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08.12.1989 - 

Steuerungshersteller bremsen MAP-Innovationen

Das Manufacturing Automation Protocol führt ein Schattendasein

Das Manufacturing Automation Protocol (MAP) führt noch immer ein Schattendasein - auch wenn etliche Hersteller aufgrund der Festschreibung des OSl-Protokoll-Stacks und der Manufacturing Message Spezification (MMS) durch die ISO inzwischen MAP-Produkte anbieten. Die Zurückhaltung der Anwender resultiert aus den noch nicht vollständig definierten, normierten MAP-Komponenten. AIs weiterer Hemmschuh erweisen sich die fehlende Unterstützung von Ethernet als Kabelsystem und die beim Umstieg auf MAP an -fallenden hohen Investitionskosten. Für Michael Wache, Mitarbeiter des Vertriebs im Bereich ClM-Konzepte und -Lösungen bei GEI, können die gegenwärtigen Probleme primär nicht auf die Rechnerhersteller zurückgeführt werden: "Den Engpaß bilden heute die Steuerungshersteller. Sie bieten noch keine vollständige Implementierung des MAP-Protokolls "

MAP ist aus der Frustration über inkompatible Systeme bei Endbenutzern aus der Fahrzeug- und Luftfahrtindustrie und dem Fertigungsbereich entstanden. Frühere Versionen dieses Netzwerkprotokolls hatten wahrlich Nachteile. Diese bestanden in der nicht eindeutigen Definition der Standards, fehlenden herstellerabhängiger Lösungen und Produkte sowie in den hohen Kosten.

Inzwischen hat sich jedoch das Blatt gewendet. Die Standardisierungsorganisation International Standard Organisation (ISO) hat MAP 3.11 für sechs Jahre festgeschrieben. Das herstellerübergreifende Netzwerkkonzept basiert jetzt vollständig auf internationalen Standards. Eine große Zahl von Anbietern im Bereich Fertigungsautomatisierung erwidert inzwischen diesen Schritt der ISO, indem sie auf MAP zugeschnittene Produkte anbieten. Hersteller wie Digital Equipment, Hewlett-Packard, AEG, Motorola oder IBM haben MAP-Produkte bereits verfügbar. Diese Lösungen sind jedoch herstellerspezifisch und bieten keine vollkommen offene Kommunikations-Infrastruktur, die es ermöglicht, sämtliche am Markt erhältliche Rechnerebenen miteinander zu vernetzen.

Die Akzeptanz der Anwender bezüglich MAP ist nach wie vor sehr gering betont Riedel: "Die Anwender schrecken vor einer MAP-Installation zurück, da sie hohe Investitionskosten vermuten. Die von MAP bereitgestellte MMS-Funktionalität rechtfertigt jedoch diese Geldanlage." Obendrein ist MAP nicht mehr nur auf Breitbandkabel verfügbar, sondern auch auf Carrier-Band, was die Investitionskosten reduziert. Das Industrie- LAN MAP wird in den nächsten Jahren zwangsläufig zum Standard in der Fertigung, denn Inkompatibilität kann sich heute kein Unternehmen mehr leisten.

Das Manufacturing Automation Protocol ist aus der Vorstellungs- in die Realisierungsphase übergegangen. Erkennbar ist dies anhand der Akzeptanz der in MAP aufgezeigten Konzepte und an der aktiven Gestaltung europäischer Erweiterungen.

Die in MAP aufgezeigte Organisation der Fertigung in Produktionszellen mit Zellenrechnern und übergeordneten Leitrechnern ist die heute in modernen Fertigungsumgebungen anzutreffende Organisationsform. Das daraus resultierende Verkabelungskonzept mit Zellennetzen, die über Backbone-Strukturen beziehungsweise Gebäude- und Geländeverkabelung miteinander verbunden und an die Organisationseinheiten des jeweiligen Unternehmens wie Verwaltung, Arbeitsvorbereitung oder Konstruktion angebunden sind, haben die Anwender bereits akzeptiert.

