Schnittstellenstandard

Umati wird auf der EMO Hannover 2019 konkret

| Autor: Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Ein Schnittstellenstandard wird die Digitalisierung im Werkzeugmaschinenbereich zukünftig deutlich vereinfachen. Auf der EMO in Hannover wird die erste konkrete OPC UA Companion Specification auf Basis eines realistischen Parametersatzes präsentiert.

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Bosch Rexroth verbindet reale Komponenten und Systeme durchgängig mit Software zu kompletten Lösungen.
Bosch Rexroth verbindet reale Komponenten und Systeme durchgängig mit Software zu kompletten Lösungen.
(Bild: Bosch Rexroth)

Eine globale Vernetzung im Sinn von Industrie 4.0 gelingt dann, wenn der Datenaustausch über die gesamte Prozesskette über standardisierte Schnittstellen erfolgt. Mit der neuen Marke Umati erarbeitet der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW) einen solchen Standard für eine offene Schnittstelle zur Anbindung von Werkzeugmaschinen an übergeordnete IT-Systeme, mit der die Digitalisierung deutlich vereinfacht wird und die Potenziale der modernen Produktionsumgebungen auch für den Mittelstand erschlossen werden. Auf der EMO Hannover 2019 soll dies mit einem komplexen Showcase demonstriert werden.

Am Umati-Stand in Halle 9 erwartet die Besucher ein Showcase mit etwa 100 beteiligten nationalen und internationalen Firmen, die Vorstellung der laufenden Aktivitäten sowie die Präsentation des international abgestimmten Entwurfes der Companion Specification.

Mit der auf OPC UA basierenden Schnittstelle Umati (Universal Machine Tool Interface) will der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW) erreichen, dass Daten durch eine offene, standardisierte Anbindung aus Maschinen geleitet werden, die mit unterschiedlichen Steuerungen ausgestattet sind - vergleichbar mit einem USB-Stick. „Es geht darum, etwas zu schaffen, das die Computerindustrie längst hat“, macht Dr. Heinz-Jürgen Prokop, Vorsitzender des VDW, deutlich.

Erfüllung vielseitiger Kundenwünsche möglich

Für Maschinenbauer gehört die Digitalisierung längst zum täglichen Business. Und so formulieren die Unternehmen auch ihre Vorstellungen für den praktischen Einsatz und somit die Erwartungen an Umati. „Derzeit konzentrieren wir uns bei Profiroll auf die Analyse von Maschinendaten, um immer engere Toleranzen prozesssicher zu erreichen. So ist in den letzten Jahren eine Härtekompensation entwickelt worden, die Schwankungen im eingehenden Material prozessseitig ausregelt – wenn man so will eine intelligente Maschine. Eine groß angelegte Verarbeitung von Maschinenzustandsdaten erfolgt bei uns noch nicht. Entsprechend haben wir zunächst anderweitig im VDW an der Erarbeitung des Umati-Standards mitgewirkt, da die Ressourcen zur Softwareentwicklung im Haus begrenzt sind“, sagt Dr. Stephan Kohlsmann, Geschäftsführer der Profiroll Technologies GmbH aus Bad Düben. „Unsere Kunden wünschen zunehmend Informationen zum Zustand der Maschinen, erreichten Stückzahlen und auch teilespezifische Daten. Wir Hersteller von Werkzeugmaschinen wissen, welche Informationen für einen Betreiber von Interesse sind, und sind damit prädestiniert, einen Standard zu definieren und mit den Steuerungsherstellern zu vereinbaren. Somit kann in Zukunft der Betreiber von unterschiedlichsten Werkzeugmaschinen erwarten, die notwendigen Daten in einem einheitlichen Kontext, in einem einheitlichen Takt und in einem einheitlichen Datenformat zur Verfügung gestellt zu bekommen. Das ist ein Riesenfortschritt, weil er sich nur noch mit der für ihn spezifischen, ebenfalls standardisierten Speicherung und Verarbeitung der Daten kümmern muss“, erklärt er weiter.

