INFORMATIE MODELLERING IN AUTOMATISERING

Eindverslag IMA TETRA project

FINAL

EINDVERSLAG IMA TETRA PROJECT

INFORMATIE MODELLERING IN AUTOMATISERING Release: Final

Laatste wijziging: Vorige versies:

28/02/2014 6/12/2013

Document gecreëerd

Algemene gegevens ................................................................................................................ 1 Indicatoren ............................................................................................................................. 2 Analyse behaalde projectresultaten ........................................................................................ 5 Werkpunt 1: Studie abstracte modellen en benchmark .................................................................... 5 Werkpunt 2: Uitwerken van laboschaal toepassingen ...................................................................... 8 Werkpunt 3: Lokale interoperabiliteitstesten tussen diverse opstellingen ........................................ 9 Werkpunt 4: Cases Studies, met mogelijkheid tot lange afstands interoperabiliteit ........................ 11 Werkpunt 5: Disseminatie en Valorisatie ........................................................................................ 12 Gemeten effecten bij de doelgroep ....................................................................................... 13 Valorisatie overzicht ............................................................................................................. 14 Algemene beschouwing IMA valorisaties ....................................................................................... 14 Concrete IMA Valorisaties .............................................................................................................. 14 Innovatiedoel ....................................................................................................................... 16 Referenties ........................................................................................................................... 17

ALGEMENE GEGEVENS IWT-projectnummer Startdatum van het IWT-project Einddatum van het IWT-project Projectduur Aantal mensmaanden Projectleider en organisatie

Pagina 1 van 18

110131 1/1/2012 31/12/2013 24 maanden 48 Dirk van der Linden – Universiteit Antwerpen


FINAL

INDICATOREN Inhoudelijk verloop van het project √ het project verloopt grotendeels volgens planning en de mijlpalen voorzien voor deze fase van het project zijn (grotendeels) gehaald o de uitvoering wijkt af van de planning zonder dat finaal een belangrijke invloed wordt verwacht o belangrijke mijlpalen worden niet (tijdig) gehaald en/of er zijn grote wijzigingen in de uitvoering Interactie met de doelgroep (o.a. via de gebruikersgroep) √ de interactie met de doelgroep verloopt zoals gepland o er zijn wijzigingen/vertragingen in de interactiemomenten met de doelgroep zonder dat dit een belangrijke invloed heeft op het project o er zijn problemen in de interactie met de doelgroep die bijsturing vragen Haalbaarheid van het innovatiedoel √ het in de specifieke voorwaarden omschreven innovatiedoel blijft behouden en haalbaar o er is bijkomende onzekerheid over het bereiken van het innovatiedoel maar het project wordt niet ten gronde bijgestuurd o het innovatiedoel is niet of onvoldoende haalbaar en het project moet bijgestuurd worden en/of het innovatiedoel moet aangepast worden Inzet van de middelen o de middelen en de menskracht worden ingezet zoals voorzien √ er zijn vertragingen/versnellingen/wijzigingen in de ingezette middelen, maar het is de verwachting dat de wijzigingen over de volledige looptijd van het project beperkt zullen blijven o er zijn grote wijzigingen in de inzet van de middelen

Gewijzigde externe omstandigheden of wijzigingen bij de begunstigden of uitvoerders o er zijn geen relevante gewijzigde omstandigheden die de valorisatie sterk beïnvloeden √ er zijn wijzigingen bij de begunstigden of uitvoerders maar de valorisatie komt niet in het gedrang o er zijn gewijzigde interne of externe omstandigheden die de valorisatie sterk beïnvloeden Melding? o dit voortgangsverslag omvat ook een melding Kruis dit vakje aan als u dit verslag tevens beschouwt als een melding in de zin van art.7 van de Algemene IWT-voorwaarden. Geef dan zeker ook een grondige toelichting in het volgende vak.

Pagina 2 van 18


FINAL

Toelichting (verplicht als u in één van de vorige vakken de 2e of 3e optie of melding heeft aangekruist) Geef hier een korte toelichting als u ergens de 2e optie heeft aangekruist.

