ZfP 4.0
I4.0-Datenformate und Schnittstellen für zerstörungsfreie Prüfungen
Ziel von Industrie 4.0 ist es, Funktionalität, Design und Produktion zu verbessern. Für die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) führen diese Entwicklungen zu einigen Neuerungen, die unter dem Begriff ZfP 4.0 zusammengefasst werden. Das Datenformat Diconde und OPC UA helfen die notwendige Datentransparenz zu schaffen.
Zum einen werden die aufkommenden I4.0-Technologien immer stärker in der ZfP Verwendung finden und zum anderen wird die ZfP einer der wichtigsten Datenlieferanten für I4.0 werden. Die Ergebnisse der manuellen oder automatisierten Prüfung müssen also einer vernetzten Produktionsumgebung so zur Verfügung gestellt werden, dass die Produktion von Komponenten und Produkten verbessert werden kann und die Daten z.B. für Feedbackschleifen ausgewertet werden können. Des Weiteren wird die Prüfbarkeit beim Produkt-/Komponentendesign mitberücksichtigt werden und die Zuverlässigkeit der Prüfaussagen einen immer größeren Stellenwert gewinnen. Ferner wird sich durch die Digitalisierung der ZfP Arbeitsabläufe und Auftragsabwicklung sowie durch eine digitale revisionssichere Speicherung der Ergebnisse auch der Prüfablauf verändern. Der Unterausschuss (UA) ´Schnittstellen, Dokumentation, Datensouveränität, Speicherung & Archivierung´ im Fachausschuss ZfP 4.0 arbeitet bereits an der notwendigen Datentransparenz, sowie an den dafür notwendigen offenen Schnittstellen und Datenformaten.
NDE-Datenformate/-schnittstellen
Eine Datentransparenz für Datenformate und Schnittstellen - Maschine zu Maschine (M2M) und Mensch-Computer-Interaktion (HCI) - für die zerstörungsfreie Bewertung und Prüfung erfordert standardisierte offene und gut dokumentierte Datenformate und Schnittstellen mit der nötigen semantischen Interoperabilität, basierend auf standardisierten Informationsmodellen, Datensicherheit und Datensouveränität, die einen von Industrie 4.0 geforderten ungehinderten Datenaustausch ermöglichen. Diese müssen gut dokumentiert sein, um allen Beteiligten die Implementierung der Datenformate und Schnittstellen zu erlauben (am besten durch die Verfügbarkeit von SDKs). Sie sollten standardisiert werden, um die Anzahl der zu implementierenden Datenformate und Schnittstellen zu minimieren. Auf Basis dieser Anforderungen empfiehlt der UA derzeit die Verwendung der folgenden Datenformate und Schnittstellen:
- • Diconde (Digital Imaging and Communication in Non-Destructive Evaluation): Ein standardisiertes und gut dokumentiertes Datenformat sowie eine Schnittstelle mit semantischer Interoperabilität auf der Grundlage standardisierter Informationsmodelle. Diconde basiert auf dem etablierten medizinischen Datenformat und Schnittstelle Dicom und bietet die Möglichkeit, die Datensicherheit zu gewährleisten.
- • OPC UA: Ein standardisiertes und gut dokumentiertes Framework mit mehreren Schnittstellen. Die semantische Interoperabilität wird durch Companion Specifications ermöglicht, welche die Informationsmodelle detailliert beschreiben. OPC UA ist in der Produktionsumgebung weitgehend akzeptiert und gewährleistet die Datensicherheit.
- • Die IDSA (International Data Spaces Association) garantiert die Datensouveränität zwischen verschiedenen Unternehmen durch die Verwendung der zertifizierten IDS-Konnektoren. Sie hilft auch beim Aufbau eines sicheren Marktes für Daten.
