Die digitale Prozessindustrie der Zukunft benötigt eine interoperable, skalierbare und sichere Datenarchitektur. Hierfür ist eine Lösung ist die Kombination eines Unified Namespaces (UNS) und der NAMUR Open Architecture (NOA). Diese Artikel beschreibt dafür Potentiale und eine Referenzarchitektur in der ein Unified Namespace (UNS) die NAMUR Open Architecture (NOA) modern komplementiert.
Namur Open Architecture (NOA) als Schlüssel zur Industrie 4.0
Die NAMUR Open Architecture (NOA) revolutioniert die traditionelle Automatisierungspyramide, durch einen zweiten Datenkanal (second channel). Dieser Kanal ist getrennt von der Kernsteuerung und vermeidet so ein Störung dieser durch Überlastung durch Industry 4.0 Use-Cases (Quelle). So wird durch NAMUR Open Architecture (NOA) die klassische Hierarchie aufgebrochen und eine flexiblere, effizientere Datenverarbeitung realisiert, die besonders für fortgeschrittene Analysen (z.B. advanced analytics) wichtig ist.
Konkret beschreibt NAMUR Open Architecture (NOA) zwei Hauptbereiche: den Core Process Control (CPC)-Bereich und den Monitoring and Optimization (M+O)-Bereich. Der CPC-Bereich ist das traditionelle Prozessleitsystem. Der M+O-Bereich konzentriert sich auf Aufgaben der Industrie 4.0, die in anlagenspezifische und zentrale Funktionen unterteilt sind. Die anlagenspezifischen Funktionen befinden sich vor Ort in jeder Anlage. Die zentralen Funktionen sind mit den anlagenspezifischen Funktionen verbunden und aggregieren die Daten an einem Ort. Dies geschieht traditionell in einer Cloud als Broker.
Der Unified Namespace (UNS) als NAMUR Open Architecture (NOA) Broker
Die NAMUR fordert eine “highly reliable IT infrastructure” für den Austausch der Daten. Dabei schlägt die NAMUR beispielhaft einem anlagenspezifischen OPC UA Server und eine zentrale Cloud Applikation vor. Im Gegensatz dazu schlagen wir vor, für beide einen Unified Namespace (UNS) zu nutzen. Dabei werden die Vorteile eines UNS (Interoperabilität, event-based, skalierbar) für die Prozessindustrie nutzbar (siehe Grundlagen des UNS). Im Unified Namespace (UNS) werden Daten aus allen Ebenen der Automatisierungspyramide (PLC, MES, ERP) standardisiert nach NAMUR Open Architektur (NOA) publiziert und allen Nutzern zugänglich gemacht. Somit hat diese Architektur zwei wesentliche Vorteile:
- Skalierung: UNS können leicht erweitert werden. Im besonderen die modulare Struktur der NOA ermöglicht die einfache Anbindung mehrerer Geräte an einen UNS. Besonders im Brownfield helfen hierbei wiederverwendete Informationsmodelle wie PA-DIM.
- Sicherheit: Der genutzte Second Channel separiert die kritische Funktionen der Kernsteuerung, bei gleichzeitiger Bereitstellung aller Ebenen für den UNS. Hierfür überträgt dieser Informationen diodenbasiert -also unidirektional- und schützt so die produktionskritischen Funktionen.
Eine beispielhafte Umsetzung dieses Konzepts stellt Abbildung 2 dar. Hier wird I-flow auf allen Ebenen eingesetzt:
- Connectivity mittels NOA Informationsmodelle (e.g. PA DIM): I-flow integriert als Connectivity Layer Systeme aller Ebenen mittels standardisierter Informationsmodelle wie PA-DIM und ermöglicht so interoperable Datenverfügbarkeit.
- UNS im M+O Layer: Ein i-flow UNS integriert in den Wartungs- und Optimierungsschichten (M+O) die durch NOA standardisierten Daten. Der i-flow UNS stellt dafür eine effiziente Datenverarbeitung und -nutzung für alle Nutzer, zentral und anlagenspezifisch, bereit.
Fazit
Die hier beschriebene Implementierung des UNS in NOA ist nicht so disruptiv wie der UNS ursprünglich gedacht war, bietet jedoch eine für die Prozessindustrie angepasste Implementierung. Hierfür bieten NOA und UNS zusammen eine leistungsfähige Lösung zur Verbesserung der Datenintegration und -nutzung in der Prozessindustrie. Der UNS ist eine konkrete Implementierung des geforderten Standards (NAMUR Open Architecture) auf eine moderne Art und Weise. Für diese Implementierung stellt NOA die Basis, indem es offene Standards, sichere Datenübertragung und Informationsmodelle bietet. Diese Kombination führt zu einer verbesserten Datenverfügbarkeit und Interoperabilität, wodurch die Prozessindustrie die Herausforderungen der digitalen Transformation erfolgreich meistern kann.
