Kognitive Produktion

Warum Datentransport nicht der Kern von OPC UA ist

Erich Barnstedt von Microsoft sagte kürzlich: „A few years ago, people said ‘Data is the new oil’ – I tend to disagree. It’s the data model that is the most important choice!” Und er hat Recht: Daten sind wertlos ohne Kontext und in komplexen Maschinen kennt selbst der Bediener nicht die Bedeutung von jeder Variable. Darum müssen alle Daten eingebettet sein in eine maschinen- und menschenlesbare Struktur. Genau das liefert OPC UA. Zumindest in der Theorie. 

Wtf ist Semantik?

Wie die Menschen über Sprache, bspw. Deutsch, Informationen übertragen, tun das auch Maschinen. Der Kern von OPC UA spezifiziert mit seinem Datenmodell (auch Meta-Model genannt) etwas, das die selbe Funktion erfüllt wie Grammatik für Sprache. Das unten stehende (unvollständige) Klassendiagramm zeigt die Basis dieses Meta-Modells, nämlich die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der einzelnen NodeClasses.

Alle Knoten in OPC UA gehören zu einer der acht NodeClasses. NodeClasses legen die abstrakte Struktur fest.

Um aber bedeutungsvolle Kommunikation zu ermöglichen, fehlen natürlich noch Vokabularien für die Beschreibung von Dingen. Diese Vokabularien heißen in der OPC UA-Welt „Companion Specifications“: Sie werden in mühseliger Kleinteiligkeit von der OPC Foundation und Standardisierungsorganisationen, trotz Internationalisierungsbemühungen – vor allem aus Deutschland – erarbeitet. Das Ergebnis sind abstrakte Beschreibungen von Komponenten, Anlagen und Maschinen auf Typenebene (ObjectTypes, VariableTypes, etc). Die Hoffnung dahinter ist, dass diese Vokabularien auf Anlagen instanziiert werden, um über den Austausch von Daten (Syntax, Zeichen) auch Informationen (Semantik, Bedeutung) auszutauschen. Zwei Maschinen, die wissen, wie sie sich gegenseitig nach ihrem Belegungszustand fragen müssen, könnten ihre Arbeit ohne menschliches Zutun koordinieren. Die Semantik schafft also die Grundlage für selbst organisierende und optimierende Produktion. 

Modelliert wurde schon immer

Die Modellierung von Objekten (auch industriellen Anlagen) ist nicht neu. UML-Diagramme in der Softwareentwicklung, SysML im Systems Engineering und Ontologien für alles andere gibt es schon lange. Zwar unterscheiden sich diese Meta-Modelle in ihrer Ausdrucksstärke, aber eigentlich braucht es keine zusätzliche Modellierungssprache für die Industrie. 

Weshalb OPC UA unverzichtbar ist, ist die enge Verzahnung von Modellierung und Kommunikation (siehe “Datenfluss in der Fabrik? OPC UA!“) – die Verheiratung von Datenfluss und standardisierten Modellen. Deshalb gilt der Titel dieses Eintrags auch andersrum: Auch Modellierung ist nicht DER Kern von OPC UA. Die Einzigartigkeit dieses Standards liegt in der Verbindung dieser zwei Aspekte, die nur gemeinsam syntaktische (Übertragung) und semantische Interoperabilität ermöglichen, die die digitale Produktion benötigt. 

Dieser Beitrag ist ein Teil der Serie zu OPC UA auf dem Blog Kognitive Produktion des Fraunhofer IWU.

Titelbild + Beitragsbild:  © Fraunhofer IWU, angepasst nach OPC 10000-3

Arno Weiß

Arno Weiß, M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Abteilung "Digitalisierung in der Produktion"

Fraunhofer IWU
Reichenhainer Str. 88
09126 Chemnitz

Telefon: +49 371 5397-1377
E-Mail: arno.weiss@iwu.fraunhofer.de

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