Eclipse Unide – Schritte zum Verständnis von Industriegeräten

Wenn ich Urlaub in einem fremden Land mache, lerne ich oft ein paar Worte der Landessprache, um mich zurechtzufinden. Es gibt keine Zeit oder Notwendigkeit, vollständig fließend zu sein. Aber es ist nützlich, eine Handvoll einfacher Sätze zu kennen. Es gibt diese Mini-Sprachführer mit den Grundlagen (Hallo, ich habe Hunger usw.). Und im Laufe der Zeit habe ich eine Kollektion zusammengestellt, die mir sehr geholfen hat. In der Industrie 4.0 stehen wir vor einer ähnlichen Situation:

"Es gibt viele verschiedene Maschinen da draußen, die viele verschiedene Sprachen und Akzente verwenden." Tweete das

Vor allem ältere Maschinen sprechen keine neuen Protokolle (z. B. OPC-UA). Und dennoch müssen wir verstehen, wie man ihren Zustand überwacht oder bestimmte Messungen interpretiert.

Wenn es einen einfachen Ansatz gäbe, um solche branchenspezifischen Inhalte, die für mehrere Systeme implementiert wurden, zu senden und zu verstehen, wären wir auf dem besten Weg zu einer vernetzten Branche.

Durch praktische Erfahrung und die Zusammenarbeit mit Kunden und Partnern haben wir gelernt, welche Informationen der Schlüssel zum Verständnis von Industriegeräten sind. Beim Versenden von Messdaten zum Beispiel können diese Informationen nur dann interpretiert werden, wenn uns auch die aktuell produzierte Teile- oder Losnummer und die Maschinenidentifikation vorliegen.

Wir begannen, diese Informationen in einer einfachen Nutzlast zu erfassen. Genau wie in dem von mir erwähnten realen Beispiel, in dem Sie dieselben Sätze auf einem Telefon, in einem Brief oder persönlich verwenden können, soll die Nutzlast über verschiedene Protokolle (REST, MQTT, AMQP) gesendet werden.

Nach erfolgreichem Einsatz in einer Produktionsumgebung bei Partnern und Kunden wollen wir gemeinsam mit der Eclipse Community Beispielimplementierungen zum Austausch solcher Payloads entwickeln.

Warum Production Performance Management Protocol (PPMP)?

In den letzten Jahren ist die Nachfrage, der Preisdruck und die Komplexität in der Fertigung spürbar gestiegen. Es muss schneller gehen, flexibler sein und höhere Qualitätsansprüche erfüllen. Optimierung wird in diesem Zusammenhang oft als Production Performance Management (PPM) bezeichnet. Grundlage für diese Optimierung sind Informationen von Maschinen und Geräten zu einem Produkt, wie zum Beispiel:

• Drehmoment und Winkel für einen Anziehvorgang
• Zufluss / Abfluss einer Drosselklappenprüfstation
• Leistungsaufnahme von Spindeln in einem Zerspanprozess

Richtlinien für einen einseitigen Informationsaustausch

• Die Struktur der Daten muss flexibel genug sein, um über mehrere Transportprotokolle übertragen zu werden, um das Rad nicht neu zu erfinden und vorhandene Technologien zu nutzen;
• in jedem Fall ähnlich, um die Verwendung derselben Software zur Interpretation der Daten zu ermöglichen;
• leicht verständlich, um sicherzustellen, dass die Implementierung in einer benutzerdefinierten Umgebung keine Hürde darstellt;
• so einfach wie möglich, um ein meinungsbildendes Framework zu vermeiden;
• und dennoch genügend Informationen für die Anwendungsfälle enthalten, um die funktionalen Anforderungen zu erfüllen.

Heutzutage werden brandneue Maschinen und Software oft mit leistungsstarken Kommunikationsfunktionen ausgeliefert. Für ältere Maschinen, kleinere Fabriken und KMU (kleine und mittlere Unternehmen) kann es eine Herausforderung sein, mit den neu entstehenden komplexen IT-Standards Schritt zu halten. Tatsächlich setzt manchmal die Hardware selbst Grenzen.

Dennoch ist in einer Fertigungsumgebung eine Überwachung am sinnvollsten, wenn keine blinden Flecken vorhanden sind. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, Maschinen und Software zu aktualisieren. Nachrüsten ist eine andere. Für letztere sollte die Hürde möglichst gering sein. Für einen einseitigen Austausch der nötigsten Informationen (Maschinenmeldungen, Messwerte) sollte es jedoch einige Richtlinien geben.

