.0 muss daher einen guten Schutz für die Daten liefern. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik hat 2015 eine Sicherheitsanalyse von OPC UA durchgeführt und konnte dabei keine systematischen Sicherheitslücken entdecken. Es wurde eine Schwachstelle gefunden, die bei ausgeschalteten Sicherheitsfunktionen ausgenutzt werden kann. Benutzer können mit OPC UA unter verschiedenen Security Policys und Möglichkeiten zur Identifikation für ihren Anwendungsfall wählen.
Für die Zukunft arbeitet die OPC Foundation daran, Time-Sensitive Networking (TSN) weiter zu integrieren (OPC UA over TSN) und den neuen Mobilfunkstandard 5G stärker einzubinden.