Wat betreft de inzet van middelen zijn er administratieve problemen geweest bij Artesis, die tot gevolg hadden dat de overige kosten gedurende vele maanden niet beschikbaar waren voor aankopen te doen door het projectteam. Dit resulteert in een financieel overschot, omdat sommige geplande uitgaven niet zijn gerealiseerd (zie ook financieel verslag). Meer bepaald konden geplande aankopen voor het InExFlex project (zie werkpunt 4) niet plaatshebben. Het projectteam heeft de inhoudelijke gevolgen kunnen beperken door simulatie van de ontbrekende mini-proces hardware en toebehoren. Op vlak van software en informatie modellering is het resultaat overeenkomstig met wat beoogd werd. De nadelen van de simulatie kwamen tot uiting bij demonstraties (bv het event bij Macq en OPC Europe), waar heel wat manuele acties nodig waren om het miniproces te laten functioneren, wat iets minder aanschouwelijk was voor het publiek. Toch bleven de softwarematige verwachtingen telkens ingevuld, en hebben onze enthousiaste onderzoekers de essentie kunnen duidelijk maken. Wat betreft de gewijzigde externe omstandigheden of wijzigingen bij de begunstigden of uitvoerders had de inkanteling van het master deel van de Artesis hogeschool naar de Universiteit Antwerpen plaats. Het budget voor overige kosten was opnieuw tijdelijk niet beschikbaar voor het projectteam, maar dit keer van kortere duur (ongeveer 1 maand). Bovendien is de loonkost gestegen, maar dit bleef ten opzichte van de totale loonkost beneden de marge van 10%. Geef een uitgebreidere toelichting als u ergens de 3e optie heeft aangekruist of als u met dit verslag een melding wil doen. Beperk u in deze gevallen niet tot het melden van wat er gebeurd is, maar leg uit wat de gevolgen zijn en wat u zal doen om daarmee rekening te houden. Toelichtingen bij het verder verloop of bijkomende commentaar (facultatief) Geef hier, indien u dit nuttig vindt, commentaren die u niet elders in het formulier kon opnemen.

Melding van successtories of relevante cases die mee helpen om innovatie in de kijker te zetten (facultatief) Geef in het kort aan waarover het gaat en wie de betrokken adviseur was. IWT neemt dan verder contact op ingeval van mogelijke publicatie(op bijv. de IWT website). U kan dan de opgemaakte tekst ook zelf gebruiken. Er werd een inhoudelijke samenwerking gerealiseerd met de Technische Universiteit van Wenen (TU Wien) en de Technische Universiteit van Dresden. Deze instituten kregen een EraSME funding (FFG EraSME/COIN – P834 800) voor een project met dezelfde naam dan IMA, maar een andere acroniem: “Information Modeling in Automation” (iModelA). De theoretische achtergrond en gebruikte tools zijn gelijkaardig aan die van IMA, maar het toepassingsdomein en partnerbedrijven zijn verschillend (zie ook http://www.imodela.org/).

Pagina 3 van 18


FINAL

Tijdens werkpunt 4 werd een OPC UA communicatie gerealiseerd tussen de labo’s in Antwerpen en Wenen. Andere manifestaties van deze samenwerking waren: o een presentatie van Andreas Fernbach, iModelA projectmedewerker van TU Wien, op de laatste gebruikerscommissie. o een gezamenlijke publicatie met prof Wolfgang Kastner (TU Wien) [19] o een gezamenlijke presentatie op de IEEE INDIN 2013 conferentie met prof. Martin WollSchlaeger (TU Dresden) en prof. Wolfgang Kastner (TU Wien) en Dirk van der Linden (Universiteit Antwerpen) [16]. Merk bovendien op dat de IMA projectmedewerker Georg Neugschwandtner afkomstig is van TU Wien. Hij werd aangeworven door Artesis op aanraden van prof. Kastner. De IWT adviseur van dit project TETRA 110131 is Alain Thielemans

Pagina 4 van 18


FINAL

ANALYSE BEHAALDE PROJECTRESULTATEN

A FBEELDING 1 O VERZICHT W ERKPUNTEN

Werkpunt 1: Studie abstracte modellen en benchmark In dit eerste werkpunt is een literatuurstudie uitgevoerd naar informatie modellering. In deze literatuurstudie werd onder andere bestudeerd: • • • • •

Wat informatie modellering is Waar informatie modellen voor gebruikt worden Hoe informatie modellen ontwikkeld worden Hoe informatie modellen toegepast worden Welke technologieën of standaarden er reeds bestaan voor informatie modellering

Pagina 5 van 18


FINAL

• •

Welke informatie modellering tools er voorhanden zijn Welke bestaande informatie modellen beschikbaar zijn in ons toepassingsgebied

In deze studie werd in detail gekeken naar de OPC Unified Architecture standaard (IEC 62541). Deze industriële communicatie standaard bestaat uit twee fundamentele concepten: • •

Open industriële communicatie: gestandaardiseerde manier om data op een platform onafhankelijke manier tussen systemen te transporteren (“hoe informatie uitwisselen”) Data modellering: beschrijven technieken om betekenis te geven aan deze getransporteerde data (“Wat betekent de uitgewisselde informatie?”)

