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TSN und OPC UA: Das deterministische IIoT

Der Netzwerk- und Echtzeit-Spezialist TTTech arbeitet mit Hochdruck daran, seine TSN-Lösung für den breiten Rollout weiter zu optimieren – und verknüpft sie mit ihrer wachsenden IIoT­Plattform. Ein Gespräch mit Georg Kroiss, Business Development Manager Industrial.

Industrial-IoT-Platform Nerve, TTTech Bildquelle: © TTTech

Die Industrial-IoT-Plattform 'Nerve' verbindet ein ­deterministisches Netzwerk mit Edge/Fog Computing.

Herr Kroiss, Sie haben sich in den letzten drei Jahren stark für die Verbreitung von OPC UA TSN eingesetzt, war die Zeit gut investiert?

Georg Kroiss: Definitiv ja! Dank der neuen Field-Level-Communication-Initiative unter dem Dach der OPC Foundation ist jetzt organisatorisch alles auf der Schiene: OPC UA TSN kommt in die Feldebene. Was mich besonders freut: Es sind global betrachtet wirklich alle einflussreichen Unternehmen im Boot – ob aus Asien, den USA oder Europa. Es ist schon beeindruckend zu sehen, dass zu Beginn dieses Jahres in München 90 Teilnehmer aus 38 Unternehmen zum Kick-Off der technischen Arbeitsgruppen der neuen Initiative zusammengekommen sind. Dort wird die ganze Breite von Themen bearbeitet – herstellerunabhängige Geräteprofile, Inter-operabilität, Kommunikation und Konfiguration, funktionale Sicherheit und mehr. Und all das mit der Perspektive, einen globalen herstellerübergreifenden Standard zu schaffen.  

Geht es in einer so großen Gruppe nicht sehr langsam voran? Zu Zeiten der Shapers war die Gruppe klein und schnell…

Georg Kroiss: Wir wollen schließlich alle einen Weltstandard und das Ende des Feldbus-Krieges – da führt an der großen Gruppe kein Weg vorbei! Außerdem sind die Arbeitsgruppen dieser Initiative dabei, sich eine entsprechend agile Organisationsform zu geben, damit die Vorarbeiten der letzten Jahre – auch aus der Shapers-Gruppe – entsprechend Berücksichtigung finden und die neuen Mitglieder effizient auf Schiene gebracht werden können. Dennoch ist es sicher richtig, dass eine Gruppe von an die dreißig führenden Unternehmen aus dem Automatisierungsumfeld mit ihren unterschiedlichen historischen Hintergründen, Ökosystemen und Interessen für manche Kompromisse Zeit brauchen wird. Aber der Druck, schnell Fortschritte zu machen, kommt ja nicht primär aus der Initiative selbst, sondern hauptsächlich vom Markt: Würden Sie es als Kunde akzeptieren, wenn Ihnen ihr Automatisierungslieferant erklärt, Sie sollen auch in Zukunft seine proprietäre Kommunikationslösung einsetzen, weil er sich mit dem herstellerneutralen Weltstandard gerne noch Zeit lässt? 

Georg Kroiss, TTTech Bildquelle: © TTTech

TSN mit der Edge-Com­putertechnik zu koppeln, ­eröff­net ganz neue Möglichkeiten in der Automation.

Sie meinen also, der Wettlauf um die ersten serientauglichen OPC-UA-TSN-Lösungen hat bei den Automatisierern bereits begonnen?

Georg Kroiss: Jedenfalls haben auf der letztjährigen SPS IPC Drives mehrere große Automatisierer bekannt gegeben, dass sie bereits prototypisch Geräte bauen. Manche dieser Geräte sind schon praktisch serienreif, andere noch tatsächliche Prototypen. Der Kern der Kommunikationslösung, nämlich die Verbindung von OPC UA PubSub mit TSN, ist weitestgehend fertig spezifiziert. Auch wenn man immer wieder hört, dass „TSN noch nicht fertig“ sei – de facto sind alle für OPC UA TSN notwendigen Basis-Standards aus der IEEE bereits stabil, und wer hier wirklich auf Nummer Sicher gehen möchte, kann mit FPGAs starten. Was tatsächlich noch vor uns liegt, sind Conformance-Tests und die Zertifizierung zur Sicherstellung der Interoperabilität. Diese Themen müssen für die Gruppe hohe Priorität haben, damit die korrekte und umfassende Umsetzung der Standards gewährleistet ist. Die offenen Punkte halten Automatisierer aber nicht davon ab, mit der Produktentwicklung zu starten. Die Kunden werden rasch erkennen, wer echte Lösungen anbietet und wer auf dem OPC-UA-TSN-Zug nur trittbrettfahren will. 

