Bereits seit längerem ist im Markt der Cloud-Provider große Bewegung: Eine Vielzahl von Anbietern drängt in den Markt – mit eigenen Infrastruktur- oder Plattformlösungen aber auch Cloud-Diensten für Maschinen und Anlagen. Mehr und mehr lässt sich eine Segmentierung des Marktes beobachten: Zunehmend bieten ebenso Unternehmen des Maschinenbaus und Komponentenhersteller eigene Cloud-basierte Systeme und Dienste an. Diese setzen teils voraus, dass Komponenten- oder Maschinendaten oder gar Zugriff auf Maschinenfunktionen dem jeweiligen Hersteller zur Erbringung des Dienstes geeignet zur Verfügung stehen. 

DIN SPEC 92222: ein Referenzmodell

Notwendig wird nun zusehends eine Konsensbildung für die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen Feldgeräten und den Cloud-Systemen. Diese Konsensbildung wird im Folgenden als ‚Industrielle Cloud Federation‘ bezeichnet. 

Die Industrielle Cloud Federation umfasst aus technischer Sicht zum einen die Kommunikation von Feld- beziehungsweise Edge-Komponenten in die Cloud eines Anlagenbetreibers sowie auch in die Gegenrichtung. Zum anderen beschreibt die Industrielle Cloud Federation aber auch die unternehmensübergreifende Kommunikation zwischen unterschiedlichen Cloud-Systemen (technologisch) beziehungsweise durch unterschiedliche Unternehmen kontrollierte und/oder betriebene Cloud-Systeme (organisatorisch).

Um eine breite Akzeptanz der Industriellen Cloud Federation zu erreichen, ist es notwendig, mit einer möglichst breiten Anwender- und Nutzerbasis einen gemeinsamen Standard für die Interoperabilität zu definieren. Daher hat Expleo gemeinsam mit Kunden und Partnern die Erarbeitung einer neuen DIN SPEC 92222 für ein ‚Referenzmodell für die Industrielle Cloud Federation‘ initiiert. Hierbei besteht ein Teil der Komplexität darin, einen gemeinsamen Konsens unterschiedlicher Stakeholder – Anlagenbetreiber, Komponentenhersteller, Maschinen- und Anlagenbauer, Anbieter von Smart Applications, Anbieter von Cloud-Infrastruktur und Cloud-Plattformen – zu erarbeiten und dabei die für diese Interessensgruppen wesentlichen Fragen zu beantworten.

Die DIN SPEC 92222: Sie soll eine ganze Reihe von Fragen für die jeweiligen Interessensgruppen beantworten.

© Expleo

Eine schnelle Bereitstellung des Standards für die Öffentlichkeit ist notwendig, um datengetriebene Anwendungen und innovative neue Geschäftsmodelle kosteneffizient umsetzen zu können und für alle beteiligten Stakeholder Investitionssicherheit zu ermöglichen. Daher wurde ein agiler Normungsansatz in Form einer DIN SPEC gewählt.

An der Entwicklung der DIN SPEC beteiligen sich aktuell 29 Institutionen: 22 Unternehmen – Branchengrößen und mittelständische Unternehmen aus allen genannten Stakeholder-Gruppen, vier Vereine beziehungsweise Verbände sowie drei Forschungsinstitute der Fraunhofer Gesellschaft. Um die ehrgeizigen Ziele zu erreichen, werden dabei insbesondere 

• konkrete Anwendungsfälle der Teilnehmer des Workshops gesammelt und priorisiert, die im Zusammenhang mit der Industriellen Cloud Federation stehen, 
• der Standardisierungsbedarf zur Realisierung ermittelt, 
• die Lösungsmuster für die Umsetzung definiert 
• und die Inhalte des Standards evaluiert.

Die Rolle von OPC UA

Im Zuge der Aktivitäten der DIN SPEC 92222 wird besonderes Augenmerk auf die Minimierung der Zahl der einzu­setzenden Technologien, Normen und Standards gelegt. Die DIN SPEC 92222 fokussiert dabei ausschließlich auf den Bereich Industrie 4.0 – Fertigung, Pro­duktion, Maschinen- und Anlagenbau – und wird sich in die existierende Normlandschaft und Empfehlungen entsprechender Gremien einbinden. 

In diesem Zusammenhang stellt OPC UA einen vielversprechenden Ausgangspunkt für Industrie 4.0 dar – nicht zuletzt, da OPC UA von der Plattform Industrie 4.0 empfohlen und für Industrie-4.0-Komponenten als Voraussetzung definiert wurde. Im Zuge der Arbeiten an der DIN SPEC 92222 wurde der OPC-UA-Standard hinsichtlich seiner Eignung für die Industrielle Cloud Federation intensiv untersucht. Einer der wesentlichen Erkenntnisse: Telemetrie – die Übertragung von Messwerten in eine Cloud – wird innerhalb des OPC-UA-Standards bereits in einem für die Industrielle Cloud Federation soliden Reifegrad behandelt. Im Rahmen der DIN SPEC 92222 gilt es nun darüber hinaus, Aspekte, wie beispielsweise das Routing von Daten über Cloud-Systeme hinweg, näher zu betrachten. Anders ist die Situation bei Funktionalitäten, welche über die Telemetrie hinausgehen, wie etwa der Zugriff aus der Cloud für die Abfrage des OPC-UA-Informationsmodells oder der Aufruf von Methoden. Hier liegt ein Standardisierungsbedarf für die industrielle Cloud Federation vor.

OPC UA ist unabhängig von einem konkreten Transportprotokoll und lässt sich daher auf Basis unterschiedlicher Protokolle – TCP, MQTT oder AMQP – nutzen. In dem Standard wird ferner evaluiert und definiert, welche Transportprotokolle für welchen Anwendungsfall eingesetzt werden sollten.

Das LNI 4.0 Cloud Testbed

Um die Praxistauglichkeit der DIN SPEC 92222 zu gewährleisten, wurde in Zusammenarbeit mit dem Labs Network Industrie 4.0 das Testbed ‚Cloud2Cloud‘ initiiert. Hier erproben diverse Partner konkrete Anwendungsfälle des Mittelstandes in einem vorwettbewerblichen Umfeld, um den neuen Standard sowie damit verbundene Rahmenbedingungen kostengünstig und risikoarm in der Praxis umzusetzen.

Die DIN SPEC 92222 wird voraussichtlich im 1. Quartal 2019 veröffentlicht und kostenfrei beim Beuth Verlag zum Download zur Verfügung stehen.

Autoren:
Filiz Elmas ist Projektkoordinatorin Digitale Technologien, Abteilung Digitale Technologien bei DIN;
Dr. Christoph Legat ist Software Professional bei der Expleo in Deutschland.