Ein Kommunikationsstandard für alle

2016 hat AIM-D in Kooperation mit der OPC Foundation einen neuen Kommunikationsstandard für AutoID-Geräte herausgebracht. Auf der letzten SPS IPC Drives in Nürnberg zeigte sich, das dieser Standard von vielen Geräteherstellern über das gesamte AutoID-Spektrum angenommen wird.

Der AIM Arbeitskreis Systemintegration entschloss sich – motiviert von Siemens und Harting – im Jahr 2014 für die Definition eines neuen, zukunftsträchtigen technologie- und herstellerunabhängigen Kommunikationsstandard für die AutoID-Branche. Bisher galt, dass viele Geräte über proprietäre Schnittstellen kommunizierten. Zudem galten für unterschiedliche Technologien oft unterschiedliche Kommunikationsstandards.

AutoID ist die Basistechnologie für Industrie 4.0.

Behälter, Leiterplatten, Automobilkarossen, Krankenhausbetten und vieles mehr sind dank AutoID-Technologie heute automatisch zu identifizieren. Und dies in der Regel komplett passiv ohne Wartungsarbeiten am Objekt. Ein wichtiger Baustein um die Automatisierungstechnik generell voran zu treiben. Mit UHF RFID (auch Rain RFID genannt) erhält das Objekt selbst noch ein Gedächtnis. Informationen wie das Fertigungsdatum und die Firmware Version einer Leiterplatte können direkt, in diesem Beispiel an der Leiterplatte abgespeichert werden. Ohne Stromzufuhr, drahtlos abrufbar oder aktualisierungsfähig.

Die AutoID-Technologie ist heute ein selbstverständliches Werkzeug um eine Gesamtlösung, ein automatisch arbeitendes Lagerlogistikzentrum, zu realisieren. Kommunikationsbarrieren sind unerwünscht. Welche AutoID-Technologie für welchen Zweck eingesetzt wird, soll ebenfalls der Anwendungsfall entscheiden und nicht die Kommunikationsschnittelle vom AutoID-Gerät. Zudem werden klassische Kommunikationsstrukturen aufgebrochen. Ein RFID-Reader kommuniziert heute direkt mit einem ERP-System wie auch mit einer SPS an der Produktionsstraße.

Motiviert von diesen Ideen und Anforderungen entschloss sich der AIM Arbeitskreis eine Kommunikationsschnittstelle auf Basis von OPC UA zu definieren. OPC UA ist einer der Standards für die Realisierung von modernen Kommunikationsarchitekturen und wird auch in den RAMI-Spezifikationen der Bundesregierung zum Thema Industrie 4.0 gelistet. Zudem wird OPC UA bereits von vielen SPS‘en und Softwaresystemen unterstützt. Eine Kommunikation zur Maschine, wie auch zum Datenbanksystem in der Cloud, ist so einfach zu realisieren.

Dank objektorientierter Struktur eignete sich OPC UA sehr gut um einen gemeinsamen Kommunikationsstandard für die verschiedensten AutoID-Technologien zu entwickeln. Gemeinsamkeiten, wie eine Scan Methode für die einfache Erkennung einer ID können so in übergeordneten Klassen definiert werden.

Sicherheit gleich eingebaut.

Kommunikationssicherheit ist zudem ein wichtiges Thema. Isolierte Kommunikationssysteme gibt es auch in der Fertigung oder Logistik immer seltener. Wie bereits geschrieben, ist die vertikale wie horizontale Integration auch von AutoID-Systemen heute entscheidend, um eine Gesamtlösung entstehen zu lassen. OPC UA bietet integriert bereits diverse Sicherheitsmechanismen. Dies wurde auch vom dt. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) getestet. Das BSI hat bestätigt, dass OPC UA bereits integral Mechanismen zur Umsetzung einer sicheren Datenkommunikation anbietet. Für AutoID-Systeme ist dieser Aspekt nicht zu vernachlässigen. Schließlich arbeiten auf Grundlage der vom AutoID-System kommunizierten Daten komplette Maschinen und Prozesse weitestgehend autonom.

Das Thema Sicherheit, nicht nur von Seiten der Kommunikation zur SPS oder Rechnersystem, haben die Mitglieder vom AIM Verband generell als wichtig erachtet. AIM Deutschland hat daher im Jahr 2018 einen eigenen Arbeitskreis „AutoID & Security“ gegründet. Dieser Arbeitskreis erarbeitet Handlungsempfehlungen wie die AutoID-Technik sicher zu verwenden ist. 2016 stellte AIM Deutschland die neue OPC Unified Architecture for AutoID Companion Specification auf der Hannover Messe vor. Die ersten am Markt verfügbaren Rain RFID-Geräte von Siemens und Harting wurden in einer Demoapplikation auf dem Messestand der OPC-Foundation vorgeführt. Eine direkte Kommunikation, zum Beispiel bis in die Microsoft Azure Cloud ist kein Problem. Die Schnittstellenspezifikation ist für alle frei auf Anfrage verfügbar. So können alle SPS- und Backend-Systeme diese Schnittstelle direkt integrieren.

Selbstverständlich unterscheiden sich die AutoID-Geräte der einzelnen Hersteller auch weiterhin. Differenzierungsmöglichkeiten weisen die Geräte genügend auf. Lediglich der Datenaustausch ist vereinheitlicht. Dies vereinfacht die Einbindung der AutoID-Technologie. Dank „inbuild security“ erhöht sich, bei richtiger Anwendung, die Sicherheit der Kommunikation. Das beschleunigt den Ausbau der Automatisierung hin zu Industrie 4.0.