Så tidigt som i april 2015 rekommenderade referensarkitekturmodellen för Industri 4.0 (RAMI 4.0) endast IEC-standard 62541 OPC Unified Architecture (OPC UA) för implementering e.g kommunikationslagret. I november 2016 publicerade Industri 4.0-Plattformen en checklista för att klassificera och marknadsföra produkter som Industri 4.0 "Basic", "Ready" eller "Full". För att överensstämma med "Industri 4.0-kommunikationskriteriet" kräver även den lägsta kategorin, att produkten kan adresseras via nätverket, via, TCP / UDP eller IP och att integrera, åtminstone, OPC UA-informationsmodellen. Som ett resultat måste varje produkt som annonseras som "Industri 4.0-aktiverad" vara OPC UA-kapabel (antingen integrerad eller via en gateway). Checklistan betonar också OPC UAs informationsmodelleringsegenskaper.

OPC UA är inte bara protokoll - det är en hel del mer

När det gäller informationsmodellering är det ofta många små och medelstora företag som stämplar ut, eftersom de jämför OPC UA med andra protokoll som MQTT och antar att det har begränsningar. Vi hör ofta frågor som "OPC UA kan inte kommunicera direkt med molnet, kan det?"

Först och främst tillhandahåller varje utrustning och maskinproducent redan en implicit informationsmodell med datagränssnitt (via olika protokoll). Människor har lärt sig att anpassa sig till datorns sätt att "tänka" - dokumentera vad bitarna, byte och hex-koder betyder. Den nya världen, som är full av enheter med en serviceorienterad arkitektur (SoA) hjälper människor att förstå "saker" snabbare och lättare, eftersom de erbjuder "tjänster" och beskriver deras underliggande mening. Ämnet SoA är inget nytt i IT-världen. Men nu sträcker sig det hela vägen till "sakerna" själva. Det är här OPC UA kommer in i bilden, och tillhandahåller ett ramverk för industriell driftskompatibilitet. Maskin- och enhetstillverkare beskriver objektorienterad information om sina system och definierar åtkomsträttigheter tillsammans med integrerade säkerhetsfunktioner. Tysklands BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik eller Federal Office for Information Security) publicerade resultaten i sin säkerhetsanalys av OPC UA i april 2016 med mycket positiva vitsord. Detta berodde på att maskinbyggare behåller fullständig kontroll över data, det vill säga att de kan distribuera det på ett målinriktat och kontrollerat sätt, vilket gör det möjligt för dem att delta i ”BigData” applikationer och dataanalys.

För att utbyta data kombinerar OPC UA två mekanismer: - En ”Klient-Servermodell”, där OPC UA-klienter använder de dedikerade tjänsterna på OPC UA-servern. Detta (peer-to-peer)-tillvägagångssätt ger ett säkert och bekräftad informationsutbyte, men med begränsningar vad gäller antalet anslutningar. – Den andra är en ”Publisher-Subscriber modell” där en OPC UA-server gör konfigurerbara delmängder av information tillgänglig för ett antal abonnenter. Denna typ av sändningsmekanism ger en obekräftad "skicka och glöm" -utbyte av information.

OPC UA erbjuder båda mekanismerna, men den viktigaste fördelen är att de är frikopplade från det faktiska protokollet. TCP och HTTPS är tillgängliga för klient-server modell, medan UDP, AMQP och MQTT är tillgängliga för ”Publisher-Subscriber modellen”. Som ett resultat spelar frågan om "OPC UA eller AMQP eller MQTT" inte någon roll. Eftersom den minsta mikrokontrollen kanske inte har tillräckligt med resurser för att implementera ”fullfjädrad” OPC UA, kan enheten erbjuda sina data över MQTT eller AMQP på ett "OPC UA-kompatibelt" sätt vilket gör det enklare att integrera i den andra änden. Nyckeln till att uppnå begreppet Industri 4.0 är när alla kommer överens om en informationsmodell och vad uppgifterna betyder.

Informationsmodeller

OPC UA ger säker dataöverföring via olika och utökbara protokoll. Men vem definierar datans mening? Sammanslutningar som AIM för auto ID-industrin (RFID-läsare, skannrar etc.), VDMA-tekniska grupper för formsprutmaskiner, robotteknik eller vision och 35 andra VDMA-industrier definierar redan sin information i OPC UA-servrar i form av så kallade OPC UA följeslagar-specifikationer. För en utrustningsleverantör betyder det att denna typ av branschstandard inte automatiskt betyder att de blir utbytbara, eftersom varje tillverkare kan erbjuda sina egna specialtjänster utöver standarden. Intelligenta enheter bör definitivt kunna stödja flera informationsmodeller samtidigt - till exempel de dedikerade funktionerna hos en formsprutmaskin, modellerna för energidata eller MES-gränssnitt. För att minska teknikarbetet kommer betydelsen och tillgängligheten av sådana branschspecifika och mångsidiga informationsmodeller att öka snabbt i framtiden. OPC UA kommer inte direkt öka försäljningen av en produkt, men att inte stödja OPC UA-standarden kommer definitivt att minska den avsevärt

SoA

De flesta av de branschspecifika informationsmodeller som hittills utvecklats bygger inte längre på utbyte av bit / byteegenskaper, utan snarare på SoA-tjänster med komplexa parametrar. En OPC UA-klient som inte stöder några metoder för detta ändamål eller komplexa parametrar kommer att bli alltmer hindrat i sin kommunikation med OPC UA-servrar. En RFID-läsare erbjuder inga bitar för att aktivera ett läs / skriv-kommando, utan använder istället metoder som kan läsas av människor: ReadTag, WriteTag och KillTag, bland annat. OPC UA är idealisk för SoA-implementering, vilket är anledningen till den tyska kommissionen för elektriska, elektroniska och informationsteknologier (DKE) listar OPC UA som den enda SoA-lösningen

”Service-to-Service”

OPC UA erbjuder skalbarhet från sensorn till företagets IT-nivå vilket ger en betydande inverkan på automationspyramiden. Medan denna pyramid kommer att fortsätta att existera för fabrikens organisationsstruktur, går OPC UA förbi denna kommunikationspyramid helt. Enheterna kan leverera data, antingen direkt eller parallellt, till PLC, MES, ERP-systemet eller till molnivån. Här ser leverantörer möjligheter till nya affärsmodeller. Till exempel kan tillverkare fakturera för sin streckkod eller RFID-läsare per antal läsningar medan data som läses eller skannas aldrig lämnar fabriken.

Chipbaserad OPC UA

OPC UA fortsätter att integreras i allt mindre enheter och sensorer. Dagens minsta OPC UA-programvarulösningar för industrin med begränsad (men läsbar) funktionalitet kräver bara 35 KB RAM och 240 KB flashminne. Nu när de första chipen med integrerad OPC UA har nått marknaden, kan OPC UA göra ytterligare intåg i sensorns värld. Som ett resultat sträcker sig OPC UA-applikationer redan från kärnområdet för automatisering till andra områden som industriella köksapparater.