Ein industrieller Data Space mit OPC UA So einfach wie eine Tasse Kaffee

Doch was ist eigentlich ein industrieller Data Space? Ein industrieller Data Space gewährleistet den sicheren Datenaustausch zwischen Organisationen unter festgelegten Nutzungsbedingungen. Die International Data Spaces Association (IDSA) definiert grundlegende Konzepte wie Datensouveränität, Interoperabilität und Zusammenarbeit. Diese Prinzipien sind entscheidend für Industrie 4.0, um vernetzte Systeme und widerstandsfähige Lieferketten zu etablieren.

Der CO₂-Fußabdruck für Produkte im industriellen Data Space

Ein zentraler Anwendungsfall ist die Bereitstellung des Product Carbon Footprint (PCF). Dies wird zunehmend zu einem wichtigen Kriterium für die Kaufentscheidung eines Produktes. Dieser wird über das Treibhausgasprotokoll (GHG) ermittelt und in Scope-1, Scope-2 und Scope-3-Emissionen unterteilt. Energieverbrauchsdaten einzelner Maschinen liefern dabei die Basis für eine präzise CO₂-Berechnung.

OPC UA als universelle Modellierungssprache

Seit der Erfindung von OPC UA vor über 20 Jahren hat sich die Technologie weiter entwickelt und ist zu einer universellen Modellierungssprache geworden, wobei die Abwärtskompatibilität stets erhalten geblieben ist. Viele moderne Modellierungsfunktionen wurden hinzugefügt, wie zum Beispiel Typsicherheit und benutzerdefinierte sowie komplexe Datentypen. Daher ist es kein Zufall, dass sich im Laufe der Jahre ein großes und erfolgreiches Ökosystem an kostenlosen und Open-Source- sowie kommerziell verfügbaren Modellierungswerkzeugen entwickelt hat. Dank dieser Modellierungswerkzeugen ist OPC UA zur am weitesten verbreiteten, standardisierten Modellierungssprache im Bereich der industriellen Automatisierung geworden. Bis heute wurden über 150 standardisierte

OPC UA Informationsmodelle veröffentlicht, die alle von Experten auf ihrem Gebiet entwickelt wurden. Durch die Wiederverwendung von OPC UA als Modellierungssprache und dessen bestehendem Ökosystem an Tools muss nicht zusätzliches Know-How für neue Tools und Modellierungssprachen aufgebaut werden. Dies macht OPC UA zur idealen Modellierungssprache für industrielle Data Spaces.

Dank seiner weiten Verbreitung wurde OPC UA als Modellierungssprache für die Plattform Industrie 4.0 Asset Administration Shell (AAS) identifiziert. Das AAS-Metamodell wurde in Kapitel 7 der AAS-Spezifikation auf OPC UA abgebildet und eine detaillierte Spezifikation für die OPC UA Datentypen, die für die semantischen AAS-Informationen verwendet werden sollen, wurden in einer separaten OPC UA Companion Spezifikation namens I4AAS durch eine gemeinsame Arbeitsgruppe zwischen der OPC Foundation und der Industrial Digital Twin Association (IDTA) definiert.

OPC UA als universeller Kommunikationsmechanismus

Die meisten Menschen reduzieren OPC UA auf den reinen, von Beginn 2006 definierten Client/Server-Mechanismus. Es sind aber weitere Transportvarianten über die Jahre hinzugefügt worden, und so steht seit 2018 auch die Publish-Subscribe-Kommunikation (für die Cloud unter Verwendung eines Messaging-Brokers) und sogar eine OpenAPI-kompatible REST-Schnittstelle zur Verfügung. Diese Kommunikationsoptionen eignen sich ideal für industrielle Data Spaces.

Ein Anwendungsbeispiel ist der EU Data Act: Maschinenbauer müssen Daten ihren Kunden bereitstellen. Es gibt keinen besseren Mechanismus als OPC UA, um dies zu erreichen, zumal die meisten modernen Maschinen bereits mit einem integrierten OPC UA-Datenmodell ausgestattet sind. So können Daten über einen OPC UA Publish-Subscribe-Mechanismus aus der Produktionslinie direkt in den industriellen Data Space zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren können Daten über die OPC UA REST-Schnittstelle von einem Cloud-gehosteten OPC-UA-Server zur Verfügung gestellt werden. Ähnlich wie die führenden Sicherheitsmechanismen, die OPC UA in der Produktion bietet, nutzt OPC UA auch im industriellen Data Space etablierte Sicherheitstechnologien wie TLS für den Publish-Subscribe- und REST-basierten Kommunikationsmechanismus.

Aufgrund dieser Flexibilität integriert sich OPC UA nahtlos in das von der IDSA entwickelte Data Space-Protokoll: Dieses Data Space-Protokoll übernimmt das automatisierte Verhandeln zwischen einem Hersteller und seinem Kunden über einen digitalen Vertrag („Control Plane“), während OPC UA die eigentliche Datenübertragung abwickelt, die danach stattfindet („Data Plane“).

Zusammenfassung

Ein industrieller Data Space mit OPC UA unterstützt Hersteller bei der Erfüllung gesetzlicher Anforderungen, optimiert industrielle Prozesse und stärkt die Kundenbindung. Durch moderne Cloud-Technologien und Kommunikationsmechanismen schafft OPC UA eine sichere Umgebung für den Datenaustausch und fördert Transparenz sowie Nachhaltigkeit in der Fertigungsindustrie.