Na de grondige studie van informatie modellering met OPC UA hebben de onderzoekers een studie gedaan van bestaande informatie modellen en hoe deze toegepast worden. Er zijn een aantal OPC UA “companion standards” bestudeerd: • • • • • •

OPC UA PLCopen Information Model OPC UA for ISA-‐95 Common Object Model OPC UA For Devices Companion Specification OPC UA for Analyser Devices Companion Specification Implementation of the OPC UA Information Model for Analyzers OPC UA Field device integration

De samenvatting van deze literatuurstudie werd tijdens de gebruikerscommissie gedetailleerd gepresenteerd aan de gebruikersgroep. Op deze manier kreeg de gebruikersgroep een duidelijk beeld voorgeschoteld van wat informatie modellering theoretisch inhoudt, welke companion specifications er beschikbaar zijn en hoe deze worden toegepast in “real-‐world” applicaties [1]. Na een eerste voorlichting over informatie modellering en een introductie in de mogelijke sub domeinen hebben we de expliciete vraag gesteld aan de partners welke sub domeinen het best kunnen gebruikt worden voor WP2, het uitwerken van labo-‐schaal toepassingen [1]. Deze vraag is openlijk bediscussieerd tijdens de gebruikerscommissie. Bovendien hebben we in de eerste project periode een aantal meetings gehad met volgende bedrijven [2]: • • • • • •

NinetyFive Restore Pliant Linkworx (toen nog DCV solutions) Ceratec Atlas Copco/ Van Hoecke Automation (geen partner)

Pagina 6 van 18


FINAL

Dankzij de meetings en de open debatten met de IMA partners hebben we twee sub domeinen vastgelegd die een weergave zijn van de toepassingen van informatie modellering in de IMA gebruikersgroep. Deze subdomeinen zijn: • •

Automatisatie en integratie in Manufacturing Execution Systems (MES) en Enterprise Resource Planning (ERP) Distributie van elektriciteit, SMART grid

A FBEELDING 2 S UBDOMEINEN I MA

Pagina 7 van 18


FINAL

Werkpunt 2: Uitwerken van laboschaal toepassingen Na de studie van de abstracte modellen en het vastleggen van de sub domeinen zijn de onderzoekers overgegaan tot het implementeren van labo schaal toepassingen. Deze toepassingen hebben als doel om de mogelijkheden van de innovatieve technologie in de verf te zetten voor de bedrijven. Deze voorbeelden bestonden hoofdzakelijk uit het schrijven van software voor demo applicaties. De geschreven software werd gedemonstreerd en de code werd gedeeld met de bedrijven. In de periode waar er gewerkt werd aan WP2 zijn er een hele reeks van zulke toepassingen ontwikkeld waardoor de concepten en mogelijkheden van de technologie duidelijker werden voor zowel de onderzoekers als de bedrijven. Met de ervaring opgedaan in de kleine projecten is er uiteindelijk een grote, geïntegreerde proof-‐of-‐concept gemaakt. De reeks van kleinere toepassingen werden gedemonstreerd en gedissemineerd naar de partners tijdens gebruikerscommissies. De documentatie en code is verkrijgbaar op aanvraag. • • •

•

•

•

•

OPC UA voor mobiele toepassingen: ontwikkeling en demo Android OPC UA software OPC UA voor data acquisitie: ontwikkeling van OPC UA Data Access server Abstractie met PLCOpen: demonstratie van de OPC UA boiler demo o Unified Automation demoserver o Beckhoff PLC runtime (Win XP/Win CE) o Iconics HMI o Atvise HMI Matlab OPC UA wrapper: besturing van de KUKA KR16 robot met Matlab en OPC UA o Migration path: wrapping KUKA OPC server o UaGateway configuration Toepassingen voor elektriciteitsdistributie met IEC 61850 (substation automation) o Demo van IEC 61850 client met WAGO PLC o Demo en ontwikkeling van Java Server met Beck IPC embedded system o Ontwikkeling en demo van IEC 61850 naar OPC UA Gateway server Informatie modellering implementatie op een embedded systeem o Modellering met Unified Automation UaModeller o Implementatie model met Unified Automation ANSI C SDK o Code generatie / kruiscompilatie ARM-‐processor o Applicatie uitvoeren op een low cost ARM hardware platform Sturing van transportband voor het testen van camera algoritmes met OPC UA o Servo motorsturing Beckhoff PLC via OPC UA o Ontwikkeling en demo Matlab OPC UA client

De KUKA KR16 en de transportband sturing met OPC UA alsook het visualisatiepakket Atvise worden gebruikt in labo’s, masterproeven of onderzoek gerelateerde toepassingen.

