OPC UA Informationsmodelle für industrielle Datenräume

IoT-System mit Softing-Komponenten
IoT-System mit Softing-Komponenten – Bild: Softing Industrial Automation GmbH

OPC UA eignet sich, um industrielle Produktionsanlagen und deren Geräte durch Software zu beschreiben. Entsprechend kommt der Standard an der Schnittstelle von OT und IT zum Einsatz: OPC UA Server stellen standardkonform Daten zur Verfügung, OPC UA Clients greifen standardkonform auf diese Daten zu.

Zentrales Konzept sind hier Informationsmodelle. Diese beschreiben Dienste und Daten, die ein OPC UA Server anbietet. OPC UA strukturiert Informationsmodelle in Basismodelle und optionale Modellerweiterungen. Derartige Erweiterungen mit Bezug auf eine bestimmte Industrie oder Anwendungsdomäne heißen Begleitspezifikation (engl. Companion Specifications). Vom OPC UA Standard vorgesehen sind außerdem hersteller- bzw. anwenderspezifische Erweiterungen der Basismodelle, die wiederum auf Begleitspezifikationen aufbauen können oder auch nicht.

Als Überbegriff umfassen OPC UA Informationsmodelle all diese Varianten, weswegen in diesem Artikel meist dieser Begriff verwendung findet

Was bringen Informationsmodelle?

Als standardisierte Definition einer Schnittstelle reduzieren Informationsmodelle den Integrationsaufwand von OPC UA Server- und OPC UA Client-Komponenten. Je nach Nutzer ergeben sich hieraus eine Reihe positiver Effekte. Dazu zählen:

  • Begleitspezifikationen reduzieren hersteller- und anwenderübergreifend Aufwände für Systemintegration, machen Geräte unterschiedlicher Lieferanten einfacher austauschbar und IoT-Anwendungsentwicklung einfacher. Zu den bekannteren Begleitspezifikationen zählen etwa PA-DIM für die Prozessindustrie, oder die Weihenstephan-Standards für die Lebensmittelbranche.
  • Sollte für ein bestimmtes Szenario keine geeignete Begleitspezifikation zur Verfügung stehen, können Hersteller oder Anwender erweiterte OPC UA Informationsmodelle speziell für ihre Bedürfnisse entwickeln – beispielsweise wenn ein Anwender mehrere Standorte mit jeweils unterschiedlichen Geräten und Schnittstellen an eine zentrale Plattform mit bestimmten Anwendungen anbinden will. Ein auf die speziellen Bedürfnisse zugeschnittenes Informationsmodell kann den Zugriff auf Daten über alle Standorte hinweg standardisieren. Damit wird die IoT-Anwendungsentwicklung einfacher und effizienter.
  • In Kombination mit geeigneten Technologien und Designmustern sind standardisierte OPC UA Informationsmodelle geeignet, Konfigurationsaufwände eines IoT-Systems weiter zu reduzieren und den Betrieb effizienter zu gestalten.

Konfigurierbarkeit und Mapping

Um die Effekte von erweiterten Informationsmodellen in der Praxis tatsächlich effizient zu nutzen, müssen OPC UA Server mit Informationsmodellen flexibel und einfach umgehen können. Das heißt, der Anwender muss beliebige Informationsmodelle laden können und Datenquellen in einen dem Informationsmodell entsprechenden Adressraum des OPC UA Servers abbilden können. Diese Mapping-Funktionalität ist Grundlage für den effizienten Aufbau von industriellen Datenräumen in innovativen IoT-Lösungen.

Mapping nahe an der Datenquelle

In vielen IoT-Systemen ist es erforderlich, unstrukturierte Daten so nahe wie möglich an der Datenquelle mit Semantik zu versehen bzw. in den Adressraum eines OPC UA Servers zu mappen, nicht erst in einem zentralen Data Center oder in der Cloud. Hierfür gibt es mehrere Gründe, etwa Anwendungen, die Daten bereits lokal auf Edge-Ebene nutzen. Ein weiteres Beispiel ist die strukturierte Auswertung über mehrere Ebenen hinweg, etwa bei der Berechnung von OEE-Kennzahlen für einzelne Maschinen, einen Standort oder den gesamten Konzern. Hinzu kommt das große Datenvolumen, das in Geräten und Automatisierungsnetzen anfällt. Aus Kostengründen oder wegen begrenzter Bandbreite kann es oft nicht vollständig an eine zentrale Plattform übertragen werden.