Der Datenaustausch im Rahmen von ZfP 4.0, wie beispielsweise die Kommunikation von Auftrags- und Messwerten, lässt sich sowohl über das OPC UA Framework als auch den Diconde-Standard abbilden. Beide bieten eine semantische Beschreibung der Daten und beide ermöglichen eine revisionssichere Speicherung der Ergebnisse. Abhängig vom Kontext ist der Einsatz eines der beiden sinnvoller. In Industrie-4.0-Umgebungen ist OPC UA verbreitet und ermöglicht es einen Datenfluss zwischen verschiedenen Maschinen und Prüfsystemen abzubilden. In Prüfumgebungen, insbesondere mit großen Datenmengen, bietet sich dagegen eher Diconde an, bzw. eine Kombination beider. [2] Zudem dient Diconde auch als strukturiertes Datenformat. OPC UA ist nicht als Datenformat vorgesehen, bietet aber definierte Schnittstellenmodelle zur Kommunikation und Speicherung von Daten auf Servern. Beide erlauben die Umsetzung sowohl von lokalen als auch globalen Netzwerkkonzepten bis hin zu einem Zugriff auf die Cloud. Wobei OPC UA (mit seinen semantischen Informationsmodellen) schon durchgehend von Microsoft in Azure implementiert ist. IDSA selbst ist kein Datenformat oder Schnittstelle. Seine IDS-Konnektoren ermöglichen jedoch die Verwendung verschiedener Schnittstellen, wie OPC UA und Dicom (geplant). Industrie und ZfP 4.0 erfordern, dass die Hürde für die digitale Kommunikation gesenkt, proprietäre Datenformate und Schnittstellen geöffnet und semantische Interoperabilität implementiert werden. Damit können die Technologien verschiedener Hersteller und verschiedener Industriezweige kombiniert werden. Insbesondere erlaubt es aber den Herstellern, sich auf ihr Kernwissen zu konzentrieren, was schließlich zu besseren und wettbewerbsfähigeren Produkten führt. Und all dies ermöglicht es der ZfP, Teil der Industrie 4.0-Welt zu werden und Industrie 4.0-Maßnahmen für ZfP zu nutzen.
OP-UA-Arbeitsgruppe
Zur Erarbeitung der OPC UA Companion Specifications für die zerstörungsfreie Prüfung wurde eine Arbeitsgruppe (AG) innerhalb des Unterausschusses gegründet, die im Laufe des Jahres zu einer Joint Working Group zusammen mit der OPC Foundation und dem VDMA umgebaut werden soll. Die Leitung der AG hat Dr. Johannes Vrana übernommen und als Editoren der Companion Specification konnten Frank Leinenbach (IZFP) und Dirk Hofmann (TU Dresden) gewonnen werden. Die erste Sitzung der AG hat Anfang April stattgefunden. Dort wurden Andreas Faath (VDMA) und Rüdiger Fritz (SAP) als Gäste begrüßt. Bei der ersten Sitzung wurde die Grundlage für die Ausarbeitung der Use-Cases für die Companion Specifications gelegt.
Ausblick
Der UA freut sich auf die weitere Zusammenarbeit, auf die Untersuchung der bestehenden Diconde Informationsmodelle und ob diese für einzelne Methoden noch angepasst werden müssen und auf die Entwicklung der ZfP OPC UA Companion Specifications. Um die Interaktion mit der Industrie zu stärken wurde die DGZfP auch Mitglied in der OPC Foundation und im IDSA.
Ziel von Industrie 4.0 ist es, Funktionalität, Design und Produktion zu verbessern. Für die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) führen diese Entwicklungen zu einigen Neuerungen, die unter dem Begriff ZfP 4.0 zusammengefasst werden. Das Datenformat Diconde und OPC UA helfen die notwendige Datentransparenz zu schaffen.
Zum einen werden die aufkommenden I4.0-Technologien immer stärker in der ZfP Verwendung finden und zum anderen wird die ZfP einer der wichtigsten Datenlieferanten für I4.0 werden. Die Ergebnisse der manuellen oder automatisierten Prüfung müssen also einer vernetzten Produktionsumgebung so zur Verfügung gestellt werden, dass die Produktion von Komponenten und Produkten verbessert werden kann und die Daten z.B. für Feedbackschleifen ausgewertet werden können. Des Weiteren wird die Prüfbarkeit beim Produkt-/Komponentendesign mitberücksichtigt werden und die Zuverlässigkeit der Prüfaussagen einen immer größeren Stellenwert gewinnen. Ferner wird sich durch die Digitalisierung der ZfP Arbeitsabläufe und Auftragsabwicklung sowie durch eine digitale revisionssichere Speicherung der Ergebnisse auch der Prüfablauf verändern. Der Unterausschuss (UA) ´Schnittstellen, Dokumentation, Datensouveränität, Speicherung & Archivierung´ im Fachausschuss ZfP 4.0 arbeitet bereits an der notwendigen Datentransparenz, sowie an den dafür notwendigen offenen Schnittstellen und Datenformaten.
NDE-Datenformate/-schnittstellen
Eine Datentransparenz für Datenformate und Schnittstellen - Maschine zu Maschine (M2M) und Mensch-Computer-Interaktion (HCI) - für die zerstörungsfreie Bewertung und Prüfung erfordert standardisierte offene und gut dokumentierte Datenformate und Schnittstellen mit der nötigen semantischen Interoperabilität, basierend auf standardisierten Informationsmodellen, Datensicherheit und Datensouveränität, die einen von Industrie 4.0 geforderten ungehinderten Datenaustausch ermöglichen. Diese müssen gut dokumentiert sein, um allen Beteiligten die Implementierung der Datenformate und Schnittstellen zu erlauben (am besten durch die Verfügbarkeit von SDKs). Sie sollten standardisiert werden, um die Anzahl der zu implementierenden Datenformate und Schnittstellen zu minimieren. Auf Basis dieser Anforderungen empfiehlt der UA derzeit die Verwendung der folgenden Datenformate und Schnittstellen:
- • Diconde (Digital Imaging and Communication in Non-Destructive Evaluation): Ein standardisiertes und gut dokumentiertes Datenformat sowie eine Schnittstelle mit semantischer Interoperabilität auf der Grundlage standardisierter Informationsmodelle. Diconde basiert auf dem etablierten medizinischen Datenformat und Schnittstelle Dicom und bietet die Möglichkeit, die Datensicherheit zu gewährleisten.