Pagina 8 van 18


FINAL

Werkpunt 3: Lokale interoperabiliteitstesten tussen diverse opstellingen Na demonstratie van de labo schaal toepassingen zijn de toegepaste technieken en technologieën telkens toegelicht aan de IMA gebruikersgroep. In de aanloop van WP3 is er een duidelijk signaal gekomen van de bedrijfspartners om een meer toepassingsgerichte use-‐case te starten die meer aanleunt bij de bedrijfsactiviteiten van partners. Om deze use-‐case te definiëren zijn deze vragende partners uitgenodigd op een “open forum meeting” [2]. Deze meeting had als doel om te brainstormen over een use-‐case, waar zoveel mogelijk partners aan kunnen meewerken, om zo tot een resultaat te komen dat potentieel tot valorisatie heeft. De volgende bedrijven waren aanwezig op de open forum meeting: • • • •

Ninety-‐Five (Marc Blekkink) WAGO (Johnny Daems) Trimoteq (Kevin Moesker) Macq (Geert Vanstraelen)

Tijdens de open forum meeting werd de aanzet gegeven naar de use-‐case “open information exchange for flexible manufacturing” of kortweg InExFlex. Deze use case heeft als doel om productie processen beter te integreren met IT software om zo de productie te gaan optimaliseren en flexibel te gaan aansturen. In dit kader werd er een architectuur ontworpen die gebruik maakt van informatie modellering en OPC UA. Conform deze architectuur werd interoperabiliteit tussen verschillende componenten van een heterogeen systeem mogelijk. De proefopstelling bestaat uit een hele reeks onafhankelijke componenten die naadloos moeten samenwerken. In het kader van de lokale interoperabiliteitstesten zijn er voor deze componenten OPC UA interfaces ontworpen. Deze OPC UA interfaces zijn dan geïmplementeerd onder de vorm van OPC communicatie servers en clients. De volgende componenten zijn geïntegreerd in de proefopstelling [afbeelding 3]: • • • • • • • • • • •

Beckhoff CX5020 industriële controller met geïntegreerde OPC UA server MACQ P5 industriële controller met geïntegreerde OPC UA server Zelf ontwikkelde batch executive software (“PES”) Door MACQ ontwikkelde batch executive software (“PES”) Zelf ontwikkelde Android recipe designer Door NinetyFive ontwikkelde recipe designer/ batch executive Zelf ontwikkelde Dynamic AddressSpace proxy server Door Macq ontwikkelde batch execution HMI Door Macq ontwikkelde process HMI Door Pliant op maat gemaakte process HMI Geconfigureerde off-‐the-‐shelf process HMI

Pagina 9 van 18


FINAL

Veel werk is uitgegaan naar gestandaardiseerde communicatie tussen componenten van onze partners. Dit heeft als resultaat dat de systemen van de partners effectief gekoppeld werden via de communicatie interfaces. Deze gekoppelde systemen zijn onder andere producten zoals visualisatie software, industriële controllers, manufacturing execution systems, enz. In het InExFlex project hebben de onderzoekers nauw samen gewerkt met verschillende project leiders, ingenieurs, software architecten en software developers van de partner bedrijven. De vereiste applicaties, communicatie interfaces en informatie modellen kwamen tot stand door een iteratief proces waar telkens nieuwe features werden toegevoegd aan het design. Het werkende systeem werd gedemonstreerd tijdens de gebruikerscommissies, de OPC Europe Day in Amersfoort, op het MACQ 90 event en met een demonstratie video op YouTube [4]. De technische uitwerking van InExFlex kan men vinden in de volgende documenten: InExFlex Scope document [5]: • • • • •

De achtergrond, een algemene contextschets en de huidige “state-‐of-‐the-‐art” De voordelen van de voorgestelde communicatie interfaces Specifieke design goals en de redenen die achter deze goals zitten Een high level design van het te bouwen systeem Een voorstel voor de bijdragen van de IMA partners

InExFlex demo document [6]: • • •

Beschrijving van de demo Beschrijving van de interfaces Overzicht van de verschillende componenten

InExFlex Procedures and Recipes [7]: •

Beschrijving van de verschillende procedures en recepten die gebruikt worden in de demo opstelling

InExFlex Phases [8]: • •

Beschrijving van de verschillende “phases” die gebruikt worden in de demo opstelling Beschrijving van de synchronisatie van de verschillende productie stations

InExFlex Poster [9]: • • •

Overzicht van het onderzoek Beschrijving proof-‐of-‐concept implementatie met OPC UA Verder werk: ISA-‐88 en OPC UA informatie modellering

Pagina 10 van 18


FINAL

Towards OPC UA for ISA-‐88 [10]: • • • •

De systeemarchitectuur van het flexibel productie systeem Informatie modellering: ISA 88 met OPC UA Hoe wordt informatie modellering toegepast in InExFlex Mogelijkheden voor de toekomst

De InExFlex broncode is beschikbaar op aanvraag.

