Unified Namespace erklärt – Funktionsweise & Vorteile für die Industrie
Unified Namespace (UNS)
Der Unified Namespace (UNS) ist ein Architekturansatz, der Daten aus verschiedenen Systemen in einer zentralen, einheitlichen Struktur zusammenfasst. Dies vereinfacht den Austausch und die Verarbeitung von Informationen in industriellen Umgebungen, verbessert die Zusammenarbeit und ermöglicht effizientere Entscheidungen.
Vernetzen & fundiert entscheiden
Unified Namespace: Der Standard für moderne Datenintegration
Einheitliche Daten – effiziente Produktion
In der modernen Industrie ist die Vernetzung von Maschinen, Anlagen und Systemen eine zentrale Herausforderung. Häufig existieren unterschiedliche Datensilos, die
- den Informationsfluss behindern
- es erschweren, Daten effizient zu nutzen
- schnellen und fundierten Entscheidungen im Wege stehen
Eine Lösung für diese Probleme bietet der Unified Namespace (UNS), indem er eine zentrale, einheitliche Datenstruktur schafft, die den Zugriff auf alle relevanten Informationen in Echtzeit ermöglicht.
Unternehmen hilft der UNS dabei,
- Daten aus verschiedenen Quellen zusammenzuführen
- innovative Technologien wie Machine Learning und künstliche Intelligenz leichter in die Produktion zu integrieren
- Prozesse kontinuierlich zu optimieren
Seitenübersicht
Was ist der Unified Namespace?
Der Unified Namespace (UNS) ist eine zentrale, einheitliche Datenstruktur, die alle Daten aus Maschinen, Steuerungssystemen und IT-Anwendungen in einem konsistenten Format zusammenführt und zugänglich macht. Dabei vereint er Daten aus verschiedenen Quellen in Echtzeit und bietet eine einheitliche Sicht auf die Produktionsprozesse – Single Source of Truth.
Technisch basiert der UNS auf IIoT-Protokollen wie MQTT, die die Kommunikation zwischen allen Systemen ermöglichen. Daten werden zentral erfasst, geordnet und über Zwischensysteme auch für nicht IIoT-fähige Geräte verfügbar gemacht. So können Maschinen, Sensoren und Unternehmensanwendungen relevante Informationen abonnieren und in Echtzeit nutzen.
Der Begriff Unified Namespace wurde erstmals von Walker Reynolds geprägt, einem IIoT- und Industrie 4.0-Lösungsarchitekten. Reynolds hat sich in den letzten Jahren als “Thought Leader” in der Branche etabliert.
Wie funktioniert der Unified Namespace
Beim Aufbau eines Unified Namespace (UNS) wird häufig der ISA-95-Standard verwendet. Dieser Standard bietet ein strukturiertes Modell für die hierarchische Organisation von Produktionsdaten, was sicherstellt, dass die UNS-Struktur die tatsächlichen Betriebs- und Organisationsprozesse eines Unternehmens widerspiegelt.
Der UNS konsolidiert Daten aus verschiedenen Quellen wie Maschinen, Sensoren und Unternehmenssoftware in Echtzeit, standardisiert sie und stellt sie in einem zentralen, konsistenten Rahmen zur Verfügung.
Eingesetzte Technologien wie IoT-Plattformen, Edge Computing und Middleware sorgen dafür, dass diese Daten in einem einheitlichen Format sofort zugänglich sind. Dies verbessert die Interoperabilität zwischen Systemen und ermöglicht eine umfassende Sicht auf die Produktionsprozesse.
”A single source of truth” für alle Daten und Informationen im Unternehmen: Alle Anwender haben Zugriff auf die benötigten Daten an einem einzigen, zentralen Ort.
Neue Systeme lassen sich schnell und unkompliziert in den UNS integrieren. Auch die Wartung bestehender Systeme wird dadurch einfacher und kostengünstiger.
Digitalisierungsprojekte können schneller umgesetzt werden, da weniger Aufwand und Kosten für die Datenerfassung und -standardisierung anfallen.
Welche Technologien kommen beim Unified Namespace zum Einsatz?
Ein Unified Namespace integriert verschiedene Technologien, um sicherzustellen, dass Daten nahtlos zugänglich und vollständig nutzbar sind. Im Folgenden wird erläutert, welche Technologien eingesetzt werden können und wie der HighByte Intelligence Hub diese Technologien unterstützt und optimiert. Es ist wichtig zu beachten, dass die aufgeführten Technologien nicht abschliessend sind; je nach spezifischen Anforderungen eines Unternehmens können zusätzliche Technologien wie spezielle Analytik-Tools, fortschrittliche KI-Lösungen oder erweiterte Sicherheitsprotokolle ebenfalls eine Rolle im Unified Namespace spielen.
