Artesis Hogeschool Antwerpen - Industriële Wetenschappen - Een generiek data & communicatie model voor productiegerichte bedrijven

Zwaartepunt Industrial communication & information modelling

Abstract: Industriële communicatie is de laatste 10 jaar een speerpunt geworden in moderne industrie. De vraag naar geïntegreerde systemen is enorm gestegen. Industriële communicatie is geïmplementeerd vanaf ‘field management’ (PLC, microcontrollers) via ‘process management’ (SCADA, MES) tot ‘business management’ (ERP). Het aantal beschikbare producten om geïntegreerde systemen te implementeren, is beperkt door een gebrek aan platform onafhankelijkheid. Ook de keuze van programmeertalen in functie van communicatiemogelijkheden brengt soms beperkingen van de toepassing met zich mee. Eindgebruikers zijn gelimiteerd in hun keuze als ze volledige geïntegreerde oplossingen willen implementeren. Elk product, dat deel uitmaakt van de oplossing, moet communiceren met de anderen. Systeem integratoren hebben custom drivers nodig om al de componenten te linken. Merkoverschrijdende software communicatie tussen computers en elektronische devices in een platformonafhankelijke omgeving zijn van vitaal belang voor dit soort systemen. In praktijk kiezen systeem integratoren dikwijls producten van grote leveranciers, die een brede waaier van verschillende producten op verschillende applicatie niveaus kunnen aanbieden. Dit brengt een aantal beperkingen met zich mee in vergelijking met wat er beschikbaar is op de totale markt. Bovendien ‘infiltreren’ communicatieproblemen soms in de grote bedrijven wanneer een financiële groep beslist een nieuw bedrijf als lid te aanvaarden. In dit geval moeten al de software developers van betreffende financiële groep nieuwe custom drivers ontwikkelen om het nieuwe gamma producten integreerbaar te maken met de bestaande producten. Met de globalisering werd het mogelijk voor bedrijven en werknemers om de meest economische of functionele oplossingen te kiezen. Aanvankelijk was dit slecht nieuws voor het onderhoud, omdat meer verschillende merken van controllers gebruikt werden voor de productie installatie, en minder ingenieurs hun volledige loopbaan voor dezelfde werkgever bleven werken. Managers begrepen dat standaardisatie de enige manier is om met deze evolutie om te gaan. Ondanks het feit dat grote bedrijven in het verleden hun eigen interne standaarden hebben ontwikkeld, beginnen internationale industriële standaarden vooral de laatste 10 jaar aan belang te winnen. In 1996 werd de OPC Foundation opgericht. De OPC Foundation richt zich op interoperabiliteit tussen industrieel equipment en software van verschillende merken. In 1996 hebben de oprichters zich gebaseerd op COM/DCOM, een Microsoft standaard. Tegenwoordig is de vraag naar platform onafhankelijkheid, integratie in embedded systemen en ‘application wide modelling’ belangrijker geworden. Recent heeft de OPC Foundation zijn standaarden uitgebreid naar platformonafhankelijkheid (Embedded systemen, unix, Windows enz...), programmeertaalonafhankelijkheid (C++, C, Java, C#) en moderne security. Bovendien hebben zij zich gerealiseerd dat het definiëren van een informatie model op een gestandaardiseerde manier noodzakelijk is. Dit informatie model maakt het mogelijk voor de communicatiestandaard om een link te maken naar andere industriële standaarden (MIMOSA, S95, IEC, EDDL, enz...). Op deze manier is de nieuwe ‘Unified Architecture’ standaard (OPC UA) ontstaan. De hele wereld, Microsoft inbegrepen, richt zich op internet gebaseerde communicatie standaarden. De OPC Foundation heeft hetzelfde gedaan door OPC UA te baseren op TCP/IP, HTTP, SOAP en XML. OPC UA voorziet zelfs de mogelijkheid om te connecteren met ongekende protocols of communicatietechnologiën van de toekomst. Voor dit doel werd de OPC UA specificatie op een platform agnostische manier geschreven. Dit onderzoeksvoorstel is erop gericht om het gestructureerd modelleren van procesbesturing volgens de ANSI/ISA-S88 (IEC 61512) norm te combineren met de communicatieconcepten van de OPC Unified Architecture.

De onderzoeksobjectieven zijn als volgt.

Literatuurstudie over de relatie van bestaande standaarden met platform onafhankelijkheid, programmeertaal onafhankelijkheid, embedded systemen en verschillende types van productie applicaties.
Het ontwikkelen van een abstract, generiek data & communicatiemodel, gebaseerd op de standaarden OPC Unified Architecture, S88, OMAC en Make2Pack.
Het ontwikkelen en valideren van een methodologie om dit generiek model te testen ten opzichte van een representatief aantal bestaande hard- en software producten, platformen, programmeertalen en embedded systemen. Het valideren gebeurt in samenwerking met de OPC Foundation Unified Architecture Working Group en de Make2Pack Working Group.
Uitvoeren van een representatief aantal testen, gebaseerd op de gevalideerde methodologie.
Aan de hand van een analyse van testresultaten het generiek model verbeteren.
Conclusies zullen geformuleerd worden in functie van feedback van internationale industrie werkgroepen. Het generiek data & communicatie model zal aangepast en verbeterd worden aan de hand van de testresultaten.