A FBEELDING 3 I N E X F LEX A RHITECTUUR E N C OMPONENTEN

Werkpunt 4: Cases Studies, met mogelijkheid tot lange afstands interoperabiliteit Werkpunt 4 bouwt grotendeels verder op werkpunt 3 in de zin dat de InExFlex Demo opstelling ook aangestuurd kan worden op een remote manier, bijvoorbeeld via het internet. Het communicatie protocol OPC UA werkt met web services die via bekende protocols (http of tcp/ip) kunnen opgeroepen worden. Het remote oproepen van de web services verschilt dus in wezen niet van het lokaal oproepen. Daarbij komt wel dat er rekening moet gehouden worden met enkele zaken:

Pagina 11 van 18


FINAL

• •

Het remote besturen en monitoren van industriële installaties vergt extra security maatregelen zoals encryptie en signing van de verstuurde data. Bij het versturen van data via het internet kan op geen enkele manier gegarandeerd worden dat de data toekomt bij de bestemming en wanneer de data toekomt kan op het vlak van timing geen enkele garantie gegeven worden.

Om te bewijzen dat een lange afstands verbinding met OPC UA mogelijk is, is in samenwerking met TU Wenen een remote OPC UA verbinding opgezet. In het labo building automation in Wenen werd een industriële controller geconfigureerd met OPC UA server en toegang via het internet. Vanuit Antwerpen is er een verbinding gemaakt met deze industriële controller en enkele building automation functies opgeroepen. Het resultaat van deze functies is visueel beschikbaar via webcam.

Werkpunt 5: Disseminatie en Valorisatie In dit deel van het document wordt enkel het disseminatie aspect besproken omdat er later in het document een geheel punt wordt gewijd aan valorisatie. Tijdens het verloop van IMA werden er in totaal 6 gebruikerscommissies georganiseerd. Tijdens deze commissies werd de output van de voorbije periode voorgesteld aan de partners en werd er feedback van de gebruikersgroep gevraagd om het project te sturen [1]. Concrete disseminatie werd ook verwezenlijkt door: • • • • • •

• • •

Verscheidene master-‐ en bachelor proeven rond informatie modellering, interoperabiliteit en OPC UA [11] Een opleiding over het integreren van industriële toepassingen op SMART devices (tablet, smartphone, etc. ) met OPC UA die gegeven werd in samenwerking met Patrick de Corte [12] Een introductie over OPC UA en informatie modellering die werd gegeven tijdens een gebruikersgroep meeting van het Sirris SMART factory VIS project [13] De InExFlex demonstratie die werd gegeven op het grootste OPC evenement in Europa met meer dan 100 bezoekers, nl. De OPC Europe Day 2013 in Amersfoort [14] De InExFlex demonstratie die werd gegeven op het event ter ere van het 90-‐jarig bestaan van verjaardagsevent van het partner bedrijf MACQ Een industry whitepaper gepubliceerd door de OPC UA software leverancier Prosys waarin het IMA project beschreven wordt, de uitdagingen voor huidige productiesystemen, de voorgestelde methoden en demo [15] Een OPC UA en informatie modellering tutorial, gepresenteerd tijdens de IEEE INDIN conferentie in Bochum [16] Een vrij beschikbaar best practice document “OPC UA and interoperability in a modular batch automation scenario” [17] Een gepubliceerd conference paper en bijbehorende presentatie tijdens ETFA 2013 met als titel “An open automation architecture for flexible manufacturing” [18]

Pagina 12 van 18


FINAL

• • •

Een gepubliceerd journal paper in het International Journal on Advances in Internet Technology met als titel “Supporting Adaptive Flexibility with Communications Middleware” [19] Een video, die het InExFlex concept demonstreert, werd gepubliceerd op YouTube [4] Op de website van IMA is een sectie “Frequently Asked Questions” beschikbaar waar de vragen die telkens terug komen worden beantwoord [20]

GEMETEN EFFECTEN BIJ DE DOELGROEP Tijdens het IMA onderzoeksproject zijn er vijf partner bedrijven, die software hebben ontwikkeld, die opgenomen is in het aanbod van hun producten. •