Unified Name Spaces

‚Unified Name Space‘ beschreibt im Kontext von IoT-Systemen ein Designmuster (engl. design pattern) für Software. Es ermöglicht die Bereitstellung von OT- und anderen Daten über in der IT-Welt verbreitete Technologien, sodass Anwendungsentwickler und Data Scientists diese effizient nutzen können. In praktischen Implementierungen kann beispielsweise (neben weiteren Komponenten) ein MQTT-Broker mit JSON-Encoding für Nutzdaten zum Einsatz kommen, der wiederum auf einen OPC UA Server als Datenquelle zugreift. Auf Standardinformationsmodellen basierende OPC UA-Server ermöglichen eine vereinfachte und weitgehend automatisierte Konfiguration der Veröffentlichung und Konsolidierung von Daten in einem Unified Name Space.

UA Cloud Library

Sobald Anwender den Einsatz von OPC UA Informationsmodelle für ihr IoT-System in Betracht ziehen, stellt sich die Frage, wie diese Modelle verwaltet werden können. Die gemeinsam von der OPC Foundation und von CESMII entwickelte ‚UA Cloud Library‘ ist eine Datenbank für OPC UA Informationsmodelle und Adressräume. Sie vereinfacht das Bereitstellen, Auffinden und Verteilen von Informationsmodellen, sei es manuell oder automatisiert, über eine HTTP-REST-Schnittstelle. Anwender können die von der OPC Foundation gehostete UA Cloud Library nutzen. Alternativ steht die UA Cloud Library als Open Source Projekt auch all denen Anwendern zur Verfügung, die sie selbst betreiben möchten. In jedem Fall unterstützt die UA Cloud Library die Entwicklung und den skalierbaren Betrieb von IoT-Systemen, sobald Anforderungen im Hinblick auf eine effiziente Verwaltung von OPC UA Informationsmodellen und Adressräumen entstehen.

Ein Praxisbeispiel: Ein Konzern der Mineralstoffindustrie plant, mehr als 20 IoT-Anwendungen zu entwickeln und über eine zentrale Cloud-Plattform (AWS) an über 100 Standorten auszurollen. Das Senden aller unstrukturierten Maschinendaten an die Plattform war unpraktikabel. Daher setzt das Unternehmen OPC UA-Informationsmodelle als Abstraktionsschicht zwischen OT und IT bereits auf Edge-Ebene ein. Alle Standorte erscheinen für IoT-Entwickler und Data Scientists einheitlich. Für die zentrale Verwaltung entschied man sich für die UA Cloud Library auf AWS.

Produkte von Softing zum Einsatz von OPC UA Informationsmodellen umfassen den Secure Integration Server (SIS) und den EdgeAggregator, die eine standardisierte Datenaggregation ermöglichen. EdgeConnector und EdgeGate binden SPS, CNC-Maschinen und Modbus-Geräte an – mit konfigurierbarer Datenabbildung in OPC UA Informationsmodelle über GUI oder REST API. Hersteller verfügen so über standardisierte Daten, vereinfachte Integration und skalierbare IoT-Architekturen.

industrial.softing.com



  • Rethink! IAM beleuchtet Cybersicherheit

    Rethink! IAM beleuchtet Cybersicherheit

    In einer komplexen Welt, in der alle überall und jederzeit verbunden sind, gilt intelligentes und transparentes Identity & Access Management (IAM) als ein wirksames Mittel zum Schutz der Unternehmens- und…

    mehr lesen: Rethink! IAM beleuchtet Cybersicherheit

  • Cyber Resilience Act startet mit Meldepflichten

    Cyber Resilience Act startet mit Meldepflichten

    Der Cyber Resilience Act (CRA) hat ab 2026 erstmals unmittelbare Auswirkungen, auf die sich die Hersteller digitaler Geräte, Maschinen und Anlagen mit Internetverbindung einstellen müssen.

