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Das "Manufacturing Automation Protocol" von General Motors und seine Bedeutung:


01.11.1985 - 

MAP - Kritische Anmerkungen zu einem neuen Schlagwort

MAP lautet derzeit eines der meistgenannten Stichworte in der Computerindustrie. Kaum ein Hersteller in dieser Branche betont nicht, daß er bereits MAP-kompatible oder -anschließbare Produkte führt beziehungsweise diese in der nächsten Zeit vorstellen wird. Bei näherem Nachfragen wird neben irreführenden Behauptungen auch eine sehr weit verbreitete Fehlinformiertheit und Inkompetenz auf diesem Gebiet sichtbar, so daß sogar offen an der Seriosität einzelner Firmenaussagen gezweifelt werden kann.

Was ist eigentlich unter dem Stichwort MAP genau zu verstehen? Unter der Federführung des amerikanischen Automobilkonzerns General Motors (GM) - daher auch die Bezeichnung GM MAP - haben sich siebzehn Hersteller von Automatisierungsgeräten und Vertreter der Computerbranche auf eine Kommunikationsarchitektur für den industriellen Bereich der Fertigung und Produktion geeinigt und mittlerweile Protokollspezifikationen ("Manufacturing Automation Protocol") festgelegt.

Zunächst dürfte für den nicht Eingeweihten auch nicht sofort deutlich sein, was daran so Weltbewegendes sein soll, produzieren doch eine Reihe von Institutionen wie ISO, CCITT, IEEE, ECMA, EIA etc. Vorschläge für die Kommunikation "en masse". Weiterhin versuchen große Firmen, hier sei nur IBM mit der "Systems Network Architecture (SNA)" genannt, ebenfalls ihre Vorstellungen über die Kommunikation in "Local Area Networks (LAN)" oder "Wide Area Networks(WAN)" an den potentiellen Kunden zu bringen.

Warum nun diese Aufregung und diese Menge an unseriösen Angeboten beziehungsweise irreführenden Aussagen zu GM MAP?

(1) Zunächst ist durch die Beteiligung von siebzehn großen Herstellern am MAP-Projekt eine Sogwirkung entstanden, der sich andere Firmen nicht mehr entziehen können.

(2) Im Gegensatz zur "offenen Kommunikation", beispielsweise im Bürobereich, wo SNA und das OSI-Basis-Referenzmodell miteinander konkurrieren, existierten für die Vernetzung von Robotern, numerischen oder speicherprogrammierbaren Steuerungen etc. bislang noch keine Kommunikationsvorstellungen oder Architekturmodelle. Damit entfällt im Moment jede Konkurrenz zu GM MAP!

(3) Nach einer Studie des US-Wirtschaftsministeriums wird alleine in den USA für automatisierte Maschineneinrichtungen eine Steigerung der Investitionen von 4 Milliarden US-Dollar ( 1982) auf 18 Milliarden ( 1995) sowie für Industrieroboter eine Steigeräng von 190 Millionen US-Dollar (1982) auf 4 Milliarden im Jahr 1995 erwartet.

Dieses Investitionspotiential, das in den nächsten Jahren im industriellen Fertigungs- und Produktionsbereich frei wird, ist mehr als alles andere ein Anreiz, große Versprechungen zu machen. Dies wird zudem noch leichtgemacht, denn Experten für Kommunikationssysteme gibt es wenige, solche, die sich mit Kommunikation im Bereich der Automatisierung befassen, fast gar nicht.

Bevor auf einige Behauptungen, die derzeit kursieren, eingegangen wird, soll im folgenden kurz die GM MAP-Architektur beschrieben werden, wie sie auch in der Abbildung aufgezeichnet ist. Die internationale Standardisierungsorganisation ISO hat ein Basisreferenzmodell für die Kommunikation in offenen Systemen entwickelt, das in sieben Ebenen (physikalische Übertragungs-, Sicherungs-, Vermittlungs-, Transport-, Sitzungs-, Darstellungs- und Anwendungsschicht) strukturiert ist. Die GM MAP-Gruppe hat dieses abstrakte Architekturmodell, das keine Implementierungsvorschrift darstellt, als Anhaltspunkt genommen, um die eigene Kommunikationsarchitektur im industriellen Fertigungsbereich zu definieren.

GM MAP behandelt in seiner Spezifikation nur die Ebenen drei bis sieben, wobei die Vermittlungstechnik und die Darstellungsschicht (Presentation Layer) im Moment leer sind.

Oftmals entsteht der Eindruck, daß MAP nur ein einziges Protokollist, welches ermöglicht, über ein lokales Netzwerk verschiedene Automatisierungsgeräte mit Rechnern zu verbinden. Dieser Eindruck beziehungsweise derartige Behauptungen, so muß deutlich gesagt werden, sind schlichtweg falsch.