•

•

•

•

MACQ Traffic and Automation hebben in hun OBViews suite een procedural execution system (PES), human machine interface (HMI) en PLC code ontwikkeld als platform voor flexibele manufacturing conform het IMA OPC UA information model. De code voor dit systeem is ontwikkeld door MACQ en geassisteerd door de IMA onderzoekers. Tijdens de ontwikkeling zijn er allerhande verbeteringen aangebracht aan MACQ hun bestaande OPC UA communicatie stack. Bovendien werden er tips gegeven over hoe MACQ hun product beter kan voldoen aan de PLCOpen OPC UA companion specification. Tijdens het MACQ 90 event is er voor vele klanten van MACQ een uitgebreide demo gegeven van InExFlex. Linkworx heeft tijdens het projectverloop van IMA de eerste stappen gezet naar een software product. Dit product is gebaseerd op OPC UA, waarbij gebruik gemaakt wordt van de cross platform communicatie mogelijkheden, alsook de informatie modellering aspecten. Dit software platform heeft als doel om de integratie van allerhande systemen te vergemakkelijken door op een generieke manier te werk te gaan. Momenteel wordt de mogelijkheid onderzocht om een KMO innovatieproject in te dienen om het idee verder te valoriseren. Pliant heeft tijdens InExFlex een gecustomiseerd HMI platform ontwikkeld, waarbij gebruik wordt gemaakt van OPC UA. Deze HMI is gemaakt op een generieke manier zodat deze later ook kan toegepast worden voor andere projecten. De IMA onderzoekers hebben gewezen op een aantal interoperabiliteitsissues zodat de Pliant HMI beter en veiliger kan samenwerken met andere systemen. In het kader van InExFlex heeft NinetyFive in zijn Easy95 product suite een plugin gemaakt inclusief een web gebaseerde tool om recepten te gaan maken, valideren en doorsturen volgens de ISA-‐95 standaard. De IMA onderzoekers hebben de software ontwikkelaars van NinetyFive ondersteund bij het implementeren van de OPC UA interface, en consulting verleend over het structuren van de recepten. Voor de demo’s heeft het onderzoeksteam veelvuldig gebruik gemaakt van industriële controllers van Beckhoff. Er is op regelmatige basis gecommuniceerd met de ontwikkelaars van Beckhoff over de geavanceerde OPC UA features. Er werden ook enkele interoperabiliteitsissues gemeld aan het ontwikkelingsteam en er werden verschillende “feature requests” ingediend.

Pagina 13 van 18


FINAL

VALORISATIE OVERZICHT Algemene beschouwing IMA valorisaties Eén van de grootste kritieken op de OPC Unified Architecture specificaties is dat de standaard een hoge complexiteit heeft. Door deze complexe, maar innovatieve en open standaard te gaan dissemineren naar onze partner bedrijven onder de vorm van tutorials, presentaties, proof-‐of-‐concepts en code voorbeelden krijgen deze Vlaamse KMO bedrijven kennis in huis waar normaal gezien aanzienlijke tijd en investeringen voor nodig zijn. OPC UA wordt meer en meer gebruikt in hoog technologische sectoren zoals industriële automatisering, energie transport, hernieuwbare energie en SMART-‐grid. Door al in een vroeg stadium van de adoptie van OPC UA technologie producten te realiseren krijgen de Vlaamse bedrijven een stap voor. Bovendien wordt er op het vlak van OPC UA een kennis netwerk opgebouwd waardoor er voor complexe vragen gerekend kan worden op verscheidene experten voor een gepast antwoord. Door het IMA project komen de bedrijven ook meer in contact met de academische wereld en de faculteit toegepaste ingenieurswetenschappen. Hierdoor worden de concrete noden van de industrie duidelijker en wordt het opleidingsprogramma beter afgestemd op deze noden. Concreet worden elementen van het onderzoek gebruikt in cursussen en als onderwerp voor bachelor-‐ en masterproeven. In overeenkomst met de OPC Foundation krijgen de leden van onze gebruikersgroep toegang tot alle bestanden (o.a. de specificaties, referentie implementaties, developer video’s en de compliance test tool) waar er normaal een betalend corporate membership voor nodig is. Deze memberships kosten naarmate de grootte van de organisatie al snel duizenden euro’s per jaar.

Concrete IMA Valorisaties Het bedrijf Patrick De Corte BVBA organiseert opleidingen over automatisering en industriële communicatie. De onderzoekers zijn voor 2 opleidingen uitgenodigd als gast spreker. De bedoeling is dat de kennis van het onderzoek op termijn geïntegreerd geraakt in het opleidingsaanbod van Patrick De Corte zodat er een betere marktpositie wordt bekomen voor deze opleidingen [12]. Linkworx is bezig met zijn core software product te bouwen rond OPC UA technologie en gebruikt de geavanceerde informatie modellering technieken. Het product wordt gebouwd met de C#.NET SDK van de OPC Foundation die door het IMA project in overeenkomst met de OPC Foundation ter beschikking is gesteld. Linkworx heeft via het IMA project een forum gevonden om zijn product te toetsen bij andere bedrijven die OPC UA gebruiken als ook een eerstelijns support voor OPC gerelateerde problemen. Het IMA project heeft dus bijgedragen aan de opstart van een innovatief nieuw software product dat momenteel nog verder ontwikkeld wordt met potentieel voor tewerkstelling van meerdere software ontwikkelaars. Bovendien zijn momenteel verkennende gesprekken bezig om met Linkworx een IWT KMO haalbaarheidsstudie en/of innovatie project in te dienen.

