Flexible manufacturing systems are becoming increasingly sophisticated as their efficiency is increased with additional software features. More of the information generated by the flexible manufacturing system is being gathered and stored, and increasingly utilized by higher-level systems in new ways to increase cost-effectiveness. The efficient flow of information from a flexible manufacturing system to higher-level information systems has therefore gained importance. Additionally, integrating the devices in the flexible manufacturing system is challenging due to the many communication protocols in use. A communication protocol named OPC UA and an aggregating server architecture are a possible way to modernize flexible manufacturing systems and solve integration problems they face. The goal of this thesis was to clarify the requirements and design of an aggregating OPC UA server as part of a FMS.
In this work, the requirements definition, design, and implementation of an aggregating server for flexible manufacturing systems were created, and the functionality demonstrated. The requirements of an aggregating OPC UA server for FMS were formed based on previous work. A software design fulfilling the requirements was detailed. A prototype based on the design was implemented and experimented on by developing example applications using it, complying with selected use cases.
External client access to devices, historization of data, alarms with user-defined alarm conditions, and mapping node values to custom functionality were identified as relevant requirements of an OPC UA aggregating server for FMS. The implementation of an aggregating server with these features using OPC UA was found to be practical. This thesis found no objections to the use of OPC UA in a FMS setting. The benefits of using OPC UA increase greatly when compatible equipment is available and does not need to be specifically integrated. However, the extent to which OPC UA is useful in communications between separate information systems is not yet known.Joustavista tuotantojärjestelmistä tulee monimutkaisempia samalla kuin niiden tehokkuutta lisätään kehittämällä ominaisuuksia niitä ohjaaviin ohjelmistoihin. Joustavien tuotantojärjestelmien tuottamaa tietoa kerätään enenevissä määrin, ja korkeamman tason järjestelmät käyttävät sitä jatkuvasti uusilla tavoilla. Tämän tuloksena sujuva tiedonkulku eritasoisten tietojärjestelmien välillä on muodostunut tärkeämmäksi kuin aiemmin. Lisäksi joustavan tuotantojärjestelmän laitteiden integrointi on haastavaa käytössä olevien protokollien määrän vuoksi. Tiedonsiirtoprotokolla nimeltä OPC UA ja aggregoiva palvelinarkkitehtuuri ovat yksi mahdollinen menetelmä joustavien tuotantojärjestelmien viestintästandardien modernisoimiseksi ja integraatio-ongelmien ratkaisemiseksi. Tämän diplomityön tavoite on selvittää joustavaan tuotantojärjestelmään liittyvän aggregoivan OPC UA-palvelimen vaatimukset ja suunnittelu.
Tässä työssä laadittiin joustaviin tuotantojärjestelmiin tarkoitetun aggregoivan OPC UA-palvelimen vaatimusmäärittely, suunnitelma ja toteutus, sekä demonstroitiin sen toimivuus. Vaatimukset määriteltiin perustuen aiempaan kirjallisuuteen. Nämä vaatimukset täyttävä aggregoiva OPC UA-palvelin suunniteltiin ja toteutettiin prototyyppinä. Prototyypin toiminnallisuuden osoittamiseksi sillä kehitettiin tiettyjä käyttötapauksia vastaavia sovelluksia.
Ulkoisen asiakkaan pääsy laitteiden tietoihin, tiedon historiointi, vapaasti määriteltävät hälytykset, ja noodiarvojen yhdistäminen haluttuun toiminnallisuuteen havaittiin oleellisiksi vaatimuksiksi. Aggregoivan palvelimen toteutus OPC UA-standardia hyödyntäen todettiin käytännönläheiseksi. Tässä työssä ei löydetty esteitä OPC UA-standardin käyttökelpoisuudelle joustavissa tuotantojärjestelmissä. Lisäksi OPC UA-standardin hyödyt kasvavat, kun yhteensopivia laitteita, joita ei tarvitse erikseen integroida on saatavilla. Vielä ei kuitenkaan ole selvää, kuinka laajasti OPC UA-standardia kannattaa käyttää eri tietojärjestelmien välisessä kommunikoinnissa