MAP benutzt eine Reihe von Protokollen oder Protokollvorschlägen, die zumeist an die entsprechenden Normierungsbemühungen von ISO angelehnt sind beziehungsweise übernommen wurden. GM MAP geht ferner davon aus, daß auf den unteren beiden Ebenen der Token Bus, ein bislang sehr stiefmütterlich behandeltes Übertragungsmedium und Zugriffsverfahren, vorliegt.

Ebene drei ist momentan leer, Ebene vier verwendet das verbindungsorientierte ISO-Transportprotokoll der Klasse vier, die Sitzungsebene greift auf den ISO-Session Kernel (IS 8326/8327) zurück, Ebene sechs ist wiederum leer, und als Basis für die MAP-Anwendungsprotokolle der Ebene 7 werden die Common Application Service Elements (CASE) von ISO (DP 8649/8650) verwendet.

Zielrichtung von MAP ist es, basierend auf diesen grundlegenden Protokollen weitere, sogenannte "Instruction-groups"-Anwendungsprotokolle festzulegen, die erst dann die Online-Steuerung und Überwachung der Geräte erlauben.

Zwei Darstellungen, die im Moment von einigen Firmen verbreitet und anschließend nahezu kritiklos publiziert werden, sollten deshalb klargestellt werden:

- MAP ist kein Token Bus-Controller oder ein entsprechendes Interface, so wie es von einigen Herstellern in ihren Produktkatalogen dargestellt wird. Durch den Einsatz der Basisprotokolle (etwa CASE oder ISO Transport/Class 4) ist es genausogut möglich, ein Ethernet als physikalisches Übertragungsmedium einzusetzen, auch wenn dies von der GM MAP-Gruppe nicht favorisiert wird. GM MAP ist in erster Linie ein Anwendungsprotokoll-Gebäude, das rudimentäre Datenströme als gegeben ansieht, jedoch diese nicht behandelt.

- MAP ist trotz Verwendung von ISO-Modulen beziehungsweise Protokollen in der vorliegenden Version (MAP-Version 2.1 vom 31. 3. 19853) nicht ISO-kompatibel, im Gegensatz zu den publizierten Behauptungen. Auch IBM's "System Network Architecture" kann als Architektur auf das ISO-Modell abgebildet werden, dennoch wird unter anderem wegen der anderen Schnittstellen nicht von Kompatibilität gesprochen. Entsprechendes gilt auch für MAP, wobei allerdings die Unterschiede differenzierter zu betrachten sind und in vielen Detailfragen im Protokollgebäude beziehungsweise den notwendigen und unterstützten Funktionen liegen. Dies zu erörtern ginge hier zu weit, dennoch soll als - auch allgemein bekanntes - Beispiel die leere Darstellungsebene (Schicht 6) aufgeführt werden, die in dieser Form bei ISO/OSI nicht auftreten darf.

Ob es jemals zu einer vollen Kompatibilität kommen wird, ist aufgrund der Echtzeit-Anforderungen, die MAP behandelt und erfüllen will, gleichfalls fraglich. Auch wenn auf der nun anstehenden US-Fachmesse Autofact '85 in Detroit die Leistungsfähigkeit des MAP-Konzeptes von diesen Herstellern gemeinsam präsentiert werden wird, sollte dennoch nicht übersehen werden, das dies nur eine reine Demonstration auf niedrigster Protokollebene ist. Vergleichend wäre eine Kopplung auf Ethernetbasis verbunden mit der Behauptung, daß nun aus Anwendersicht eine gemeinsame logische Einheit enstanden ist.

Implementierungen von GM MAP, die das ganze Protokollgebäude umfassen, also erst dann auch im industriellen Fertigungs- und Produktionsbereich einzusetzen sind, existieren derzeit noch nicht.

In Erlangen wird genau dies auf der Basis des Ethernets von der Universität in Zusammenarbeit von mehreren Informatik- und Fertigungstechnik-Lehrstühlen sowie mit Industrieunternehmen realisiert. Ziel dieses Projektes ist es nicht, Controller und Interfaces basierend auf der noch wenig erforschten und eingesetzten Technologie des Token Bus (IEEE 802.4) anzuschließen, sondern auf der Basis von GM MAP die vorgesehenen Robotersteuerungen (RCM), numerisch gesteuerten Automaten (CNC), speicherprogrammierbaren Steuerungen(SPS) etc. zu hochflexiblen Fertigungszellen zu verbinden und diese miteinander kommunizieren zu lassen.

*Dipl.-lnf. Walter Gora ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Rechnerarchitektur und Verkehrstheorie (Prof. Herzog) in der Gruppe Verteilte Systeme. Im Rahmen eines fachübergreifenden Projektes ist er für das Netzwerk-Management, basierend auf GM MAP, innerhalb einer Modellfabrik zuständig.