Pagina 14 van 18


FINAL

Het bedrijf Pliant heeft in samenwerking met het IMA team een visualisatie toolbox gemaakt die gebruik maakt van OPC UA. Het product is gebouwd met de C#.NET SDK van de OPC Foundation die door het IMA project conform de overeenkomst met de OPC Foundation ter beschikking is gesteld. Momenteel is Pliant in China een machine aan het bouwen voor een nieuw schip in onder aanneming voor de firma Boskalis. Het is mogelijk dat de HMI toolbox hiervoor gebruikt zal worden. Macq heeft tijdens het InExFlex project zeer nauw samen gewerkt met de onderzoekers van IMA. Het hoofd van R&D, Geert Vanstraelen is verschillende dagen naar de campus gekomen om de proefopstelling mee uit te werken. Tijdens deze samenwerking zijn verschillende interoperabiliteitsissues naar boven gekomen en verbeterd, resulterend in een betere OPC UA implementatie voor MACQ. Bovendien zijn geavanceerde informatie modellering technieken gebruikt die voor MACQ naar integratie toe een voorsprong geven op vele concurrenten. Omdat MACQ nog een relatief kleine speler is op het vlak van industriële controllers is interoperabiliteit een essentieel onderdeel van hun product. Door de open standaard OPC UA te gebruiken die momenteel bezig is met uitgroeien tot de referentie voor informatie uitwisseling op hoger niveau gaat MACQ mee met zijn tijd en sterkt MACQ hierdoor zijn concurrentie positie. NinetyFive biedt een software product aan dat gebaseerd is op de ISA-‐95 standaard, die zorgt voor de koppeling van Enterprise Resource Planning systemen met Manufacturing Execution Systems. In het Easy95 software product is een web gebaseerde interface ontwikkeld om recepten samen te stellen, te valideren en te versturen naar een Recipe Execution System. Deze ontwikkeling, inclusief OPC UA interface en informatie modellering is tijdens het IMA project voltrokken in samenwerking met de onderzoekers. De Easy95 software suite heeft daardoor extra features gekregen die in de toekomst bij integratie projecten gebruikt kunnen worden. Het gebruik van deze features kan resulteren in een geoptimaliseerde productie van goederen. WAGO maakt industriële controllers die de IEC 61850 (Substation automation) norm ondersteunt. Deze norm is gericht op informatie uitwisseling voor elektriciteitsdistributie zoals transformator stations of wind turbines. De norm gebruikt ook informatie modellering. In België heeft WAGO een kantoor voor verkoop en technische ondersteuning. We hebben toelichting gegeven over IEC 61850 en OPC UA voor WAGO en bij Infrax, een grote klant van WAGO. Bovendien hebben de onderzoekers van IMA via het begeleiden van een bachelor proef het toepassen van de IEC 61850 norm gefaciliteerd. Hierbij werd gebruik gemaakt van WAGO hardware. Het directe gevolg is een verbeterde technische ondersteuning naar de eindklant toe en een betere kennis van eigen producten voor WAGO. Trimoteq is een jong bedrijf dat momenteel marktonderzoek doet om op termijn een software product te ontwikkelen. Het dissemineren van de OPC UA standaard inclusief informatie modellering aan Trimoteq heeft als effect gehad dat ze een betere oriëntatie hebben richting de industriële markt. Trimoteq zal in de toekomst tools ontwikkelen voor de analyse van “Big Data” voor industriële systemen. De captatie van deze data zal met OPC UA gebeuren. Trimoteq heeft veel commitment getoond tijdens het IMA project. Er is regelmatig consulting geleverd aan Trimoteq die vragen stelde over de haalbaarheid van projecten en aldus beter antwoord heeft kunnen bieden aan zijn eindklanten.

Pagina 15 van 18


FINAL

Na het IMA project heeft de projectmedewerker Maarten Reekmans een eigen bedrijf genaamd SmarT&R opgericht. Deze vennootschap biedt R&D services, consulting en software development aan met als expertise industriële communicatie en embedded systemen. SmarT&R is momenteel verkennende gesprekken aan het voeren met partners van het IMA project om samenwerkingen op te zetten onder de vorm van onder aanneming. Er wordt ook bekeken of er een KMO haalbaarheidstudie of innovatieproject kan gestart worden in samenwerking met de Universiteit Antwerpen. We kunnen stellen dat de onderzoeksgroep waar IMA toe behoort doorheen het project gegroeid is tot een OPC UA en informatie modellering kenniscentrum. Tijdens het project is er dan ook veel eerstelijns support gegeven aan de partner bedrijven zoals Restore, Control & Protection en Ceratec. Veelal gaat dit om telefonisch contact en e-‐mail verkeer. Op deze manier werden configuratie of programmatie problemen opgelost of werd er informatie verschaft zodat de partner bedrijven hun klanten goed konden informeren over de verschillende mogelijkheden van de technologie.