Wir haben entschieden, dass der kleinste gemeinsame Nenner der notwendigen Informationen die Pflichtfelder sind, dass gemeinsame relevante Informationen optional sein sollten. Außerdem sollte es die Möglichkeit geben, Erweiterungspunkte über Metadaten hinzuzufügen.

Branchenvorteile von Eclipse Unide

Eclipse Unide zielt darauf ab, PPM für kleinere Unternehmen erschwinglich zu machen. Daher werden die Kosten und die Komplexität der Datenkommunikation reduziert. Durch Beispielimplementierungen einer einfachen Informationsstruktur (PPMP), die auf Fertigungsumgebungen zugeschnitten ist, möchten wir die Community ermutigen, diese Struktur gemeinsam zu nutzen, zu teilen und weiterzuentwickeln.

PPMP wurde im Rahmen eines PPM-Testbeds in einem mittelständischen Bosch-Werk eingeführt, das mit vielen mittelständischen Unternehmen als Partner und Lieferanten zusammenarbeitet. Dieses Testbed zielt darauf ab, ein Ökosystem zu schaffen, das es KMU und größeren Unternehmen ermöglicht, effizient zusammenzuarbeiten.

PPMP spielt eine wichtige Rolle, indem es die Interoperabilität zwischen verschiedenen Arten von Geräten und Software sicherstellt. Es wurde entwickelt, um Maschinen- und Sensordaten von verschiedenen Geräten zu sammeln und zu aggregieren. Es konzentriert sich auf die Definition von JSON-Payload, die über eine Vielzahl von Transporten (REST, AMQP, MQTT usw.) übertragen werden kann. Die Hauptziele von PPMP sind:

• Um Geräte (domänenübergreifend, z. B. Fertigung oder Energie) zu Zwecken der Datenaggregation und -erfassung zu integrieren
• Um eine sehr leichte und benutzerfreundliche Lösung für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) bereitzustellen

Bosch initiiert einen offenen Standard für Industrie 4.0 und das IoT, von dem Großunternehmen ebenso wie kleine und mittelständische Unternehmen profitieren.

Warum Open Source? Und warum Eclipse Unide?

PPMP erweitert die bestehende Eclipse IoT-Welt, indem es ein einfaches und leichtes Format zum Sammeln von Daten von Industriesensoren und -maschinen bereitstellt. Es konzentriert sich auf die Normalisierung von Zeitreihen und Warnmeldungen. Es kann durch Protokolle wie REST, AMQP und MQTT transportiert werden. Wie PPMP erfordern diese Technologien keine komplexe und teure Middleware, und ihre Systeme verursachen auch keine zusätzlichen Lizenzgebühren.

Eclipse ist eine hervorragende Plattform für die Entwicklung von PPMP-Beispielimplementierungen und die praktische Weiterentwicklung des Formats mit der Community. Tatsächlich könnten diese Bemühungen sogar mit bestehenden Eclipse IoT-Projekten wie Eclipse Hono, Eclipse Paho oder Eclipse Kura zusammengeführt werden. Insgesamt verfügt Eclipse über das perfekte globale IoT-Ökosystem, um dieses Projekt zu starten und von mehreren Community-Mitgliedern zu lernen. Wir können unser Branchen-Know-how für eine nachhaltige und branchenspezifische Entwicklung des IoT-Ökosystems sowie für ein erfolgreiches Eclipse-Unide-Projekt einbringen.

Unseren Schritt hin zu offenen Standards für eine digitale Fabrik belegt auch eine aktuelle Umfrage:55 % der antwortenden Teilnehmer einer Branchenveranstaltung gaben an, dass offene Standards wichtig sind, um Industrie 4.0 umzusetzen.

Nächste Schritte

Das Projekt Eclipse Unide veröffentlicht die aktuelle Version des Production Performance Management Protocol (PPMP) und entwickelt einfache Server-/Client-Implementierungen. Die Implementierungen speichern die Payloads in einer Datenbank und zeigen sie über eine einfache Benutzeroberfläche an. Jeder kann diese Beispiele dann für seine benutzerdefinierten Zustandsüberwachungsanwendungen verwenden.