OPC-UA-Standardschnittstelle für die Vernetzung von Werkzeugmaschinen

Umati: Neue Dimension in der vernetzten Produktion

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Die OPC-UA-basierte Standardschnittstelle Umati vereinfacht die Vernetzung von Werkzeugmaschinen, Cloud und Robotern. Auf der EMO soll es dazu ein ganzes Feuerwerk an Aktivitäten geben.

Autor: Konrad Mücke

Mit Umati gelingt ein Quantensprung in der Umsetzung von Industrie 4.0 in der Produktion“, freut sich Dr. Alexander Broos, Leiter Forschung und Technik beim EMO-Veranstalter VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken). „Der Einsatz einer standardisierten Schnittstelle wird den Nutzen für Werkzeugmaschinenanwender und ihre Kunden in neue Dimensionen katapultieren“.

Bereits 2017 startete der VDW das Projekt „Konnektivität für Industrie 4.0“. Zusammen mit acht Werkzeugmaschinenherstellern beabsichtigte man seinerzeit, das Vernetzen von Werkzeugmaschinen unterschiedlicher Hersteller mit unterschiedlichen CNC-Steuerungen zu vereinfachen. Gemeinsam mit dem VDW begannen daher Chiron, DMG Mori, Emag, Grob, Heller, Liebherr, Trumpf und United Grinding sowie GF Machining Solutions und Pfiffner, eine universelle Datenschnittstelle zu spezifizieren, die dann Universal Machine Tool Interface (Umati) getauft wurde.

Alle wichtigen Anbieter an Bord

Inzwischen ist die Gruppe der Umati-Unterstützer deutlich gewachsen. 60 Unternehmen aus zwölf Ländern haben sich für die Mitarbeit in der im Februar 2019 gegründeten OPC UA Joint Working Group (JWG) des VDW registriert. Steuerungshersteller wie Beckhoff, Bosch Rexroth, Fanuc, Heidenhain und Siemens unterstützen schon seit einigen Monaten die Schnittstelle Umati. Jüngst haben sich auch B&R Automation und Mitsubishi Electric angeschlossen. „Damit haben wir alle wichtigen Anbieter von CNC-Steuerungen für Werkzeugmaschinen an Bord“, freut sich Götz Görisch, Projektleiter für Umati im VDW.

„Fanuc sieht Umati als gemeinsame Sprache, um Werkzeugmaschinen einfach und standardisiert in IoT-Systeme einzubinden“, erläutert Bernhard Lusch, Vertriebsleiter CNC-Steuerungen bei Fanuc Deutschland. Die Datenformate und -protokolle von Umati basieren auf dem allgemeinen Industrie 4.0 Standard OPC UA. und werden über eine Companion Specification (CS) für die Werkzeugmaschinenwelt angepasst. Mit Umati können Anwender die Daten vernetzter Maschinen in einem einheitlichen Datenformat lesen, anschließend speichern, auswerten und in übergeordneten IT-Systemen nutzen.

Vorgesehen und bisher teilweise verwirklicht ist, Daten zur Identifikation der Maschinen, zu ihrem Betriebszustand, zum aktuell bearbeiteten Fertigungsauftrag, zum Verbrauch an Energie und Werkstoffen, zu den gefertigten Werkstücken, zu eingesetzten Werkzeugen und zu Speichern auf der jeweiligen Maschine in einem einheitlichen Format lesen und übertragen zu können.

Daten in die Cloud senden

So lassen sich beispielsweise Maschinendaten ganz einfach in die Cloud senden. Götz Görisch: „Mit der Integration eines OPC UA Clients auf den betreffenden Servern in den Clouds ist die Anbindung sehr viel einfacher. Unser Ziel ist nach dem Prinzip Plug&Play arbeiten zu können. Es müssen allerdings die jeweiligen Spezifikationen der Companion Specifications in die Clients implementiert werden.“

Voraussichtlich dürfte mit solchen OPC-UA-Aktivitäten auch die Kommunikation zwischen Werkzeugmaschinen und Robotern vereinfacht werden, denn auch die Robotik-Szene im VDMA arbeitet an einer eigenen Companion Specification. Götz Görisch: „Die OPC UA Companion Specification für Umati und die Companion Specifications des VDMA für Roboter werden mit dem maximal möglichen Grad an Interoperabilität erarbeitet. Um dies zu verwirklichen, gibt es eine eigene Harmonisierungsarbeitsgruppe.“