Die in MAP eingeschränkte Kabelauswahl, Breitband für Backbone-Netze und Carrierband für Zellen-Netze, muß jedoch noch erweitert werden - nicht zuletzt, um bereits getätigte Investitionen zu schützen. Viele europäische Fertigungsnetze basieren heute auf Ethernet, und Geländeverkabelungen oder kritische Unternehmensbereiche werden derzeit vorwiegend mit Glasfaser-Kabelsystemen ausgerüstet. Ein weiterer Grund ist, daß bei vielen Unternehmen heute die Erfahrung mit diesen Medien größer ist als mit Breitband- und Carrierband-Netzen. Ausgedient haben diese Kabelsysteme jedoch noch nicht. Viele unterschätzen die Möglichkeiten des Carrierbandes für Fertigungszellen. Ein Grund hierfür ist, daß es sich um ein relativ neues Medium handelt.

Der Einsatz von Ethernet oder Glasfaser für MAP ist protokolltechnisch gestehe kein Problem. In der MAP Version 3.0 folgenden Spezifikation ist die Aufnahme diese Medien zu erwarten.

Für den europäischen Bereich wurde Ethernet im Rahmen des von Esprit ausgeschriebenen CNMA-Projekts (Computer Network for Manufacturing Applications) bereits als zusätzliches Medium ausgewählt. Mit dem CNMA Implementation Guide steht europäischen Unternehmen nun ein Dokument zur Verfügung, das die Nutzung von Ethernet als Grundlage für den darüberliegenden MAP-Protokoll-Stack erlaubt.

Für den Nutzen von MAP spielt die Kabelauswahl und das Medienzugangsverfahren jedoch eine untergeordnete Rolle, denn die OSI-Architektur für offene Kommunikation sieht gerade auf dieser Ebene eine Austauschbarkeit vor. Der weitaus größere Effekt für den MAP-Anwender ergibt sich aus den darüberliegenden Protokollschichten, insbesondere aus der Anwendungsebene mit der Manufacturing Message Spezifikation.

Die MMS-Spezifikation in MAP wird der Kommunikationsstandard im Fertigungsbereich für das kommende Jahrzehnt. Alternativen dazu sind nicht in Sicht. Selbst herstellerspezifische Lösungen wie das Sinec AP von Siemens oder Feldhusse wie der deutsche Profibus nutzen auf ihrer Anwendungsebene die Funktionalität des MMS-Standards. Zu erwarten sind künftig Portierungen von MMS auf TCP/IP, Decnet oder Netbios. Für den Anwender steht bereits fest, daß seine verteilten Anwendungen im Fertigungsbereich mit MMS kommunizieren.

Die Frage ist, wie man dorthin kommt. Die Einführung solcher mächtigen Werkzeuge erfordert eine längere Lern- und Erfahrungszeit - - und damit ist auch ein hohes Investitionsvolumen verbunden. Das Know-how muß sorgfältig erworben werden, damit nicht im vorhinein durch Unwissenheit gute Konzepte zum Scheitern verurteilt sind. Viele potentielle Anwender tragen dem bereits Rechnung, indem sie erste Erfahrungen mit MAP-Produkten sammeln. Die Verfügbarkeit von MAP Produkten mit MMS muß sowohl aus der Zell- und Leitrechnerebene als auch aus der Steuerungsebene betrachtet werden. Viele Rechnerhersteller bieten heute schon MAP Produkte mit MMS an, oder haben sie zumindest angekündigt.

Ein Problem sind dabei die unterschiedlichen Schnittstellen zu MMS. Anwendungen auf MMS-Basis sollen portabel sein und die Entwicklung von Standard Applikationspaketen ermöglichen.

