Daten-Webservice

Andreas Mühlbauer,

Stets die passenden Daten

Daten werden in der Regel so zur Verfügung gestellt, wie es für den konkreten Anwendungsfall notwendig ist. Daher fehlen in den folgenden Prozessschritten oft relevante Informationen. Ein Domäne-übergreifender Webservice kann hier Abhilfe schaffen. 

Eine Domäne-übergreifende Datenbereitstellung in standardisierten Datenformaten wäre in der Engineering-Phase benötigt. © Phoenix Contact

Es heißt, dass Daten der Rohstoff des 21. Jahrhunderts sind. Alternativ wird vom Gold des digitalen Zeitalters gesprochen. Um den Rohstoff oder das Gold zu nutzen, holt sich die sogenannte künstliche Intelligenz (KI) des maschinellen Lernens die erforderlichen Prozessdaten direkt aus den in Betrieb befindlichen Maschinen und Anlagen. In der Engineering-Phase werden jedoch Daten über die in der Applikation zu installierenden Komponenten benötigt. Diese Informationen finden sich heute schon auf den Portalen der Hersteller der Engineering-Werkzeuge – allerdings immer nur in der Ausprägung, wie sie für das jeweilige Software-Tool notwendig sind. Besser wäre eine allgemeine, Domäne-übergreifende Bereitstellung in standardisierten Datenformaten.

Neben den bekannten Engineering-Umgebungen erfordern auch Konfiguratoren Artikeldaten, damit sie mehrere Einzelartikel zu einem Gesamtprodukt zusammenstellen können. Dabei nehmen die Konfiguratoren durchaus eine Komplexität an, wie sie von den Engineering-Werkzeugen bekannt ist.

Trotzdem umfassen sie lediglich die Artikeldaten, die sie für ihre oft sehr spezifische Aufgabe benötigen. Gespeicherte Konfigurationsobjekte können somit nur für die vorgesehenen Aufgaben verwendet werden oder lassen sich über spezialisierte Schnittstellen in andere Werkzeuge importieren.

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Steuerung des Detailgrads über Zugriffsrechte

Aktuell gibt es bereits Domäne-übergreifende Beschreibungsformate wie AutomationML und eCl@ss Advanced, die sich sogar miteinander kombinieren lassen. Als Beispiel sei der Klemmenleisten-Konfigurator Clip Project von Phoenix Contact genannt, mit dem sich bestückte Tragschienen projektieren lassen. Außerdem erlaubt das Tool über Schnittstellen einen Datenaustausch mit Engineering-Werkzeugen. Doch in Clip Project werden ebenfalls lediglich die Artikeldaten vorgehalten, die für die Konfigurationsaufgabe und den Austausch mit anderen Engineering-Umgebungen zwingend notwendig sind. Dazu gehören unter anderem die Artikelnummer, Breite der Reihenklemme oder Anzahl der elektrischen Anschlüsse.

Ablauf der Artikeldatenanreicherung am Beispiel von Clip Project. © Phoenix Contact

Theoretisch ist das Konfigurationsergebnis ein Modell des Produkts, welches sich auch für weitere Aufgaben wie die automatisierte Beschriftung oder Verdrahtung nutzen lassen müsste. Jedoch fehlen die relevanten Informationen zu den Beschriftungs- und Verdrahtungspositionen. Denkbar wäre deshalb, diese Daten nun ebenfalls in das Artikelwissen des Konfigurations-Tools einzupflegen. Damit käme aber eine zusätzliche Anwendungsdomäne hinzu. Vollständige Datensätze, wie sie beispielsweise im Stammdatensystem des Herstellers vorliegen, würden das Konfigurations-Werkzeug wiederum unnötig aufblähen. Als Alternative zu diesem Szenario erweist sich das nachträgliche Anreichern von Artikelinformationen durch einen Webservice, bei dem sich über Zugriffsrechte sogar der Detailgrad steuern lässt.

Um das Ergebnis eines Konfigurations-Tools für eine durchgängige Engineering-Kette anwendbar zu machen, bietet sich der direkte Export des Konfigurationsergebnisses in AutomationML an. Alternativ könnte ein bereits bestehender Export in AutomationML übersetzt werden. Am Beispiel des Klemmenleisten-Konfigurators Clip Project reicht es zunächst vollkommen aus, die verwendeten Artikel mit ihrer Artikelnummer und relativen Position zueinander zu beschreiben. Das sind zum Beispiel die Tragschiene, Reihenklemmen und Endhalter sowie die Beschriftungsschilder.

