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Die Weltsprache für Roboter

Gemeinsam mit Industriepartnern wie Siemens und SAP treibt Volkswagen die Digitalisierung der Produktion voran. Hier setzt der Standard OPC UA an.

Wer erinnert sich noch an die Zeit, als man eine Maus an den PC anschloss und sie nicht sofort funktionierte? Bevor es „Plug-and-Play“ gab? Damals musste man den richtigen Anschluss suchen, den dazugehörigen Treiber finden und installieren und generell ziemlich viel Zeit und Nerven dafür opfern. Bis das nächste Update kam, oder der Treiber nicht mehr ging – und das ganze Spiel wieder von vorne begann.

Stellen Sie sich nun vor, dass Sie nicht nur eine Maus und einen PC haben, sondern Tausende davon, alle unterschiedlich, die Sie immer wieder neu einrichten und auf das Gesamtsystem abstimmen – und dabei einen gewaltigen Produktionsfluss und bis ins kleinste Detail abgestimmte Fertigungs- und Logistikprozesse aufrechterhalten müssen. Willkommen in der Industrie, willkommen bei Volkswagen! Denn unterschiedliche Hersteller von Robotern und Maschinen verwenden unterschiedliche Hardware, Software und Interfaces – die der Hersteller am Ende der Produktionskette in seinen Produktionsanlagen dann alle aufeinander einstellen muss, damit sie funktionieren.  

„Da gehen wir jetzt ran!“

Michael Schweiger, Volkswagen Account & Demand Manager

„Heute sind weltweit bis zu 12 verschiedene Maschinensprachen im Einsatz, das macht eine globale Vernetzung von Anlagen nicht gerade einfach“, sagt Michael Schweiger, Volkswagen Account & Demand Manager. Er ist mit OPC UA betraut (Open Platform Communications Unified Architecture), gemeinsam mit rund 30 Menschen, die im Volkswagen Konzern quer durch alle Marken an dem Thema arbeiten. Schweiger sagt: „Noch sind es viele verschiedene Datenbausteine, verschiedene Kommunikationsprotokolle, insgesamt ein Wirrwarr verschiedener Technologien. Das ist eine massive Herausforderung in der Produktion. Wir wollen das deutlich vereinfachen. Und da gehen wir jetzt ran!“  

Plug-and-Produce

Die Lösung heißt OPC UA und ist ein offener Kommunikationsstandard für Maschinen. „Sie können sich das vorstellen wie die Weltsprache Esperanto; nur eben für Roboter – eine Kunstsprache, die extra dafür entwickelt wurde, dass sich Maschinen problemlos miteinander unterhalten können“, sagt Schweiger. Im Grunde ist es wie mit der Maus und dem PC früher und heute. Früher war es umständlich und hat lange gedauert – heute heißt es einstöpseln und loslegen, also Plug-and-Play. Analog auf die Industrie 4.0 angewendet könnte man sagen: „Plug-and-Produce“.  

  • OPC UA und Industrie 4.0

    Die Abkürzung OPC UA steht für „Open Platform Communications Unified Architecture“. Eine standardisierte Maschinensprache, die „Plug-and-Produce“ in der Industrie 4.0 ermöglichen soll, analog zu „Plug-and-Play“, wie man es von der Maus und dem PC kennt – einstecken und loslegen, ohne noch umständlich einen Treiber installieren zu müssen. OPC UA standardisiert sowohl den Transport von Daten als auch Schnittstellen und Sicherheitsmechanismen. Bei den Daten handelt es sich beispielsweise um Messwerte, Sensordaten, Regelgrößen oder Steueranweisungen. Interessant ist OPC UA für die Industrie allgemein und für die Automobilindustrie speziell, hinsichtlich der Digitalisierung und Automatisierung im Rahmen der Industrie 4.0. Am „OPC UA Day Automotive“ am 23. Mai 2019 beim Volkswagen Konzern in Wolfsburg waren zahlreiche Industriepartner wie Siemens und IT-Spezialisten wie Microsoft und SAP vertreten, außerdem der VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) sowie Mitglieder der AIDA (Automatisierungsinitiative der deutschen Automobilhersteller) mit Audi, Porsche, der Marke Volkswagen sowie BMW und Daimler.  

