Sichere Edge-to-Cloud-Kommunikation OPC UA: Führende IoT-Anbieter unterstützen offenen Standard

Von Michael Eckstein

OPC UA etabliert sich zunehmend als offener Standard für sicheren Datenaustausch in Edge-to-Cloud-Anwendungen. Unter den Unterstützern finden sich zunehmend große IoT-Anbieter wie AWS, Google Cloud, IBM, Microsoft, SAP und Siemens.

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Offene Standards wie OPC UA sind esseziell, wenn Systeme verschiedener Hersteller zuverlässig und sicher miteinander interagieren sollen.
Offene Standards wie OPC UA sind esseziell, wenn Systeme verschiedener Hersteller zuverlässig und sicher miteinander interagieren sollen.
(Bild: Clipdealer)

Die Zahl der Internet-of-Things-(IoT-)Anbieter, die die OPC-UA-Technik für Edge-to-Cloud-Anwendungen einsetzen, wächst. Darunter finden sich zum Beispiel weltweit bedeutende Unternehmen wie Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, IBM, Microsoft, SAP und Siemens. Einer der Hauptgründe für diese Entwicklung ist die zunehmende Akzeptanz von OPC UA. Der offene Standard ermöglicht einen sicheren, standardisierten Datenaustauch über OT- und IT-Netzwerke hinweg – und damit eine zuverlässige Interoperabilität der Systeme. Mittlerweile gibt es über 850 registrierte OPC-Foundation-Mitglieder, die ein schnell wachsendes Ökosystem von Endanwendern, Standardisierungsgremien und Anbietern unterstützen.

Darüber hinaus verwendet OPC UA ein standardisiertes Verfahren zum Definieren, Erkennen und Nutzen von Informationsmodellen (IMs) und Diensten, die mit den Produktionssystemen verbunden sind. Dieser Ansatz für den semantischen Informationsaustausch verhindert die Bindung an einen bestimmten Anbieter und die kostspielige kundenspezifische Programmierung, die für die Aufnahme von nicht standardisierten IMs in der Cloud erforderlich ist. Mit der Einführung der UA Cloud Library sind OPC-UA-IMs global für alle Cloud-Anwendungen verfügbar, so dass es für Cloud-Anwendungen einfach ist, OPC-UA-basierte semantische Informationen sowie Live-Daten aus dem Edge-Bereich direkt zu nutzen.

„Wir nutzen die OPC UA Cloud Library – und tragen aktiv dazu bei“, sagt Charlie Sheridan, Global Technical Directory Manufacturing, Automotive & Energy für den Google-Cloud-Geschäftsbereich. Darüber stelle Google Kunden einen Cloud-basierten Zugang zu OPC-UA-Informationsmodellen bereitstellen. Schließlich sehe man sich als Cloud-Anbieter der Offenheit und der Zusammenarbeit mit der Industrie verpflichtet. „OPC UA wird unser Weg sein, Maschinendaten in unsere Datenanalyse- und KI-Funktionen einzubinden, um das Versprechen von zugänglichen Daten und einfach zu nutzender KI in Fabriken zu erfüllen.“

Transportunabhängiger IEC-Standard

Ein weiterer Punkt: OPC UA unterstützt als transportunabhängiger IEC-Standard zwei verschiedene Kommunikationsmuster: Client/Server (z.B. über TCP oder WebSockets) sowie Publish/Subscribe (z.B. über UDP oder MQTT). So will es den unterschiedlichen Anforderungen der Industrie gerecht werden – von Produktionssystemen bis hin zu Edge- und Cloud-Szenarien.