Was macht TTTech, um bei OPC UA TSN weiterhin die Nase vorne zu haben?

Georg Kroiss: Unserer Erfahrung nach brauchen die Automatisierer in der Praxis nicht nur eine TSN IP für FPGAs oder ASICs, sondern auch das Drumherum – Embedded Software, Referenzhardware, Konfigurationswerkzeuge. Genau dieses Komplettpaket bieten wir an – und zwar ausschließlich mit Standard-Schnittstellen, basierend auf den IEEE-YANG-Modellen und im Falle unserer Referenzimplementierung mit den gängigen Linux APIs. Außerdem können wir auf Projektbasis schon heute eine prototypische OPC-UA-over-TSN-Implementierung anbieten. Diese planen wir im Laufe dieses Jahres als Produkt zu veröffentlichen; unsere bestehende TSN-Lösung inklusive Konfigurationstools werden wir laufend optimieren und erweitern.

Man darf bei TSN nicht vergessen, dass es sich nicht um einen einzelnen, sondern um eine ganze Gruppe von Standards handelt. Diese Standards optimal aufeinander abgestimmt und effizient zu implementieren, ist nicht trivial, das wissen wir aus langjähriger Erfahrung. Ethernet ist außerdem ein lebender Standard und entwickelt sich laufend weiter – sprich, es kommen neue Sub-Standards hinzu. All das übernehmen wir für unsere Automatisierungskunden – die sich damit auf ihre Differenzierungsmerkmale konzentrieren können und zudem schneller am Markt sind. 

Auf der SPS IPC Drives haben Sie angekün-digt, TSN auch tief in ihre eigene Edge/Fog-Computing-Plattform zu integrieren, wie ist das zu verstehen? 

Georg Kroiss: Wir haben uns entschieden, unser Angebot um unsere Industrial-IoT-Plattform Nerve herum auszuweiten. Die Kombination des deterministischen, konvergierten OT/IT-Netzwerks mit Edge/Fog Computing eröffnet ganz neue Möglichkeiten: Beliebige ‚Workloads‘ können wie in einem Datencenter hardwareunabhängig laufen – mit TSN und der entsprechenden Virtualisierungstechnologie ist das künftig auch für Steuerungsaufgaben umsetzbar. 

Passt das – auch vom erforderlichen Know-how her – denn noch zur TTTech? 

Georg Kroiss: Wir haben bei TTTech über viele Jahre Know-how im Bereich der Echtzeit-Virtualisierung aufgebaut. Nicht nur im Industriebereich, sondern auch in unserem Automotive Business, wo wir als ‚TTTech Auto‘ mit MotionWise die führende Sicherheitssoftware-Plattform für autonomes Fahren auf dem Markt haben. Das Know-how aus den unterschiedlichen Branchen fließt in unserem zentralen Entwicklungspool zusammen, den wir auch für unsere Automatisierungslösungen nutzen.  Bei der Virtualisierung haben wir die Erfahrung gemacht, dass es unterschiedliche Welten sind, ob virtuelle Maschinen – wie in Datenzentren üblich – ‚normale‘ Workloads ohne allzu hohe Anforderungen an Echtzeit 
abarbeiten, oder ob man anspruchsvolle Steuerungsaufgaben virtualisiert. 

Was kann TTTech in diesem Bereich heute schon anbieten?

Georg Kroiss: Auf der SPS IPC Drives 2018 haben wir gemeinsam mit unserem Halbleiterpartner Intel bereits zwei Lösungen vorgestellt, die es ermöglichen, rasch Industrie-4.0-Use-Cases umzusetzen und Proof-of-Concepts für zukünftige Funktionalitäten zu realisieren: Das Industrial Edge Insights Kit, mit dem Kunden rasch Zugriff auf Maschinendaten jeglicher Art bekommen und diese visualisieren und analysieren können, und das Real-time Machine Data Kit, das er-laubt, die Daten am Edge auch gleich mit beliebigen Applikationen in Form von Docker Containers oder virtuellen Maschinen weiterzuverarbeiten. 

Und wie geht es bei TTTech hinsichtlich IIoT weiter?

Georg Kroiss: Wir werden die bereits vorgestellten Lö-sungen 2019 laufend erweitern und setzen neue Funktionalitäten mit Schlüsselkunden als Proof-of-Concepts um. Es bleibt also spannend – sowohl mit OPC UA TSN als auch im IIoT!