Wie lassen sich Maschinen unterschiedlicher Hersteller über eine gemeinsame Schnittstelle in industrielle IT-Systeme integrieren? Mit OpenSMI stellt die SmartFactory-KL einen weiteren Baustein ihrer Referenzarchitektur als Open Source bereit. Der OpenSMI-Client vereinfacht die Interaktion mit SMI-konformen Maschinen, Komponenten und Skills.
In der industriellen Produktion treffen Maschinen, Steuerungen und Softwarelösungen unterschiedlichster Hersteller aufeinander. Jede bringt ihre eigene Logik, Datenstruktur und Schnittstelle mit. Sollen übergeordnete Systeme wie MES, grafische Bedienoberflächen oder KI-Agenten mit diesen Maschinen interagieren, ist häufig individueller Integrationsaufwand erforderlich. Das kostet Zeit, erschwert die Wiederverwendbarkeit von Software und macht Erweiterungen komplex.
Hier setzt OpenSMI (Open Smart Machine Interface) an. Die von der SmartFactory-KL entwickelte Schnittstelle macht die Fähigkeiten von Maschinen über standardisierte Funktionen – sogenannte Skills – einheitlich verfügbar. Anwendungen können dadurch auf unterschiedliche SMI-konforme Maschinen nach demselben Prinzip zugreifen, ohne deren individuelle Implementierung kennen zu müssen.
Die Brücke zwischen IT und Produktion
OpenSMI ist Teil der IT/OT-Kopplungsebene der SmartFactory-KL-Referenzarchitektur. Diese verbindet die physische Produktion mit den darüberliegenden IT-Anwendungen. Auf Basis von OPC UA werden Maschinen und ihre Komponenten strukturiert beschrieben. Das von der SmartFactory-KL ergänzte Skill-Modell macht ihre Fähigkeiten als aufrufbare Funktionen zugänglich – mit definierten Parametern, Zuständen und Rückgabewerten.
Damit können beispielsweise ein MES, eine Bedienoberfläche oder ein autonomer Software-Agent eine Maschine auf einheitliche Weise ansprechen. Statt für jede Maschinen-Anwendungs-Kombination eine eigene Anbindung zu entwickeln, greifen die Anwendungen auf standardisiert beschriebene Fähigkeiten zurück.
Ein weiterer Vorteil: Bestehende Steuerungen müssen dafür nicht ersetzt werden. OpenSMI kann als Adapter vor eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) gesetzt werden. Sicherheitskritische Abläufe und die eigentliche Prozesssteuerung verbleiben weiterhin in der Steuerung.
Auf OPC UA aufbauen und Skills verfügbar machen
Technische Grundlage ist der etablierte Standard OPC UA for Machinery. Er liefert bereits wichtige Strukturen, um Maschinen, Komponenten, Parameter und Betriebsdaten einheitlich abzubilden. Die SmartFactory-KL erweitert diese Grundlage um eigene Bausteine, insbesondere das Skill-Modell.
Ein Skill beschreibt eine konkrete Fähigkeit einer Maschine oder Komponente. Er kann beispielsweise einen Greifer öffnen, eine Achse bewegen oder ein Werkstück transportieren. Anwendungen können vorab prüfen, ob ein Skill grundsätzlich ausführbar ist und ob seine Voraussetzungen im aktuellen Zustand erfüllt sind. Während der Ausführung lassen sich Status und Fortschritt verfolgen; nach Abschluss stehen die Ergebnisse zur Verfügung.
Das OpenSMI-Ökosystem wächst
Mit der Veröffentlichung des OpenSMI-Clients erweitert die SmartFactory-KL ihr Open-Source-Angebot. Das Ökosystem umfasst neben dem Client noch zwei weitere Komponenten:
- OpenSMI-Server: Ein Python-Framework, mit dem sich SMI-konforme Maschinen, Komponenten und Skills bereitstellen lassen.
- OpenSMI-Remote: Eine Erweiterung, mit der externe SMI-konforme Maschinen, Komponenten und Skills in einem gemeinsamen Server zusammengeführt werden können.
Weitere Bausteine sind bereits in Planung. Dazu gehören eine generische Web-Oberfläche für die Bedienung von Maschinen (OpenSMI-UI), eine Erweiterung für SmartFactory-KL-spezifische Komponenten und Skills (OpenSMI-SFKL) sowie die Integration von Komponenten und Skills aus dem Robot Operating System (OpenSMI-ROS).
Aus der Modellfabrik in die Open-Source-Community
Die Entwicklung von OpenSMI ist eng mit dem laufenden Betrieb der SmartFactory-KL-Modellfabrik verbunden. Dort kommt das Konzept bereits seit 2020 zum Einsatz und wird kontinuierlich weiterentwickelt. Seit 2026 stellt die SmartFactory-KL die Komponenten unter der MIT-Lizenz öffentlich zur Verfügung. Entwicklerinnen und Entwickler können den Quellcode nutzen, anpassen und eigene Anwendungen darauf aufbauen.
Der aktuelle Entwicklungsstand richtet sich insbesondere an Forschung, Prototyping und Demonstratoren. Die Umsetzung in Python ermöglicht eine schnelle Entwicklung und Erprobung. Für den produktiven industriellen Einsatz ist Python allerdings nur bedingt geeignet. Die zugrunde liegenden Konzepte lassen sich jedoch auf andere, dafür besser geeignete Programmiersprachen übertragen.
Mit OpenSMI schafft die SmartFactory-KL eine offene Grundlage, um Maschinenfähigkeiten herstellerunabhängig in übergeordnete Anwendungen einzubinden. Das erleichtert die Integration unterschiedlicher Komponenten und unterstützt eine flexiblere, skillbasierte Produktion.
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