IoT-Gateway: Gerätedaten dem Arbeitsschritt zuordnen

Was das Gateway verbindet

Ein Gateway vermittelt zwischen technischen Systemen. Je nach Aufbau kann es Schnittstellen zusammenführen oder Protokolle übersetzen. OPC UA beschreibt einen Gateway Server als Vermittler für einen oder mehrere Server; Protokollumsetzung ist eine mögliche Aufgabe.^[2]

Damit sind zwei Festlegungen verbunden: Wie erreicht die Meldung die Anwendung, und wie wird sie dort verstanden? Eine funktionierende Verbindung beantwortet noch nicht, ob eine Gewichtsangabe eine Einwaage, eine Rückwaage oder eine Kontrollmessung bezeichnet. Diese Bedeutung gehört in das Kontextmodell des Ablaufs.

Mit der Aufgabe beginnen, dann das Gerät auswählen

Die folgende Übersicht ordnet typische Geräte nach der Aufgabe am Arbeitsplatz. Die rechte Spalte nennt Informationen, die für den konkreten Aufbau festzulegen sind.

Bei Datenbrillen in der Industrie stehen Anzeige und Bedienung im Vordergrund. Ein Sensorwert und ein menschliches Prüfurteil erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Für jeden Ablauf ist festzulegen, welche Information automatisch übernommen wird und wo eine Beurteilung oder Bestätigung nötig bleibt.

Beispiel: eine Einwaage im richtigen Vorgang

Im folgenden fiktiven Beispiel wird für Auftrag A-204 eine Einwaage erfasst. Die Waage W-03 meldet 1,250 kg. Der aktive Schritt verlangt jedoch die Menge für Behälter B-17. Erst die Zuordnung verbindet das Gerät, den Wert und die Aufgabe.

Für diesen Aufbau sollte geprüft werden, ob B-17 tatsächlich ausgewählt ist, ob die Einheit zur Vorgabe passt und ob die Messung zum aktiven Schritt gehört. Ein später eintreffender Wert darf nicht allein deshalb verwendet werden, weil inzwischen derselbe Arbeitsplatz am nächsten Auftrag arbeitet.

Die Skizze zeigt diese Gestaltungsaufgabe. Sie ist kein Bildschirmablauf und beschreibt keine Gerätefreigabe.

Wert, Zeit und Zustand zusammen betrachten

Ein Messwert braucht einen verständlichen Zeitbezug. Zeitpunkt an der Quelle und Eingang in der Anwendung können auseinanderliegen. OPC UA führt in einer DataValue neben dem Wert einen StatusCode und Zeitstempel; der SourceTimestamp bezeichnet den Zeitstempel der Datenquelle. Bei der Weitergabe zwischen OPC-UA-Servern bleibt dieser Quellzeitstempel erhalten.^[3]

Für die Anwendung ergeben sich daraus konkrete Prüffragen: Ist der Wert für diesen Schritt noch aktuell? Ist seine Quelle bekannt? Zeigt der übernommene Status, dass er verwendbar ist? Die technische Datenintegrität und die fachliche Verwendbarkeit sollten dabei getrennt beurteilt werden.

Wenn Meldungen fehlen oder mehrfach eintreffen

Eine unterbrochene Verbindung, eine verspätete Meldung und ein erneut übermittelter Wert brauchen unterschiedliche Behandlung. Bei MQTT 3.1.1 kann QoS 0 Nachrichten verlieren; bei QoS 1 sind Mehrfachzustellungen möglich. Die Protokollbestätigung betrifft den Nachrichtentransport.^[4]

Für den Arbeitsschritt ist zusätzlich zu entscheiden, wann eine Angabe als übernommen gilt. In der Erprobung sollte deshalb sichtbar werden, wie fehlende Werte angezeigt werden, ob eine Wiederholung als solche erkannt wird und wie nach einer Unterbrechung fortgesetzt werden kann. Aus zwei Zustellungen derselben Meldung sollten nicht unbemerkt zwei Messungen werden.

Die Prozessereignisse müssen anschließend erkennen lassen, welche Angabe tatsächlich im Ablauf verwendet wurde. Eine Empfangsbestätigung allein beschreibt diese Verwendung nicht.

Einen Ausfall mit erproben

Für einen ersten Versuch genügt ein begrenzter Arbeitsschritt mit einer klar bezeichneten Quelle. Prüfen Sie den Normalfall, eine falsche Objektwahl, eine alte Meldung, eine Unterbrechung und eine wiederholte Zustellung. Entscheidend ist jeweils, ob der Ablauf den Zustand verständlich zeigt und die Person kontrolliert weiterarbeiten kann.

Was sieht die Person am Arbeitsplatz, wenn der erwartete Gerätewert ausbleibt — und woran erkennt sie, dass der verwendete Wert zum aktuellen Schritt gehört?