Die in der MAP-Version 3.0 spezifizierte einheitliche Schnittstelle zu MMS, auf der auch die Arbeiten von Posix zu einem allgemeingültigen standardisierten Interface zur OSI-Ebene sieben basieren, wird leider noch zu wenig genutzt.

Viele Steuerungshersteller haben noch keine MMS-fähigen Steuerungen in ihrem Angebot. Sofern sie nicht entscheidende Marktanteile einbüßen wollen, müssen sie sich bald auf diesen Trend einstellen. Viele potentielle MAP-Großanwender bereiten ihre Konzepte zur Fertigungsintegration sowie erste Testinstallationen im Produktivbereich bereits vor.

Eine nachträgliche Integration von MAP in vorhandene Rechner und Geräte erfordert einen Umstellungsaufwand, der bei bereits existieren den Netzwerk-Konzepten relativ unproblematisch ist. Voraussetzung dafür ist, daß alle bestehenden Applikationen auf Zellen- und Leitrechnern von Beginn an richtig strukturiert sind. Auf der Steuerungsebene hingegen erfordert eine MAP-lntegration große Änderungen in der vorhandenen Hard- und Software. Dies ist mit hohen Kosten verbunden, die kleine Hersteller in der Regel nicht aufwenden können. Um die für Anwender und Hersteller gleichermaßen unbefriedigende Vielfalt unterschiedlicher Schnittstellen endgültig einzuschränken, ist die Standardisierung unabdingbar. Ob MAP sich dafür eignet, ist fraglich. Eine breite Marktdurchdringung dieses Netzwerk-Konzeptes kann nur erreicht werden, wenn sich auch die großen Rechnerhersteller wie DEC, IBM oder Siemens für MAP entscheiden.

Alternativen zu MAP gibt es heute viele. Manche dieser herstellerspezifischen Lösungen sind nachweislich sogar leistungsfähiger als MAP. Verschiedene Anbieter haben einzelne MAP-Schichtenmodelle in andere Netzwerk-Konzepte übernommen. Ein Beispiel hierfür ist das MMS in der Schicht sieben auf Ethernet-Basis oder das Token-Bus-Verfahren in der Schicht zwei im Profi-Bus.

Eine preisgünstige Ergänzung zu MAP, in Form eines national standardisierten Feldbusses für Steuerungen und Fertigungsgeräte, könnte künftig der Profi-Bus sein. Er ist für die Ankopplung von Aktoren und Sensoren an Steuerungen spezifiziert und beinhaltet in seiner Funktionalität Überschneidungen mit MAP.

Im Preis, Komplexität, Zeitverhalten, Funktionsumfang und dem Speicherbedarf für die Kommunikationssoftware erhoffen sich die Profi-Bus-lnitiatoren Vorteile gegenüber MAP. Die Wahl einer bestimmten Kommunikationsart hängt jedoch immer vom Anwendungs- und Einzelfall ab. Zudem haben viele Unternehmen keine klare hierarchische Struktur und

einheitliche Schnittstellen.

Vielerorts flächendeckend realisiert ist heute das Ethernet. Beigetragen hat dazu vorwiegend die Verbreitung der Netzwerk-Protokolle Sinec H1 von Siemens und Decnet. Richtet man sein Augenmerk nicht auf das Kabelsystem und die Zugriffssteuerung, so konzentriert sich die Entscheidungsfrage MAP, Token Ring oder Ethernet auf die angebotenen Anwendungsdienste. Da oft ein ISO Netzwerkmanagement zur Verfügung steht, bleibt als wesentliche Unterscheidung die MMS-Funktionalität - entsprechend den AP-Protokollen. Der Einsatz von MMS im Ethernet ist heute technisch gesehen kein Problem. Sinn macht es allerdings nur, wenn in absehbarer Zeit mehrere Rechner- und Steuerungshersteller diese Lösungsart dem Anwender zur Verfügung stellen.