Zu den Einsparpotenzialen und Optimierungen, die durch einen einheitlichen Schnittstellenstandard realisiert werden können, sagt Kohlsmann: „Heute erhalten wir Maschinenhersteller von jedem Kunden in einem Lastenheft eine spezifische Anforderung zur Bereitstellung von für ihn wichtigen Daten in einem Format, das er sich ausgedacht hat. Das begründet projektspezifische zeit- und kostenintensive ingenieurtechnische Bearbeitung und Anpassung von Software. Der Standard Umati macht eine Erfüllung der vielseitigen Kundenwünsche überhaupt erst möglich. Das ist im Maschinenbau ein revolutionäres Projekt und vergleichbar mit dem neuen mobilen, vereinheitlichten Übertragungsstand 5G, durch den Entwicklungen wie ‚Autonomes Fahren‘, Augmented und Virtual Reality oder Echtzeitanwendungen Einzug in den Alltag finden.“

Grundlage für dynamische, zukünftige Geschäftsmodelle

Auch bei der Samag Saalfelder Werkzeugmaschinen GmbH hat das Thema Digitalisierung sowohl im Umfeld der Serienfertigung Automotive als Anlagenbetreiber als auch im Segment Machine Tools besondere Bedeutung. „Basis für IoT oder Industrie 4.0 ist einerseits die Kenntnis der produzierten Daten und deren Bedeutung während der Lebenszeit eines Systems sowie die Nutzung einer gemeinsamen Sprache, damit alle Elemente eines Systems sich letztendlich verstehen. Samag Machine Tools schafft durch die enge Zusammenarbeit mit den Entwicklungsabteilungen der Premiumlieferanten die Voraussetzungen“, sagt Samag-Geschäftsführer Roland Emig.

„Durch einen optimierten, abgesicherten und standardisierten Datenzugang zu den Planungs- und/oder Steuerungssystemen sind unter anderem eine optimierte Auslastung von Maschinen und Anlagen, eine Vermeidung ungeplanter Stillstandszeiten sowie die optimierte Planung von Verfügbarkeiten und Kapazitäten umzusetzen“, so Emig weiter. Ergänzend dazu sei die gemeinsame Vorgehensweise Grundlage für dynamische, zukünftige Geschäftsmodelle, wie Pay-per-Use, Predictive Maintenance, Smart Monitoring, Smart Data Services und Capacity-on-Demand.

„Grundsätzlich bestehen zudem deutliche Potenziale für die Erleichterung der Exporte durch eine sofortige Implementierung der Maschinen und Anlagen in bestehende Organisationsstrukturen ohne nationale Anpassungen. Dazu kommt die Reduzierung der Variantenvielfalt, die Möglichkeit, konzentriertes Expertenwissen im Unternehmen absichern zu können, die Release-Sicherheit und die Datensicherheit“, unterstreicht Emig.

Technische Grundlagen für globalen Standard

Grundlage der entstehenden Spezifikation ist OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) – ein Datenaustauschstandard für eine hersteller- und plattformunabhängige industrielle Kommunikation. „Der Standard liefert gleichzeitig ein Datenmodell und eine Kommunikationsstruktur, um Parameter und Semantik in standardisierter, offener Form zu implementieren. Deshalb findet er rasante Verbreitung, gerade im Maschinen- und Anlagenbau“, erläutert Dr. Alexander Broos, Leiter Forschung und Technik beim VDW, die technische Basis. Denn die Implementierung ist vergleichsweise einfach, da Entwicklungspakete genutzt werden können, um einen sogenannten OPC-UA-Server zu konfigurieren und diesen individuell anzupassen. (Siehe dazu auch das Interview mit Dr. Broos Seite S68.)