Die erste Herausforderung besteht jetzt darin, in AutomationML geeignete System-Unit- oder Rollenklassen zu identifizieren. Im besten, allerdings auch sehr unwahrscheinlichen Fall steht dazu eine eCl@ss-basierte System-Unit-Klassenbibliothek zur Verfügung, die wie ein Produktkatalog gelesen werden kann. Da dies jedoch normalerweise nicht der Fall ist, reicht im ersten Schritt der Einsatz von Platz-halter-Rollenklassen mit nur zwei Attributen aus: Artikel- nummer und Herstellername. In der Instanz-Hierarchie, die den Aufbau der bestückten Tragschiene beschreibt, befinden sich dann ausschließlich hierarchisch organisierte Elemente der Platzhalter-Rollenklasse mit zusätzlichen Positionsangaben.

Übersetzung der Konfiguration in eine AutomationML-Datei

Zwischendatenformat in AutomationML vor der Datenanreicherung. © Phoenix Contact

Eine Klassifikation der Komponenten auf der Tragschiene ist damit allerdings nicht gegeben. Denn formal wird nicht klar, ob es sich um einen Endhalter, eine Reihenklemme oder beispielsweise eine Stromversorgung handelt. Um die fehlenden Informationen zu bekommen, werden die einzelnen in der Instanz-Hierarchie genutzten Artikelnummern an einen Webservice übertragen, der aus dem PLM-System (Product Lifecycle Management) des Komponentenherstellers einen BMEcat-Export (eCl@ss-Daten) für genau diese Artikel abruft. Im nächsten Schritt übersetzt der Webservice den BMEcat in eine AutomationML System-Unit-Klassenbibliothek, fügt die benötigten eCl@ss-basierten Rollenklassen hinzu und sendet die erzeugte AutomationML-Datei an den aufrufenden Client zurück.

Die System-Unit-Klassenbibliothek kann dabei wie ein Produktkatalog verstanden werden, in dem die angeforderten Artikel technisch detailliert beschrieben sind. Der Client ersetzt nun die Platzhalter-Rollenklassen in der Instanz-Hierarchie durch die neuen System-Unit-Klassen und fügt darüber hinaus die durch den Webservice erhaltenen Rollenklassen-Bibliotheken in die AutomationML-Übersetzung ein. Als Ergebnis steht eine Übersetzung des Konfigurationsergebnisses in eine syntaktisch korrekte AutomationML-Datei mit eindeutiger und standardisierter (eCl@ss-basierter) Artikelklassifikation bereit.

Mit Hilfe eines Webservice Teaching-Prozesse vermeiden

Bei der Übersetzung von Konfigurationsergebnissen in ein Domäne-übergreifendes Datenaustauschformat handelt es sich lediglich um einen Anwendungsfall. Die Lieferung und Verwendung von standardisierten Artikelinformationen erweist sich zudem in anderen Szenarien als hilfreich. Der Webservice kann zum Beispiel zukünftig direkt von Engineering- und Konfigurations-Werkzeugen eingesetzt werden, sodass ein nachträgliches Anreichern der Daten überflüssig ist. Wird er etwa an wandlungsfähige Fertigungsanlagen angebunden, lassen sich beispielsweise Teaching-Prozesse vermeiden.

Dipl.-Inf. Olaf Graeser, Mitarbeiter im Bereich Corporate Technology & Value Chain, Phoenix Contact. © Phoenix Contact

Zur automatisierten Beschriftung von bestückten Tragschienen ist es ferner notwendig, dass die einzelnen Positionen der Beschriftungsflächen der Reihenklemmen genau bekannt sind. Daher besteht das etablierte Verfahren heute darin, die Reihenklemmen manuell auszumessen und die Positionsdaten in der Maschine zu hinterlegen. Alternativ wird die Maschine manuell in die Position verfahren, in der sich eine Beschriftung durchführen lässt, um diese Position dann einzulernen (Teaching). Stellt der Hersteller die Artikeldaten tagesaktuell zur Verfügung, können beide Verfahren über einen Webservice einfacher umgesetzt werden. Die Vorteile für den Anwender liegen auf der Hand: eine deutliche Zeitersparnis bei gleichzeitige erheblicher Steigerung der Datenqualität.

Dipl.-Inf. Olaf Graeser, Mitarbeiter im Bereich Corporate Technology & Value Chain, Phoenix Contact / am

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