„Unsere Anlagen werden dadurch wesentlich effizienter“

Teilnehmer des „OPC UA Day Automotive“ beim Volkswagen Konzern in Wolfsburg

Die Größenordnung des Themas ist immens: Alleine im Volkswagen Stammwerk in Wolfsburg sind mehr als 5.000 Roboter und mehrere tausend Anlagen im Einsatz. Weltweit hat der Konzern 122 Standorte. Volkswagen treibt die Digitalisierung und Vernetzung all dieser Anlagen voran. Schon bald sollen auch Zulieferer und Partner-Betriebe Teil dieses globalen Datenverbundes werden. Langfristig ist der Aufbau einer umfassenden digitalen Industrie-Infrastruktur geplant, unter anderem auch die Volkswagen Industrial Cloud. Der Standard OPC UA soll als Teil bis zum Jahr 2022 in ausgewählten Volkswagen Werken etabliert sein. Auch Thomas Zembok, Volkswagen Leiter Automatisierungstechnik, verspricht sich einiges von der Einführung von OPC UA: „Die Trennung zwischen Informationstechnik und Automatisierungstechnik kann auf diese Weise aufgehoben werden. Unsere Anlagen werden dadurch wesentlich effizienter.“

Schneller, günstiger, flexibler, sicherer

Smarte Maschinensprache: OPC-UA-basierter Roboter auf dem „OPC UA Day Automotive“ beim Volkswagen Konzern in Wolfsburg

Schweiger ergänzt: „Das System und einzelne Elemente müssen nicht mehr ständig neu konfiguriert werden. Ein neuer Roboter wird in Zukunft geliefert, dockt sich dann unabhängig vom Hersteller quasi von selbst ans System an und kann sofort loslegen.“ Die Vorteile von OPC UA sind demnach eine effizientere und günstigere Inbetriebnahme sowie eine höhere Flexibilität im Einsatz der Maschinen in der Produktion. Dazu kommen ein integriertes Security-System und die Möglichkeit, leicht auf standardisierte Daten zugreifen zu können, die von den unterschiedlichen Maschinen und Interfaces bereitgestellt werden. Zudem müssen Mitarbeiter dann nicht 12 verschiedene Maschinensprachen beherrschen und auf dem neusten Stand halten – sondern nur OPC UA. Dies alles ist elementar für Automatisierung, Digitalisierung in der Produktion, also für Industrie 4.0. Für Schweiger ist das Ziel dabei klar: „Wir wollen die Branchenstandards definieren.“

OPC UA als weltweiter Standard

Michael Schweiger, Volkswagen Account & Demand Manager (l.) und Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation

Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation mit weltweit mehr als 700 Mitgliedern, betont die Flexibilität und Skalierbarkeit des Kommunikationsstandards: „Man kann sich frei entscheiden und konfigurieren, welche Maschine mit welcher anderen Maschine oder welchem Dienst in anderen Ebenen zusammenarbeiten und Informationen austauschen soll. Früher fand so ein Austausch in der Regel nur zur nächsthöheren oder -tieferen Ebene des Systems statt.“ Seit der Markteinführung 2007 habe sich OPC UA in immer mehr Branchen verbreitet, sagt Hoppe: „Schnittstellen zur Kommunikation benötigt man überall, mit OPC UA wurde beispielsweise bereits ein Untersee-Bohrroboter für die Ölindustrie standardisiert, ebenso industrielle Geräte für Großküchen.“   

Wichtigster Baustein für Industrie 4.0

Im Grunde laute das wichtigste Schlagwort Interoperabilität. „Es geht darum, dass man Maschinen und Dienste verschiedener Hersteller einfach miteinander verschalten kann.“ Hoppe gibt ein Beispiel: „Generell ist das Problem in der Industrie häufig noch folgendes: Man bringt eine Maschine in eine Produktionslinie ein, muss dann aber erst noch eine andere, dritte Firma beauftragen. Die benötigt dann eine halbe Woche oder Woche für diese Integrationsarbeit. Man muss also nochmal zusätzlich 5.000 bis 10.000 Euro zahlen, und erst dann ist die Maschine verbunden über SAP, Microsoft, Cloudsysteme und so weiter. Und heute geht das per OPC UA standardisiert in zehn Minuten, mit integrierter Security.“ Laut Hoppe ist OPC UA daher der wichtigste Basisbaustein für Industrie 4.0. Und die Volkswagen AG ist als Mitglied der OPC Foundation mit dabei, diesen Basisbaustein zu entwickeln und umzusetzen. Denn wie oft gilt, ob für Menschen oder smarte Maschinen: Es arbeitet sich effizienter, wenn man einander versteht und dieselbe Sprache spricht.