Als nach eigenen Angaben erster Automatisierungsanbieter unterstützt Beckhoff OPC UA PubSub sowohl über UDP als auch über MQTT. Die Anforderung, industrielle Anlagen in einem gesicherten und standardisierten Format mit der Cloud zu verbinden, sei von größter Bedeutung und ein aufkommendes Thema in allen Industriezweigen, sagt Sven Goldstein, Product Manager Connectivity des Unternehmens: „Mit seiner PC-basierten Steuerungsarchitektur kann Beckhoff neue Kommunikationstechnologien einfach adaptieren, damit Maschinenbauer ihre Anlagen direkt mit der Cloud verbinden können.“

Ulas Cubuk, IBM App Connect for Manufacturing Product Manager von IBM, ergänzt: „Wir haben unseren Kunden lange dabei geholfen, Strukturen für die Veröffentlichung von OPC UA Nachrichten über MQTT zu entwickeln. Jetzt wollen wir dieses Spiel durch die Anpassung der OPC UA PubSub-Spezifikation noch verstärken.“ Ein weiterer wichtiger Player ist Microsoft: Das Unternehmen unterstützt OPC UA PubSub über MQTT seit 2016. Damals brachte es den Microsoft OPC Publisher auf den Markt brachten – und hat nach Angaben von Microsofts Erich Barnstedt, Chief Architect Standards & Consortia, Azure IoT „von Beginn an mit der OPC Foundation an der OPC UA PubSub-Spezifikation gearbeitet“.

Erster herstellerübergreifender Multi-Cloud-Standard

Das Programm zur Qualitätssicherung der OPC Foundation erstreckt sich auf die OPC UA Publish/Subscribe-Kommunikationsmuster und bildet den ersten herstellerübergreifenden Multi-Cloud-Standard. Interoperabilitäts-Workshops mit führenden SPS-Anbietern wie Beckhoff und Siemens, die OPC UA-Daten von der Steuerung über MQTT senden, haben bereits begonnen.

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Ohne eine herstellerunabhängige Vernetzung von Geräten und Anlagen ist Industrie 4.0 nicht umsetzbar. OPC UA ist genau dafür konzipiert – doch der Einstieg ist nicht immer einfach. Das "Praxishandbuch OPC UA" gibt einen umfassenden Überblick und zeigt auf, was am Markt verfügbar ist, welche Tools bei der Umsetzung helfen und wie es andere realisieren.

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Die Endanwender profitieren von den Zusagen der großen IoT-Anbieter, die OPC UA als Standard für die IoT-Kommunikation unterstützen. Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation, freut sich: „OPC UA ist die einzige harmonisierte Lösung für die Prozess- und Fabrikautomation, die vom Feld zur Cloud (und zurück) skaliert.“

Die Vision der OPC Foundation ist, OPC UA als den offenen Standard der Wahl für die Dateninteroperabilität in der gesamten Automatisierungswelt zu etablieren. Die Entwicklung begann laut Hoppe mit Steuerungen und Visualisierungssystemen und habe nun die IT und die Cloud erreicht: „Dies wird zu einem weiteren Wachstum des offenen Ökosystems, basierend auf OPC UA, führen.“ Er betont: Damit ein Unternehmen in die Liste der Unterstützer aufgenommen wird, muss es OPC UA over MQTT entweder bereits in den eigenen Produkten anbieten – oder diese Umsetzung muss auf der Entwicklungs-Roadmap stehen.

Über die OPC Foundation

Die OPC Foundation fördert seit 1996 die Entwicklung und Einführung des OPC Informationsaustauschstandards. Als Advokat und Verwalter dieser Spezifikationen ist die Mission der OPC Foundation Anbieter, Endkunden und Softwareentwickler dabei zu unterstützen, die Interoperabilität ihrer Fertigungs- und Automatisierungsressourcen zu erreichen. Die OPC Foundation hat sich zum Ziel gesetzt die besten Spezifikationen, Technologien, Prozesse und Zertifizierung bereitzustellen, um die Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Herstellern und unterschiedlichen Plattformen sicher und verlässlich von eingebetteten Systemen bis hin zur Cloud für Unternehmen sicherzustellen. Die Foundation unterstützt 850 Mitgliedern aus der ganzen Welt in den Bereichen Industrielle Automatisierungstechnik, IT, IoT, IIoT, M2M, Industrie 4.0, Gebäudeautomatisierung, Werkzeugmaschinen, Pharmazie, petrochemischer Industrie und Smart-Energy beim Erreichen dieses Ziels.

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