Datenquellen
- Maschinen und Sensoren
- Steuerungssysteme (z.B. SPS, SCADA)
- Unternehmenssoftware (z.B. ERP, MES)
- Vorhandene Datenspeicher (z.B. SQL, Historian)
HighByte Intelligence Hub: Ermöglicht den einfachen Zugriff auf Echtzeit- und historische Daten durch aktives Browsen in Tag-Strukturen.
IoT-Plattformen
- IoT-Plattformen sind Datendrehscheiben, welche Daten aus den verschiedenen Quellen sammeln. Sie stellen sicher, dass die Daten konsistent zur Verfügung stehen.
HighByte Intelligence Hub: Erhebt Daten aus unterschiedlichsten Quellen, basierend auf einem Zeitraster (Polling) oder einem Event (Trigger). Der Intelligence Hub normalisiert die Daten und stellt diese kontextualisiert und nach vordefinierten Modellen zur Verfügung.
Edge-Computing
- Verarbeitet und analysiert die Daten nahe an der Quelle (z.B. direkt an der Maschine), bevor sie in den UNS eingespeist werden. Dies reduziert die Latenzzeit und verbessert die Kommunikation in Echtzeit.
HighByte Intelligence Hub: Filtert und standardisiert Daten an der Quelle, modelliert diese anhand vorgegebener Objekte und leitet nur die notwendigen und relevanten Daten weiter.
Middleware
- Dient als Brücke zwischen Systemen älterer Generationen oder exotischer Kommunikationsprotokolle und ermöglicht so den Zugriff auf dessen Daten und Informationen.
- Vermittler zwischen den verschiedenen Systemen und dem UNS und hilft dabei, Daten aus nicht-IIoT-fähigen Systemen zu integrieren, indem sie die Daten entsprechend aufbereitet.
KEPServerEX: Standardisiert die Datenkommunikation aus einem heterogenen Maschinenumfeld und stellt diese auf einer OPC UA-Schnittstelle zur Verfügung.
HighByte Intelligence Hub: Dank optimiertem Verbindungsaufbau können die Tag-Listen bestehender OPC UA-Strukturen aus dem KEPServerEX heraus aktiv durchsucht werden.
Kommunikationsprotokolle (z.B. MQTT, OPC UA, REST)
- In der Industrie haben sich, und werden sich auch zukünftig neue Arten der Kommunikation etablieren, je nach Bedürfnissen und Vorschriften. Jedes Kommunikationsprotokoll erfüllt eine spezifische Anforderung und wird dadurch unerlässlich.
HighByte Intelligence Hub: Unterstützung aller gängigen Protokolle für einen reibungslosen Datentransfer zwischen den Systemen. Mit der Weiterentwicklung des Intelligence Hubs sichert HighByte seinen Kunden den Zugang zu zukünftigen Kommunikationsstandards.
Datenstandardisierung, Datennormalisierung und Datenmodelle
- Umfasst alle Regeln, Normen und Strukturen, die sicherstellen, dass alle Daten einheitlich und organisiert sind. Dies sichert ein einheitliches Verständnis der Daten auf allen Ebenen und erleichtert deren Nutzung in verschiedene Systeme.
HighByte Intelligence Hub: Bietet erweiterte Funktionen zur Datenmodellierung unter Verwendung standardisierter Objekte. Die konsistente Verwendung von Objekten in allen Instanzen ermöglicht die Erstellung verständlicher Datenstrukturen und vermeidet Fehlinterpretationen.
Zentrale Datenbank oder Datenstruktur
- Speichert alle im UNS gesammelten Daten. Diese zentrale Struktur bildet die “Single Source of Truth” für das gesamte Unternehmen.
HighByte Intelligence Hub: Unterstützt die Integration von Daten in zentrale Datenbanken und Datenstrukturen und stellt sicher, dass alle in den UNS eingespeisten Daten korrekt und konsistent verwaltet werden.
Traditionelle Architektur vs. Unified Namespace
Die traditionelle Industriearchitektur, die in den 1990er Jahren entwickelt wurde, basiert auf einer hierarchischen, pyramidenförmigen Struktur. Diese Architektur, bei der die verschiedenen Ebenen von der Cloud bis zur SPS über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen miteinander kommunizieren, war lange Zeit effektiv. Doch in der modernen Industrie stösst sie zunehmend an ihre Grenzen. Die strikte Trennung der Hierarchieebenen führt dazu, dass Daten oft in isolierten Silos gefangen sind und schwer zugänglich bleiben.