    mehr lesen: Cyber Resilience Act startet mit Meldepflichten

  • Cyberagentur richtet Strategie neu aus

    Cyberagentur richtet Strategie neu aus

    Die Agentur für Innovation in der Cybersicherheit (Cyberagentur) hat ihre Strategie für die Jahre 2026 bis 2030 vorgestellt.

    mehr lesen: Cyberagentur richtet Strategie neu aus

  • Landesgraduiertenzentrum ConnAIx für Angewandte KI gegründet

    Landesgraduiertenzentrum ConnAIx für Angewandte KI gegründet

    Junge Forschungstalente im Bereich künstlicher Intelligenz (KI) ausbilden und Forschungsergebnisse schneller in die Wirtschaft übertragen – das ist das Ziel eines gemeinsamen Zentrums für angewandte Künstliche Intelligenz des Karlsruher Instituts…

    mehr lesen: Landesgraduiertenzentrum ConnAIx für Angewandte KI gegründet

  • TUM fertigt eigenen KI-Chip

    TUM fertigt eigenen KI-Chip

    Die TUM hat den ersten KI-Chip mit 7-Nanometer-Technologie in der EU entwickelt. Der Chip verarbeitet Daten lokal, schützt Privatsphäre und stärkt die technologische Unabhängigkeit Europas.

    mehr lesen: TUM fertigt eigenen KI-Chip

  • Industrial AI Cloud geht in Betrieb

    Industrial AI Cloud geht in Betrieb

    Die Deutsche Telekom startet die erste souveräne KI-Fabrik Europas in München. Erfahren Sie, wie die Industrial AI Cloud Industrie, Forschung und Verwaltung revolutioniert.

    mehr lesen: Industrial AI Cloud geht in Betrieb

  • VDMA sieht Anzeichen für leichte Erholung

    VDMA sieht Anzeichen für leichte Erholung

    Die Maschinenbauindustrie in Deutschland hat das Jahr 2025 mit Auftragsbüchern auf Vorjahresniveau abgeschlossen.

    mehr lesen: VDMA sieht Anzeichen für leichte Erholung

  • Siemens übernimmt Canopus AI

    Siemens übernimmt Canopus AI

    Siemens hat die Übernahme von Canopus AI bekanntgegeben.

    mehr lesen: Siemens übernimmt Canopus AI

  • Rekordbeteiligung bei Maintenance und Pumps & Valves 2026 erwartet

    Rekordbeteiligung bei Maintenance und Pumps & Valves 2026 erwartet

    Für die kommende Maintenance Dortmund sowie die zeitgleich stattfindende Pumps & Valves (25. und 26. Februar 2026) zeichnet sich eine Rekordbeteiligung von mehr als 310 Ausstellern ab . Die Aussteller…

    mehr lesen: Rekordbeteiligung bei Maintenance und Pumps & Valves 2026 erwartet

  • RobCo erhält 100 Mio.US$

    RobCo erhält 100 Mio.US$

    RobCo, ein Robotikunternehmen mit Fokus auf physischer KI, gibt eine Finanzierungsrunde in Höhe von 100Mio.US$ bekannt.

    mehr lesen: RobCo erhält 100 Mio.US$

  • G Data erweitert Security Awareness Trainings

    G Data erweitert Security Awareness Trainings

    G Data stellt vier neue Kurse bereit, um Mitarbeitende auf aktuelle Cyberrisiken vorzubereiten.

    mehr lesen: G Data erweitert Security Awareness Trainings

  • Technologiepartnerschaft zwischen Autodesk und Synera

    Technologiepartnerschaft zwischen Autodesk und Synera

    Synera, ein Entwickler von KI-Agenten für das digitale Engineering, gibt die strategische Technologiepartnerschaft mit Autodesk bekannt.

    mehr lesen: Technologiepartnerschaft zwischen Autodesk und Synera