Die derzeitigen Ausbaustufen der OPC UA Companion Specifications betreffen hauptsächlich die vertikale Integration von Werkzeugmaschinen oder Robotern in IT-Infrastrukturen. Der direkte Datenaustausch zwischen Roboter und Werkzeugmaschine, also eine Controller- zu Controller-Kommunikation, ist bereits geplant. Götz Görisch: „Eine Integration des HMI des Roboters in die CNC-Steuerung ist zwar zur Zeit noch nicht vorhanden, aber eine denkbare Ausbaustufe, um eine Vereinheitlichung über unterschiedliche Hersteller zu erreichen.“

Maschine und Roboter vernetzen

Auch bisher ist es schon möglich, Werkzeugmaschine und Roboter digital zu vernetzen. So ermöglicht beispielsweise Siemens mit der Software Sinumerik Run MyRobot die Roboter-Kinematik (unter anderem bei Robotern von Comau und Kuka) in seine CNC-Steuerungen zu integrieren. Mit Run MyRobot/DirectControl steuert Sinumerik sogar die Roboter-Mechanik direkt an, ganz ohne separate Robotersteuerung. Eine direkte Verbindung von Maschine und Roboter gelingt aber auch mit Steuerungen von Fanuc. Vereinfacht wird dies durch Softwarepakete wie etwa QSSR (Quick and Simple Start-up of Robotization).

Mit standardisierten Schnittstellen wie OPC UA und Umati könnte sich künftig herstellerübergreifend eine einheitliche Kommunikation realisieren lassen. Und diese Idee ist keine reine Zukunftsmusik. So will Fanuc die Spezifikationen von Umati nicht nur bei künftigen Produkten berücksichtigen, sondern beabsichtigt – gemäß den eigenen Vorgaben Service First und Lifetime Maintenance – Umati auch auf existierenden Maschinen zur Verfügung zu stellen. Lusch: „Umati ist sicherlich eine vielversprechende Initiative, die entstehende, komplexe IoT-Landschaft zu konsolidieren. Dabei geht es ja nicht nur um die Maschinen und ihre Steuerung, sondern auch um Sensorik, Messtechnik und andere Komponenten in der Peripherie einer Werkzeugmaschine.“

Auch Bosch-Rexroth treibt die Möglichkeiten der datentechnischen Integration voran. Seit einigen Jahren bereits mit den Möglichkeiten zum Betrieb als OPC UA Client/Server ausgestattet, enthält das CNC-System MTX mit der aktuellen Softwareversion 15 auch eine Umati-Schnittstelle.

Peter Berens, Leiter Business Development CNC Systeme bei Bosch Rexroth: „Wir wirken aktiv an der Gestaltung des neuen Standards mit und integrieren Umati in das CNC-System MTX. Auf der diesjährigen EMO zeigen wir erste praktische Beispiele.“ Sie sind nicht die Einzigen. Für die EMO 2019 erwartet VDW-Mann Broos ein ganzes Feuerwerk an Aktivitäten: „Rund 50 Werkzeugmaschinenhersteller aus aller Welt werden auf der EMO 2019 gemeinsam zeigen, wie man mit Umati Maschinendaten verwertbar machen kann.“

www.vdw.de; EMO Halle 9, Stand E24


Umati auf der EMO: Ein Feuerwerk an Aktivitäten

Die OPC-UA-Schnittstelle Umati soll auf der EMO Hannover 2019 mit einem „Feuerwerk an Aktivitäten live gehen“, so der VDW. Mit dabei sind Adamos, Schütte, Chiron, DMG Mori, DVS, Elha-Maschinenbau Liemke, Emag, Heller, Grob, Index, Liebherr-Verzahntechnik, MAG-IAS, Hermle, Vollmer und Trumpf (aus Deutschland) sowie Citizen, Makino, Murata, Okuma, Yamazaki Mazak (aus Japan) oder Emco Maier, Agathon, GF, Tornos, United Grinding Group (Österreich und Schweiz).

Auch die wichtigsten Steuerungsanbieter zeigen Umati und wollen zum Teil selbst Maschinen oder Mehrwertdienste an ihren Ständen anschließen: B&R, Beckhoff, Bosch Rexroth, Fagor, Fanuc, Heidenhain, Mitsubishi Electric und Siemens. Die Demonstration wird von T-Systems mit einem Data Hub zur Anbindung von Maschinen und Dienstleistungen unterstützt. Die Partner werden an ein zentrales Dashboard angeschlossen.

Der zentrale Umati-Infostand ist in Halle 9, E24. Dort fließen die Daten der angebundenen Maschinen zusammen. Aber auch in der Industrie 4.0 Area von Automationspraxis und mav in Halle 9, Stand F32 ist Umati natürlich ein zentrales Thema.


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