Connecting Machines

Neu im Eclipse-Universum: Unide – das Framework für die Industrie 4.0

Dominik Mohilo

© Eclipse Unide

Die Kommunikation von Maschinen untereinander ist aufgrund der Sprachvielfalt heute gar nicht mehr so einfach: Brandneue Gerätschaften sprechen Sprachen, die sich auf dem neuesten Stand der Technik befinden, die von älteren Maschinen aber nicht beherrscht werden. Da neue Geräte teuer sind, entwickelte Bosch das Production Performance Management Protocol (PPMP). Dieses ermöglicht es, ältere Geräte nachzurüsten – und soll nun die Basis eines neuen Eclipse-Projektes werden: Unide.

Hintergrund

Die Entwicklung, die in der Vernetzung der Maschinen und insgesamt in der Industrie 4.0 vonstatten geht, ist beeindruckend schnell. Doch was im wissenschaftlichen und theoretischen Sektor heute schon Standard ist, lässt sich am „lebenden“ Objekt – also den sich im Einsatz befindenden Maschinen – nicht immer so einfach umsetzen: Viele ältere Maschinen sind heute nicht fähig, neue Protokolle wie OPC-UA zu verstehen.

Alex Meinhardt, Projektleiter von Eclipse Unide, hat die derzeitige Kommunikationsproblematik auf dem Bosch Blog wie folgt zusammengefasst:

When going on vacation to a foreign country, I often learn a few words of the local language to get by. There’s no time or need to be fully fluent, but it’s useful to know a handful of simple phrases. We face a similar situation in Industry 4.0: There are lot of different machines out there, using a lot of different languages and accents. Older machines in particular don’t speak new protocols. And yet we need to understand how to monitor their condition or interpret specific measurements.

Die zweite Ebene der Problematik betrifft das Production Performance Management (PPM). Als PPM wird nichts anderes als die Optimierung von Arbeitsabläufen bezeichnet: Die Produktion muss schneller und flexibler durchgeführt werden und höheren Qualitätsstandards genügen. Um diese Optimierung aber auch durchführen zu können, sind Produktionsunternehmen darauf angewiesen, Daten auszuwerten.

Mit modernsten Maschinen ist das häufig kein Problem, denn diese haben mächtige Kommunikationswerkzeuge bereits von Haus aus an Bord – ein Vorteil gegenüber alten Maschinen. Allerdings können sich kleine und mittelständische Unternehmen und kleinere Fabrikanten solche Maschinen kaum leisten, und so wird es für diese auch immer schwerer, den IT-Standards gerecht zu werden, die die Industrie 4.0 hervorbringt.

Da das PPMP im Paket des neuen Eclipse-Projektes Unide Open Source zur Verfügung gestellt werden soll, sehr leichtgewichtig und einfach zu nutzen ist und – wie MQTT, REST und AMQT – keine teure oder komplexe Middleware benötigt, spricht es auch und vor allem kleine bzw. mittelständische Unternehmen an.

Durch das bereits vorhandene Projekt- und Produktspektrum im Universum von Eclipse IoT und die schon lange bestehende Verbindung zwischen Bosch und Eclipse lag es auf der Hand, Unide und das PPMP genau dort anzusiedeln.

Features

Mit dem Production Performance Management Protocol (PPMP) hat Bosch ein neues Protokoll für das Sammeln und Bündeln von Maschinen- bzw. Sensordaten von unterschiedlichen Geräten geschaffen. Die gesammelten Daten werden als JSON-Payload definiert und können so via HTTP weiterverschickt werden. Für die Kommunikation werden REST, AMQP, MQTT und andere Methoden genutzt.

Die Payloads können aus zwei unterschiedlichen Datensätzen bestehen: Entweder aus Messdaten von Sensoren, also etwa der Temperatur einer Maschine zu einer bestimmten Zeit in Verbindung mit dem gerade produzierten Teil (Measurement Payload). Sie können allerdings auch aus Nachrichten, die von Maschinen gesendet werden, bestehen – also etwa Alarm- oder Fehlernachrichten (Message Payloads).

Die Teilnehmer der Kommunikation / Quelle: Eclipse Unide

Die Teilnehmer der Kommunikation / Quelle: Eclipse Unide

Die Kommunikation ist nur in eine Richtung möglich, zwei Teilnehmer sind an ihr beteiligt: der Sender und der Empfänger. Der Sender, der die Nachricht an den Empfänger schickt, ist normalerweise eine Maschine. Der Empfänger stellt ein (REST-)API zur Verfügung, das die Nachricht empfängt.

Auf der Client-Seite wird das Unide-Projekt eine Chrome- bzw. nw.js-Anwendung beinhalten, zudem einen Client, der auf dem Raspberry Pi läuft. Letzterer wird auf Node.js bzw. Python basieren. Verfügbar sollen die Clients für Industriemaschinen und andere Industriegeräte sein. Der REST-Server, der ebenfalls Teil von Eclipse Unide sein wird, beinhaltet neben einer hohen Persistenz auch eine einfache Datenvisualisierung per UI.

Die Funktionsweise des PPMP / Quelle: Bosch

Die Funktionsweise des PPMP / Quelle: Bosch

Ausblick

Eclipse Unide hat gerade die Proposal-Phase überstanden und ist nun im Eclipse Inkubator, die Spezifikation für das PPMP wird in Kürze veröffentlicht. Auch eine Beispielanwendung (Client Implementation) wird die erste Version von Eclipse Unide enthalten, auf deren Basis die Eclipse Community und interessierte Unternehmen dann neue Anwendungsszenarien für das Protokoll erstellen können.

Ende dieses Jahres sollen der erste Client und der Server bereitgestellt werden, Mitte des nächsten Jahres sollen mehr Beispielsanwendungen in das Paket integriert werden. Das Proposal weckte bereits das Interesse von neun Unternehmen (etwa SAP); Mentor ist Benjamin Cabé, der IoT Evangelist der Eclipse Foundation.

Weitere Informationen zum Projekt gibt es auf dem Blog von Bosch, im Unide Creation Review und auf der Projektseite. Auf Letzterer gibt es auch eine umfangreiche Dokumentation und Code-Beispiele für das PPMP.

Geschrieben von
Dominik Mohilo
Dominik Mohilo
Dominik Mohilo studierte Germanistik und Soziologie an der Goethe-Universität in Frankfurt. Seit 2015 ist er Redakteur bei S&S-Media.
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