- • OPC UA: Ein standardisiertes und gut dokumentiertes Framework mit mehreren Schnittstellen. Die semantische Interoperabilität wird durch Companion Specifications ermöglicht, welche die Informationsmodelle detailliert beschreiben. OPC UA ist in der Produktionsumgebung weitgehend akzeptiert und gewährleistet die Datensicherheit.
- • Die IDSA (International Data Spaces Association) garantiert die Datensouveränität zwischen verschiedenen Unternehmen durch die Verwendung der zertifizierten IDS-Konnektoren. Sie hilft auch beim Aufbau eines sicheren Marktes für Daten.
Der Datenaustausch im Rahmen von ZfP 4.0, wie beispielsweise die Kommunikation von Auftrags- und Messwerten, lässt sich sowohl über das OPC UA Framework als auch den Diconde-Standard abbilden. Beide bieten eine semantische Beschreibung der Daten und beide ermöglichen eine revisionssichere Speicherung der Ergebnisse. Abhängig vom Kontext ist der Einsatz eines der beiden sinnvoller. In Industrie-4.0-Umgebungen ist OPC UA verbreitet und ermöglicht es einen Datenfluss zwischen verschiedenen Maschinen und Prüfsystemen abzubilden. In Prüfumgebungen, insbesondere mit großen Datenmengen, bietet sich dagegen eher Diconde an, bzw. eine Kombination beider. [2] Zudem dient Diconde auch als strukturiertes Datenformat. OPC UA ist nicht als Datenformat vorgesehen, bietet aber definierte Schnittstellenmodelle zur Kommunikation und Speicherung von Daten auf Servern. Beide erlauben die Umsetzung sowohl von lokalen als auch globalen Netzwerkkonzepten bis hin zu einem Zugriff auf die Cloud. Wobei OPC UA (mit seinen semantischen Informationsmodellen) schon durchgehend von Microsoft in Azure implementiert ist. IDSA selbst ist kein Datenformat oder Schnittstelle. Seine IDS-Konnektoren ermöglichen jedoch die Verwendung verschiedener Schnittstellen, wie OPC UA und Dicom (geplant). Industrie und ZfP 4.0 erfordern, dass die Hürde für die digitale Kommunikation gesenkt, proprietäre Datenformate und Schnittstellen geöffnet und semantische Interoperabilität implementiert werden. Damit können die Technologien verschiedener Hersteller und verschiedener Industriezweige kombiniert werden. Insbesondere erlaubt es aber den Herstellern, sich auf ihr Kernwissen zu konzentrieren, was schließlich zu besseren und wettbewerbsfähigeren Produkten führt. Und all dies ermöglicht es der ZfP, Teil der Industrie 4.0-Welt zu werden und Industrie 4.0-Maßnahmen für ZfP zu nutzen.
OP-UA-Arbeitsgruppe
Zur Erarbeitung der OPC UA Companion Specifications für die zerstörungsfreie Prüfung wurde eine Arbeitsgruppe (AG) innerhalb des Unterausschusses gegründet, die im Laufe des Jahres zu einer Joint Working Group zusammen mit der OPC Foundation und dem VDMA umgebaut werden soll. Die Leitung der AG hat Dr. Johannes Vrana übernommen und als Editoren der Companion Specification konnten Frank Leinenbach (IZFP) und Dirk Hofmann (TU Dresden) gewonnen werden. Die erste Sitzung der AG hat Anfang April stattgefunden. Dort wurden Andreas Faath (VDMA) und Rüdiger Fritz (SAP) als Gäste begrüßt. Bei der ersten Sitzung wurde die Grundlage für die Ausarbeitung der Use-Cases für die Companion Specifications gelegt.
Ausblick
Der UA freut sich auf die weitere Zusammenarbeit, auf die Untersuchung der bestehenden Diconde Informationsmodelle und ob diese für einzelne Methoden noch angepasst werden müssen und auf die Entwicklung der ZfP OPC UA Companion Specifications. Um die Interaktion mit der Industrie zu stärken wurde die DGZfP auch Mitglied in der OPC Foundation und im IDSA.
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung
Dieser Artikel erschien in inVISION 3 (Juni) 2020 - 02.06.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