INNOVATIEDOEL Het innovatiedoel van het IMA project bestaat er hoofdzakelijk uit om de voordelen van het complexe gegeven informatie modellering aan te tonen en duidelijk te maken in welke situaties de investering van resources om aan informatie modellering te doen voordelig kan uitkomen. Door zowel een sterke theoretische basis te onderwijzen aan de partner bedrijven, alsook het uitwerken van de praktische voorbeelden met de partners hun hard-‐ en software, gelooft het IMA team dat we informatie modellering met OPC UA als concept goed hebben kunnen aanbrengen bij de partner bedrijven. We kunnen stellen dat er verschillende indicatoren zijn die aantonen dat de innovatiedoelen voor dit project hoofdzakelijk bereikt zijn. Er is in de onderzoeksgroep gedurende het project een expertise opgebouwd rond informatie modellering met OPC UA. Deze expertise is op verschillende seminaries, opleidingen, gebruikerscommissies en presentaties verspreid, niet enkel naar de gebruikersgroep, maar ook op verschillende publieke events en seminaries. Tijdens het project is er een sterke vraag gekomen voor een uitgebreide, realistische use-‐case die de mogelijkheden van informatie modellering aantoont. Uit deze vraag is het InExFlex project ontstaan waar vier partner bedrijven aan hebben meegewerkt. InExFlex bewijst dat in een sterk heterogeen productie systeem, waar allerhande vendors met eigen producten geïntegreerd moeten worden informatie modellering met OPC UA een goede oplossing biedt. Met InExFlex werd aangetoond dat de onderzochte technieken kunnen leiden tot flexibele productie installaties waar intelligente componenten naadloos samenwerken, om zo de productie te optimaliseren en aldus de kost van het eindproduct te verlagen. De implementatie van OPC UA clients en servers die gebruik maken van informatie modellering voor producten van onze partners werd ook voorop gesteld als innovatiedoel. Drie bedrijven van de

Pagina 16 van 18


FINAL

gebruikersgroep hebben tijdens de loop van het project een OPC UA server en/of client ontwikkeld, met de ondersteuning van de onderzoekers.

REFERENTIES De referenties zijn online beschikbaar op de url: http://ima-‐research.org/referenties_eindverslag_ima.zip [1] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, "Verslaggeving gebruikerscommissies”, 2012-‐2014. [2] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “Verslaggeving meetings IMA”, 2012-‐2014. [3] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “Verslaggeving InExFlex”, 2013-‐2014. [4] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “Demonstration video InExFlex project” (YouTube), [online] 2013, https://www.youtube.com/watch?v=4-‐HXPXZdyUk (geraadpleegd 7 Januari 2014). [5] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “Open information exchange for flexible manufacturing – scope”, 2013. [6] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “Open information exchange for flexible manufacturing – Demo at OPC Day Europe”, 2013. [7] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “InExFlex demo: Recipe elements and main recipes”, 2013. [8] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “InExFlex demo: Phases and horizontal synchronization”, 2013. [9] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “An open automation architecture for flexible manufacturing – poster”, 2013. [10] G. Neugschwandtner, “Towards OPC UA for ISA-‐88”, 2014.

Pagina 17 van 18


FINAL

[11] M. Reekmans G. Neugschwandtner J. De Rouck S. Deceulaer en V. Van der Heyden, “Gerelateerde bachelor-‐ en masterproeven”, 2012-‐2014. [12] M. Reekmans, “Workshop tablet integratie”, 2013. [13] M. Reekmans en G. Neugschwandtner, “Workshop OPC Unified Architecture and applied information modelling”, 2013. [14] OPC Foundation, “Flyer OPC Day Europe”, 2013. [15] M. Reekmans, “Open information exchange for flexible manufacturing”, Prosys, 2013. [16] W. Kastner M. WollSchlaeger D. Van der Linden en G. Neugschwandtner, “OPC Unified Architecture (OPC UA) System Integration and Information Modeling in Automation Systems”, IEEE International Conference on Industrial Informatics, 2013. [17] G. Neugschwandtner, “OPC UA and interoperability in a modular batch automation scenario”, 2014. [18] G. Neugschwandtner, M. Reekmans, “An open automation architecture for flexible manufacturing”, IEEE Emerging Technologies in Factory Automation conference, 2013. [19] D. Van der Linden G. Neugschwandtner, M. Reekmans, H. Peremans, W. Kastner, “Supporting adaptive flexibility with communications middleware”, International Journal on Advances in Internet Technology vol 6 no 1 & 2, 2013. [20] V. Vanderputten M. Reekmans en G. Neugschwandtner, "OPC Unified Architecture FAQ" (IMA Research), [online] 2012, http://ima-‐research.org/site/index.php/deliverables/opc-‐unified-‐ architecture-‐faq-‐public (Geraadpleegd: 16 January 2014.

Pagina 18 van 18

INFORMATIE MODELLERING IN AUTOMATISERING

Recommend Documents