Der Unified Namespace (UNS) bietet eine moderne Lösung, die diese Herausforderungen in einem Hub-and-Spoke-Ansatz überwindet. Anstatt Daten in Silos zu belassen, führt der UNS alle Daten in einer zentralen, einheitlichen Struktur zusammen, die allen Systemen zugänglich ist. Dadurch wird die Datenverfügbarkeit erhöht, die Netzwerkbelastung reduziert und die Integration von Systemen erheblich vereinfacht.
| Aspekt | Traditionelle Daten-Architektur | Unified Namespace (UNS) |
|---|---|---|
| Netzwerkstruktur | Pyramidenförmig, hierarchisch mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen | Zentrale, einheitliche Datenstruktur / Hub-and-Spoke |
| Datenverfügbarkeit | Eingeschränkt, oft in Silos gefangen, Verzögerung durch hierarchische Kommunikation | Hoch, alle Systeme haben Zugriff auf aktuelle und konsistente Daten, Echtzeit-Datenfluss |
| Skalierbarkeit | Schlecht skalierbar, jedes neue System erhöht die Komplexität | Gut skalierbar, Datenpunkte werden einmal veröffentlicht und mehrfach genutzt |
| Kosten | Wartungsintensiv, hohe Aufwände bei Erweiterungen und Anpassungen | Geringer Aufwand dank reduzierter Komplexität und verbesserter Skalierbarkeit |
| Datenkompatibilität | Häufige Probleme durch unterschiedliche Datenformate | Standardisierte Datenformate erleichtern Integration |
| Flexibilität | Eingeschränkt, Änderungen in einer Ebene wirken sich auf die gesamte Struktur aus | Hoch, Systeme können unabhängig voneinander integriert und angepasst werden |
| Netzwerkbelastung | Hohe Belastung durch zahlreiche Punkt-zu-Punkt-Verbindungen | Geringere Belastung durch zentrale Veröffentlichung und Abonnierung von Daten |
Wo kommt der Unified Namespace zur Anwendung?
Der Unified Namespace (UNS) ist eine zentrale Komponente moderner, skalierbarer Datenarchitekturen in der Industrie. Er findet in verschiedenen Bereichen Anwendung und hilft, komplexe Datenstrukturen zu vereinheitlichen und zugänglich zu machen:
- Standard Naming Conventions: UNS verwendet standardisierte Namenskonventionen, um eine konsistente und verständliche Darstellung der Daten zu gewährleisten. Dies erleichtert die Analyse und Verarbeitung der Daten.
- UDT (User-Defined Types): UNS unterstützt die Verwendung von benutzerdefinierten Datentypen, die speziell auf die Anforderungen eines Unternehmens zugeschnitten sind.
- Realtime Analytics and Reporting: UNS ermöglicht die Echtzeit-Analyse von Produktionsdaten und die Erstellung von Berichten, die eine sofortige Reaktion auf Veränderungen in der Produktion ermöglichen.
Insight
Industrielle Datenarchitektur: In 10 Schritten zu einer skalierbaren Lösung
In unserem Insight erhalten Sie wertvolle und praxisnahe Informationen, um Ihre industrielle Datenarchitektur effizient zu gestalten und auf zukünftige Anforderungen vorzubereiten. Sie lernen, wie Sie Datenquellen optimal integrieren, Echtzeit-Analysen ermöglichen und moderne Technologien wie Edge Computing und Cloud-Integration für eine skalierbare und zukunftssichere Produktion nutzen können.
Fazit
Der Unified Namespace (UNS) ist eine Schlüsselkomponente der digitalen Transformation, die die Integration grosser Datenmengen in Echtzeit ermöglicht und damit die Grundlage für optimierte Produktionsprozesse und Effizienzsteigerungen schafft. Durch die zentrale, einheitliche Struktur eines UNS werden alle relevanten Informationen konsistent und zugänglich bereitgestellt, wodurch Unternehmen schneller auf Marktveränderungen reagieren können. Darüber hinaus unterstützt das UNS die nahtlose Integration moderner Technologien wie künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen, indem es die dafür notwendigen Daten in zuverlässiger Form bereitstellt. Diese Kombination aus Effizienzsteigerung und technologischer Flexibilität macht das UNS zu einem unverzichtbaren Baustein für zukunftsorientierte, skalierbare Produktionsprozesse.