MAP-Testzellen beziehungsweise -Anwendungen werden die Unternehmen erst dann einrichten, wenn genügend Erfahrungen mit praxisgerechten Testinstallationen und entsprechenden Pilotanwendungen gemacht wurden. Die Langzeitstabilität von MAP-Produkten ist: für den Einsatz in Fertigungsumgebungen äußerst wichtig. Außerdem erfordert MAP noch einen erheblichen Schulungsaufwand bei den Endanwendern. Auf Messen wie der Systec in München, der Interkama oder EMO werden den Anwendern zwar CAD/CAM-orientierte MAP-Demonstrationen gezeigt, und bei einzelnen Unternehmen und Instituten sind inzwischen Testzellen installiert, doch dies sind bislang alles noch Versuchsanwendungen.

Die mangelhafte Produktsituation und die nicht ausreichende Stabilität der Standards für Industriekommunikation liegen primär nicht an den Rechnerherstellern. Den Engpaß bilden heute die Steuerungshersteller. Sie bieten noch keine vollständige Implementierung des MAP-Protokolls. Die geringe Bereitschaft der Anwender, in neue Datenkommunikationssysteme zu investieren, sowie die hohen Entwicklungskosten auf seiten der Hersteller, um die erforderliche Hard- und Software bereitzustellen, bremsen den

Innovationszug. In diesem Zusammenhang darf auch nicht vergessen werden, in welchem Umfang das MAP Protokoll auf der Steuerungsebene implementiert wird. Die Frage der Anwender nach MiniMAP oder etwas ähnlichem ist durchaus berechtigt.

Die geringe Marktdurchdringung von MAP ist auf die noch nicht vollständig definierten Standards und folglich die noch fehlenden normierten Produkte zurückzuführen. Kein Anwender will Investitionen im luftleeren Raum tätigen. Eine Reihe von Herstellern bietet zwar seit etwa einem Jahr spezifische MAP-Produkte, basierend auf der Version 3.0, an, doch diese Zeitspanne ist viel zu kurz, um eine Systemtechnologie solchen Ausmaßes und solcher Kostenintensität fest am Markt zu etablieren.

Viele Unternehmen haben bereits in herstellerspezifische Vernetzungskonzepte investiert die auf anderen Standards beruhen. Diese Installationen funktionieren seit geraumer Zeit fehlerfrei. Eine bereits bestehende lauffähige Installation auf MAP umzurüsten, würde vorerst nur hohe Kosten verursachen und eine Menge Probleme mit sich bringen.

Die anfängliche Euphorie bei den Anwendern ist inzwischen der grauen Realität des Alltags gewichen. Sie haben erkannt, daß es sich bei MAP nicht um eine Wunderwaffe handelt, mit der sich sämtliche Fertigungszellen verschiedener Hersteller einschließlich Rechner für die Überwachung der Produktionsanlagen miteinander verbinden lassen. Der Aufwand für die Realisierung einer durchgehenden Fertigungslösung auf MAP-Basis ist sehr groß. Um bereits getätigte Investitionen zu erhalten, ist es sinnvoll, eine über greifende Integration von bestehenden Systemen oder Netzwerken auf der Basis von MAP vorzunehmen .

Ein weiterer Punkt, der bei den Anwendern für Unsicherheit sorgt, ist die Frage nach dem Fiber Distributed Data Interface (FDDI). Offen ist, wie sich FDDI mit MAP verträgt und welcher der beiden ISO/OSI-Protokoll-Stacks sich letztendlich durchsetzen wird.

Damit den Kunden der Weg in die Zukunft nicht verbaut wird, setzen wir bei unseren Produkten und Projekten auf Standards, die dem Anwender jederzeit die Integration in MAP Architekturen ermöglichen. In der VAX-Welt ist dies hauptsächlich das Ethernet-Netzwerk mit Protokollen wie Decnet und in der Unix-Umgebung ist es das TCP/IP-Protokoll. Mit dieser Strategie halten wir dem Anwender jederzeit das Tor zu MAP offen.