Hannover Messe Industrie 2016
Serie Internet of Things

De zoektocht naar een IvD-standaard

6-feb-2017

Het Internet van Dingen (IvD) belooft hogere inkomsten, grotere efficiency en lagere kosten. Daarbij maakt het IvD nieuwe businessmodellen mogelijk. Maar veel bedrijven aarzelen nog om de stap te zetten naar digitalisering. Voor één op de twee bedrijven vormt het ontbreken van standaarden voor het IvD een obstakel. Dat toon de VDE (Vereniging van elektrotechniek, elektronica en informatietechnologie) aan in het trendrapport 2016 ‘Internet van Dingen / Industrie 4.0’.
The search for an IoT standard: Platform-independent protocols could solve this problem.

"Als een telefoongesprek in China"

Je zou denken dat met het internetprotocol ook end-to-end communicatie in het Internet van Dingen mogelijk zou zijn. Dat is grotendeels ook waar op het netwerkniveau van het zogeheten OSI layer model. “Maar dit is ongeveer net zo handig als een telefoongesprek in China als je geen Chinees spreekt.” Dat zegt prof. Axel Sikora, wetenschappelijk directeur van het Instituut voor betrouwbare embedded systemen en communicatie-elektronica (ivESK) aan de hogeschool van Offenberg. “Zo lang de machines op applicatieniveau een andere taal spreken, zullen ze elkaar niet verstaan, ondanks het feit dat ze verbonden zijn.”
In de tussentijd worden veelgebruikte protocollen ingezet op de laag van de applicaties om tenminste de machines te verbinden met Clouddiensten. Dit zijn onder andere MQTT (Message Queue Telemetry Transport) voor het uitwisselen van berichten tussen apparaten, LWM2M (Lightweight Machine-to-Machine) voor het beheer van IvD-apparaten en OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture) voor machine-tot-machine-communicatie.

OPC UA: een haalbare IvD-standaard?

De OPC-standaard maakt het mogelijk dat verschillende machines in industriële installaties al met elkaar praten. De OPC HDA specificatie wordt bijvoorbeeld gebruikt om datageschiedenis over te brengen OPC DA dient ervoor om gegevens in real-time te versturen en OPC AE kan gebruikt worden om alarmen en gebeurtenissen over te brengen. Maar er zijn wel drie verschillende applicaties nodig om dit te kunnen bewerkstelligen. 
Als verbindend protocolstapeling tussen de verschillende lagen maakt OPC UA gebruik van open, platform-onafhankelijke protocollen die naast pc’s ook Cloudservers ondersteunen, als ook internetstandaarden zoals TCP/IP en besturingssystemen zoals Microsoft Windows, Google Android, Apple iOS of Linux en Unix. “De afgelopen jaren heeft OPC UA een uitstekende positie gebouwd, vooral op het gebied van industriële automatisering. Het zal zeker één van de spelers zijn die invloed zal hebben in de komende jaren of zelfs komende tientallen jaren,” voorspelt Sikora.

Real-time controle en synchronisatie van machines

Wat OPC UA op dit moment nog steeds niet kan bieden is communicatie in real-time, wat de laagst mogelijke doorlooptijden vereist. Om dit te bereiken werken een aantal industriële ondernemingen waaronder ABB, Bosch, Cisco, General Electric en Kuka aan OPC UA extensie TSN (Time-Sensitive Networking) als nieuwe standaard die ook real-time geschikt is. De fabrikanten willen dit uniforme communicatieprotocol in hun toekomstige producten ondersteunen zodat real-time controle en synchronisatie van machines over een standaard ethernetnetwerk mogelijk is. Hoewel ethernet een standaard geeft voor de fysieke laag in industriële automatisering, zijn er volgens Sikora nog veel industriële ethernetvarianten op de laag van de dataverbinding. “Misschien slaagt TSN erin deze soms onnodige variant op te heffen.”

IvD-standaarden: niet op het verkeerde paard wedden

Wie bepaalt eigenlijk de standaarden? De specificaties voor OPC UA TSN zijn bijvoorbeeld ontwikkeld door de OPC Foundation in samenwerking met Industrial Internet Consortium (IIC). “Als je echter kijkt naar de standaardisatieprocessen van de afgelopen jaren dan zie je dat de formele normeringsorganen steeds meer hun rol als trendsetter kwijtraken. Steeds vaker nemen zij slechts aan wat voorgesteld is door industriële consortia, coalities of losjes georganiseerde ecosystemen,” zegt Sikora. Een nieuwe trend die de laatste jaren pas zichtbaar wordt is dat zeer grote bedrijven zoals Amazon, Google of Samsung “zelfs geen consortia meer vormen, maar hun oplossingen direct op de markt brengen.”
Dit kan een dilemma veroorzaken voor bedrijven die van plan zijn om in te stappen in het Internet van Dingen. “Als het gaat om de implementatie van digitalisering dan is het belangrijk om die ontwikkelingen te benutten en stimuleren die zo open mogelijk zijn,” zegt Sikora. “Helaas proberen sommige marktspelers, vooral de grote jongens, voortdurend hun klanten te binden aan hun gesloten producten. In de meeste gevallen is de toetredingsdrempel erg laag. Maar deze goedkope toetreding kan achteraf duur uitpakken als blijkt dat je op het verkeerde paard hebt gewed.”

On-site of in de Cloud – een belangrijke beslissing

Als je de juiste overwegingen maakt voordat je je fabriek koppelt aan het Internet van Dingen, bijvoorbeeld, is het zakelijk potentieel aanzienlijk. Bedrijven moeten vooraf bepalen wat er in de Cloud moet komen en wat niet. “Alles wat lokaal of regionaal uitgewisseld kan worden, moet daar ook blijven,” raadt Sikora aan. Bedrijven zouden zeker veel eenvoudiger diensten lokaal kunnen aanbieden, zoals bijvoorbeeld dataopslag. Dat heeft ook te maken met het principe van dataminimalisatie gerelateerd aan beveiliging, en dat bovendien in dezelfde mate geldt voor particuliere als zakelijke informatie.
Als echter apparaten en machines van verschillende fabrikanten elkaar moeten kunnen verstaan over de gehele toeleveringsketen, kan de Cloud zich van zijn beste kant laten zien. Openbare infrastructuren bieden altijd voordelen wanneer gegevens over verschillende locaties of fabrikanten uitgewisseld moeten worden. Dat geldt ook wanneer er sprake is van een uitgebreide dienstverlening of wanneer redundantie een belangrijk punt is. IvD-platformen vanuit de Cloud hebben de geschikte interfaces om de machines te verbinden en bieden geschikte bruggen of middleware. “Een belangrijk punt is ook dat de Cloud de machines dwingt om een gangbare taal te spreken,” zegt Sikora. “Maar men kan niet voorbij aan het feit dat de vertaling tussen verschillende Cloudproviders nog moeilijk is.”

Het principe van leren door te doen: blijf bij de tijd, dan loop je niet achter

Eén doorslaggevend, verbindende standaard voor het IvD op alle lagen moet nog gevonden worden. Maar dat moet bedrijven er niet van weerhouden nu al een IvD-strategie te ontwikkelen. “Het is belangrijk om zo snel mogelijk een geschikte plaats te veroveren in de waardeketen, voordat anderen dat doen,” aldus Sikora. In dit vernieuwende gebied is leren door te doen en leren van je fouten belangrijk en vaak ook productief.