Gestaltungsprinzipien für OPC UA-Applikationen

Das klassische Ingenieurwesen ist geprägt von der Suche nach dem optimalen Automatisierungsgrad von Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen, welches sich stets im Spannungsfeld zwischen Effizienz und Flexibilität bewegt. Das moderne Ingenieurwesen wird dagegen von der Herausforderung geprägt sein, genau dieses Spannungsfeld zu lösen. Ein Ansatz liegt darin, die klassischen starren Systeme zu lose gekoppelten Einzelkomponenten aufzuteilen, welche über Kommunikationsschnittstellen wie OPC UA miteinander verbunden sind. OPC UA definiert einerseits Protokolle für den Zugriff auf Daten und andererseits die grundlegenden Datenmodelle, mit deren Hilfe die Bedeutung dieser Daten festgelegt werden kann. Weil OPC UA auf viele unterschiedliche Komponenten wie Feldgeräte bis hin zu ERP-Systeme ausgerichtet ist, werden stetig komplexere und detailliertere Datenmodelle entwickelt. Zusätzlich muss berücksichtigt werden, dass sich die Komponenten und ihre Modelle während ihrer Nutzung ändern können. Deshalb sind für die Kommunikation neue Algorithmen notwendig, welche immer komplexere und dynamisch veränderliche Modelle verarbeiten können. Somit liegt die größte Hürde zur Realisierung der Interoperabilität nicht darin, dass Datenmodelle oder einheitliche Kommunikationsprotokolle fehlen, sondern darin, dass der Entwicklungsaufwand für die notwendigen Algorithmen für deren Nutzung zu hoch ist. Vor diesem Hintergrund wurde die vorliegende Dissertation erstellt. Darin werden die bestehenden Erkenntnisse und bewährten Prinzipien aus der Netzwerkkommunikation mit REST sowie der objektorientierten Softwareentwicklung kombiniert und auf OPC UA übertragen. Auf dieser Grundlage werden neue Gestaltungsprinzipien definiert, mit denen sich dynamisch veränderliche Systeme realisieren lassen.