Eine wichtige Rolle spielen dabei einheitlich definierte Parameter, die in Form in einer OPC UA Companion Specification beschrieben und veröffentlicht werden. Träger der Standards ist die OPC Foundation, die die Veröffentlichung und Verbreitung von OPC-UA-Standards unterstützt. Somit ist auch die OPC Foundation, ein Industriekonsortium, welches die Standards für die offene Konnektivität von industriellen Automatisierungsgeräten und -systemen erstellt und aufrechterhält, ein wichtiger Partner. Der VDW ist seit Juni 2018 Mitglied.

Standardschnittstelle findet internationalen Zuspruch

Ende März verkündete der VDW, dass man mit den Arbeiten zu Umati ein gutes Stück vorangekommen sei. „Nicht nur, dass unsere neu gegründete OPC UA Joint Working Group (JWG) Mitte Februar die Arbeit aufgenommen hat, es ist auch gelungen, zwei weitere namhafte Steuerungshersteller für die Mitarbeit zu gewinnen: B&R Automation aus Österreich und Mitsubishi Electric aus Japan“, sagt Broos. Außerdem wird Umati von Beckhoff, Bosch Rexroth, Fanuc, Heidenhain und Siemens aus der Steuerungswelt unterstützt. „Damit haben wir alle wichtigen Anbieter von CNC-Steuerungen für Werkzeugmaschinen bei Umati mit an Bord“, so Götz Görisch, Umati-Projektleiter im VDW.

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Für die Steuerungshersteller ist die Beteiligung und Unterstützung wichtig. So sagt Peter Berens, Leiter Business Development CNC-Systeme bei der Bosch Rexroth AG in Lohr am Main: „Die vom VDW initiierte Standardisierung auf Basis des anerkannten Industriestandards OPC UA wird von Bosch Rexroth ausdrücklich begrüßt und unterstützt. Wir wirken aktiv an der Gestaltung mit und integrieren Umati in das CNC-System MTX.“ Die Internationalisierung auf der Basis von OPC UA hat Umati ebenfalls einen Schub versetzt. Michael Marzluff, Senior Advisor and Global Key Account CNC bei Mitsubishi Electric Europe in Ratingen, bekräftigt: „Nachdem sich der VDW mit seinem auf OPC UA basierenden Standardisierungsansatz Umati international aufgestellt hat, beteiligt sich Mitsubishi Electric sehr gerne an dieser Initiative.“ Und Uwe-Armin Ruttkamp, Leiter Machine Tool Systems, Siemens AG in Erlangen, betont: „Für uns ist Umati wichtig, weil es eine inhaltliche Definition typischer Anwendungsfälle in der Werkzeugmaschinenindustrie darstellt und gleichzeitig die Offenheit und Flexibilität unseres Angebots anwendet.“

Digitalisierung ist ein Kernthema der EMO

Mittlerweile haben sich 130 Teilnehmer aus 60 Firmen in zwölf Ländern für die Mitarbeit in der JWG registriert.

Die Steuerungshersteller sind bereit. Henning Rausch, zuständig für die CNC-Applikationen bei Beckhoff Automation in Verl, wirbt bei seinen Kunden für Umati: „Wir weisen unsere Kunden aus dem Werkzeugmaschinenumfeld auf Umati und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten hin. Deshalb beteiligt sich Beckhoff an der Livedemo auf der EMO Hannover mit mehreren über die Umati-Schnittstelle verbundenen Maschinen. Auch auf dem Beckhoff-Messestand werden wir das Thema gezielt präsentieren.“

Die wachsende Bedeutung der Digitalisierung ist ein Kernthema der EMO Hannover 2019. So bietet der Ausstellungsbereich „IoT in der Produktion“ den gesamten Überblick zu zentralen Aspekten der Digitalisierung wie Industrial Security, Data Analytics, Industrial Cloud Services, Process Monitoring, Predictive Maintenance, KI und Machine Learning sowie Big-Data-Management.

* Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde ist Fachredakteurin in 99094 Erfurt, Tel. (03 61) 78 94 46 95, info@bose-munde.de, www.bose-munde.de

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