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Artikel und Hintergründe zum Thema

OPC UA oder DDS?

Thomas J. Burke, Dr. Stan Schneider | Meinrad Happacher,

Das Gerangel um die Kommunikations-Standards

Die Plattform Industrie 4.0 und das Industrial Internet Consortium wollen nun an einem Strang ziehen. Die Plattform favorisiert allerdings OPC UA, das IIC steht für DDS. Thomas Burke und Dr. Stan Schneider, Vertreter der beiden Standards, beschreiben den Weg einer Einigung.

© Fotolia / Hainichfoto, Rainer Plendl

Das Industrielle Internet der Dinge (IIoT) wird die industrielle Landschaft in einem breiten Spektrum von Branchen neu gestalten. Während diese Vielfalt große Chancen eröffnet, bringt sie aber auch erhebliche, branchenweite Interoperabilitätsprobleme mit sich. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, haben die Object Management Group (OMG) und die OPC Foundation eine gemeinschaftliche Strategie für die Märkte und die technische Interoperabilität entwickelt. Die Strategie kombiniert die beiden führenden IIoT-Connectivity-Standards: OPC Unified Architecture (OPC UA) und Data Distribution Service (DDS). Die Strategie wird untermauert durch Erklärungen der OMG und OPC Foundation, der Plattform Industrie 4.0 und des Industrial Internet Consortium, den führenden DDS-Anbietern (RTI, Prismtech und Twin Oaks), führender OPC-UA-Anbieter (Unified Automation, Ascolabs und Matrikon) sowie von Unternehmen wie GE, Siemens, Honeywell, National Instruments und SAP.

Thomas J. Burke ist President und Executive Director der OPC Foundation. Er gründete 1995 die OPC Foundation.

© OPC Foundation

Interoperabilität und Konnektivität sind entscheidend für den Aufstieg des industriellen IoT. Die beiden Organisationen räumen mit dem gemeinsamen Ansatz nun alle Hindernisse für die Adaptierung des IIoT aus dem Weg. Mit dem IIoT entsteht eine neue Welt der Informationsintegration und Konnektivität. Sowohl die OPC Foundation (mit OPC UA) als auch die OMG (mit DDS) liefern wichtige Standards zur Sicherstellung dieser Konnektivität. Beide sind der Informationsintegration und Interoperabilität verpflichtet. Diese Zusammenarbeit stellt die komplette Infrastruktur und Lösung bereit, die es Herstellern und End-anwendern ermöglicht, die notwendige vollständige Konnektivität und Integra-tion von Informationen zu erreichen.

Die gemeinsame Strategie beschreibt die DDS- und OPC-UA-Standards als weitgehend komplementär und kompatibel und beide Technologien als entscheidend für die Zukunft des IIoT. Mit dieser Aussage wollen beide Industrie-Organisationen am Markt Verwirrung und Unsicherheit bei den Endanwendern beseitigen, was zu einer breiteren und schnelleren Markteinführung beider Standards führen wird. Die Ankündigung stellt klar, wo und wie die Technologien für die verschiedenen Anwendungsszenarien einsetzbar sind. Sie zeigt technische Initiativen zur Entwicklung zukünftiger interoperabler Schnittstellen auf und bietet daneben Leitlinien für die Applikationen, die heute einen Weg in die 'interconnected future', die vernetzte Zukunft, wählen müssen.

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Die Standards

OPC UA ist eine industrielle Kommunikationsarchitektur für Plattform-unabhängige, hochperformante, sichere, zuverlässige und semantische Interoperabilität zwischen Sensoren, Feldgeräten, Steuerungen und Anwendungen auf Shopfloor-Ebene in Echtzeit sowie zwischen der Shopfloor- und der Unternehmens-IT-Cloud. Derzeit ist OPC UA in der Automatisierung weit verbreitet und findet in den Einsatzgebieten Fertigung, Prozesssteuerung und Energietechnik Verwendung.

DDS bietet sicheres, Plattform-unabhängiges Echtzeit-Data-Sharing über jede Art von Netzwerk. DDS ermöglicht es Applikationen, Anwendungsdaten mit einem kontrollierten 'Quality of Service' (QoS) wie Leistung, Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Sicherheit zu definieren und zu teilen. Schlüsselanwendungen des Standards sind in der Medizin-, Transport-, Energie- und Verteidigungstechnik verbreitet.

Dr. Stan Schneider ist CEO der RealTime Innovations (RTI), eines Industrial-IoT-Konnektivität-Anbieters. Er gehört dem IIC-Lenkungsausschuss und den Beiräten der 'Smart Industry' und des 'IoT Solutions World Congress' an.

© OMG

Heute gibt es nur wenige Überschneidungen zwischen DDS und OPC UA in den Applikationen. Selbst wenn diese im gleichen Markt (zum Beispiel im Energie-Sektor) verwendet werden, so sind die Anwendungsfälle recht unterschiedlich. OPC UA bietet Client-Server-Interaktion zwischen Komponenten wie Geräten oder Applikationen. DDS ist ein Datenzentrischer 'Bus' für die Integration und Peer-to-Peer-Datenverteilung. Mit zunehmender Verbreitung ist zu erwarten, dass beide Technologien häufiger in gemeinsamen Märkten und gemeinsamen Systemen zu finden sind. Da jedoch die fokussierten Anwendungen und die Ansätze für DDS und OPC UA unterschiedlich sind, werden die meisten Applikationen deutlich besser mit dem einen oder anderen Standard umzusetzen sein.

Im Allgemeinen sollen beide Technologien ihren Fokus beibehalten. Die Konsequenz ist nicht die Ausgrenzung der Technologie-Ansätze; vielmehr ist diese Fokussierung eine praktische Entscheidung, um sicherzustellen, dass die Technologien die jeweiligen primären Anwendungsfälle optimal abdecken. Die Organisationen kooperieren, um alle industriellen Applikationen und Anwendungsfälle abzudecken, während gleichzeitig der Fortschritt der aktuellen Technologie ermöglicht wird.

Technologie-Kombinationen

Der OPC-UA-/DDS-Gateway-Ansatz stellt die Verbindung relativ unabhängiger Subsysteme dar. Vernetzte Systeme tauschen Informationen über einen Gateway-Host oder die Server-Software aus.

© OPC Foundation, OMG

Die OMG und OPC Foundation arbeiten gemeinsam an der Integration und haben zwei Möglichkeiten entwickelt, um die Technologien zu kombinieren. Zunächst wird ein OPC-UA-/DDS-Gateway unabhängigen Implementierungen die Zusammenarbeit ermöglichen. Weiterhin werden OPC-UA-DDS-Profile integrierte Anwendungsfälle ermöglichen. Erste Arbeiten für beide Ansätze laufen bei beiden Normungsorganisationen.

Das zweite Konzept zeigt, wie das OPC-UA-DDS-Profil innerhalb von OPC-UA-Anwendungen eine engere Verknüpfung von DDS als Publish-Subscribe-Transport erlaubt und wie auf OPC-UA-Systeme von einem DDS-Datenbus zugegriffen werden kann.

© OPC Foundation, OMG

Langfristig sichert diese Zusammenarbeit die Investitionen der Anwender, unabhängig von der gewählten Technologie. Applikationsdesigner sollten einfach mit dem beginnen können, was am meisten Sinn im jeweiligen Anwendungsfall macht. Durch die Kooperation wird den DDS- und OPC-UA-Anwendern ein nichtproprietärer Weg in die Interoperabilität geebnet, unabhängig vom Zwang, sich für eine Technologie zu entscheiden.

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