Projekt openAAS hat Halbzeit

Im Januar 2016 haben ZVEI und RWTH Aachen (Lehrstuhl für Prozessleittechnik) das Kooperationsprojekt openAAS gestartet. Über eine Laufzeit von zwei Jahren soll eine demonstrierbare Referenzlösung der Verwaltungsschale mit Zugriffsdiensten auf Basis der Ausarbeitungen des ZVEI-Führungskreis Industrie 4.0 erstellt werden. „openAAS ist das Grundlagenprojekt für die Interoperabilität der Industrie 4.0 Komponenten mit ihren Verwaltungsschalen“, erklärte dazu Gunther Koschnick, Geschäftsführer des ZVEI-Fachverbands Automation bei der Einführung des Projekts. „Der ZVEI finanziert das Projekt, um schnell und unbürokratisch Industrie 4.0 anfassbar und verbreitbar zu machen.“, betonte er. „Auf unserer offenen Internetplattform können sich Interessierte jederzeit informieren und sofort mitmachen“, ergänzte Prof. Dr.-Ing. Ulrich Epple. Im Lenkungsausschuss sind unter anderem Festo, Bosch, Harting, Phoenix Contact und Siemens sowie die Telekom vertreten.

Mit openAAS (open Asset Administration Shell, offene Verwaltungsschale für Industrie 4.0) soll eine Brücke zwischen der konzeptionellen Arbeit des ZVEI an Architekturmodellen – RAMI 4.0 (DIN Spec 91345) und der Industrie-4.0-Komponente – und der praktischen Implementierung von Industrie 4.0 in den Unternehmen geschlagen werden. Somit wird RAMI 4.0 greifbar und stabilisiert (agile Standardisierung) Bei openAAS handelt sich um eine offene Entwicklungs- und Testumgebung für Unternehmen der Elektroindustrie und ihre Kunden aus dem Maschinenbau. Auf dieser Plattform soll die Kommunikation zwischen Geräten auf dem Shop Floor, dem Internet der Dinge, Dienste und Menschen gestaltet werden.

Auch Dr. Gunther Kegel wies während der Hannover Messe auf die Notwendigkeit hin, mithilfe von openAAS die Voraussetzungen für die Kommunikation des Shop Floors ins Internet der Dinge zu definieren. Das Kooperationsprojekt habe unter anderem die formale Beschreibung der Architektur und der Verwaltungsschale sowie die Realisierung von UseCases und Szenarien zum Ziel.

Das Projekt openAAS setzt mit OPC UA auf einer bestehenden Technologie auf. „Der Interessierte kann an einem für ihn wichtig erscheinenden Punkt mit der Installation, zum Beispiel bei einem Produkt oder Equipment, beginnen. Eine sukzessive Nachrüstung ist danach jederzeit möglich – kompatibel zum bisher umgesetzten“, erläuterte Prof. Dr. Ulrich Epple.

openAAS gliedert sich in vier Arbeitspakete:

Im Rahmen des Projektes wurden mehrere Zeitpunkte für das Erreichen wichtiger Zwischenergebnisse festgelegt. Einer davon war der September 2016. Bis dahin standen die Umsetzung des Arbeitspakets 1„Grundlagen der Verwaltungsschale“. Am 16. September fand dazu ein Workshop bei Festo in Esslingen statt. Dort präsentierte Prof. U. Epple die bislang erreichten Ergebnisse: Die Architektur der Verwaltungsschale und die grundlegenden Kommunikationsmechanismen wurden auf konzeptioneller Ebene beschrieben. Damit wird die gewünschte Offenheit für verschiedene Technologieabbildungen erreicht. Zur Demonstration der praktischen Umsetzbarkeit wurden die Konzepte beispielhaft auf die OPC-UA-Technologie abgebildet und prototypisch mit dem Open Source Stack open62541 realisiert.

Wie Dr. Michael Hoffmeister von Festo während des Workshops berichtete, nutzt Festo bereits OPC UA. In der neuen Technologiefabrik in Scharnhausen wurden auch Linien aus dem früheren Werk integriert. Die Übertragung von Betriebs- und Energiekennzahlen der produzierenden Maschinen erfolgt via OPC UA an die zentrale Stelle. Dr. Hoffmeister erläuterte: „Maschinenbauer können heute schon üben, indem sie OPC UA verwenden. Sie können dadurch Erfahrungen in ihren IT-Abteilungen oder mit Policies sammeln. Wird dann openAAS auf OPC UA umgesetzt, haben sie bereits eine ganze Reihe von Erkenntnissen gewonnen und die Umsetzung ist einfacher.“

Martin Hankel informierte während des Workshops über die Aktivitäten von Bosch Rexroth „Wir haben einen Raspberry Pi entwickelt, auf dem das gesamte System implementiert und lauffähig ist. Darauf agieren verschiedene Komponenten untereinander“. Das Unternehmen bietet ein Industrie-4.0-Upgrade-Kit, mit dem bestehende Anlagen ohne ausreichende Connectivity an die Industrie-4.0-Topologien angebunden werden kann. Dabei sammelt ein IoT-Gateway die Sensordaten aus den Maschinen, übersetzt sie in das OPC-UA-Datenformat, bringt sie somit in die Semantik der Verwaltungsschale und macht die Maschinendaten dem Industrie-4.0-Netzwerk zugänglich.

Prof. U. Epple erläuterte während des Workshops: „Für einen Maschinenbauer ist es von besonderem Interesse, die Eigenschaften seines Produkts in einem zukunftssicheren digitalen System so zu verwalten, dass sie über den gesamten Lebenszyklus genutzt werden können. Genau dies bietet das in die Verwaltungsschalen integrierte Merkmalkonzept. Bei der Realisierung setzen wir mit OPC UA auf einer bestehenden Technologie auf.“ Wie viele Merkmale eingeführt werden oder wie viele Verwaltungsschalen man für die unterschiedlichen Assets definiert, ist jedem selbst überlassen. „Der Interessierte kann an einem für ihn wichtigen Asset, zum Beispiel bei einem Produkt oder Equipment, mit der Installation beginnen. Eine Nachrüstung ist danach möglich“, so Prof. U. Epple.

Der nächste Meilenstein ist für Ende November 2016 geplant. Ziel ist die Realisierung von Grunddiensten für den Zugriff auf die Verwaltungsschale von intelligenten Feldgeräten zur Erfüllung operativer Aufgaben wie der Ansteuerung eines Aktors. Bis dahin soll anhand spezieller Use Cases gezeigt werden, wie Zugriffsdienste auf die Verwaltungsschale aussehen könnten. Innerhalb der Verwaltungsschalen soll außerdem die Möglichkeit geschaffen werden, neben Merkmalen auch Modellinformationen abzulegen. Dabei soll die Struktur der Modelle direkt über OPC UA erkennbar sein. Außerdem wird daran gedacht, die Kommunikationskonzepte auch auf die http/REST-Technologien abzubilden. Weiterhin sollen die Kommunikationskonzepte auf DDS und oneM2M abbildbar sein. Das Arbeitspaket 3 hat die automatisierte Erstellung einer Verwaltungsschale zum Ziel. Bis Ende März kommenden Jahres sollen die Instanzierung einer Typ-Verwaltungsschale und die automatisierte Instanzierung einer Instanzverwaltungschale abgeschlossen sein. Aufgabe des Arbeitspakets 4 ist dann die Lifecycle-Dokumentation. Bis Ende September 2017 sollen alle Ideen und Anregungen sowie die Ergebnisse der Arbeit in die Spezifikation einfließen. ge

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Weitere Informationen:

http://github.com/acplt/openAAS