Sparkplug wird neuer ISO-Standard für IIoT-Konnektivität

Die Sparkplug 3.0-Spezifikation für die Konnektivität im industriellen Internet der Dinge (IIoT) wird der internationale ISO/IEC-Standard. Das kündigte Anfang November die Eclipse Foundation, eine der weltweit größten Open-Source-Software-Stiftungen, in Zusammenarbeit mit der Eclipse Sparkplug Working Group an.

Die International Standards Organization (ISO) und die International Electrotechnical Commission (IEC) sind Organisationen, die die Entwicklung von internationalen Standards fördern. Ziel ist es, Innovation, Nachhaltigkeit und Handel weltweit zu unterstützen. Als offene Softwarespezifikation für unternehmenskritische Betriebstechnologien (OT) zielt Sparkplug darauf ab, Daten von Anwendungen, Sensoren, Geräten und Gateways nahtlos in die meisten IIoT-Infrastrukturen zu integrieren. Damit will Sparkplug die einfache Bereitstellung komplexer IIoT-Systeme in Rekordzeit ermöglichen.

„Die Veröffentlichung von Sparkplug 3.0 als internationaler Standard ist sehr wichtig – nicht nur für die Sparkplug-Community, sondern auch für jede Organisation, die ihr Geschäft mithilfe von IIoT-Technologien digital transformieren muss“, erklärt Mike Milinkovich, Executive Director der Eclipse Foundation.

Nach Angaben der Stiftung hat Sparkplug in den letzten Jahren ein erhebliches Wachstum erfahren, das hauptsächlich durch den Übergang zu IIoT-Infrastrukturen in verschiedenen Sektoren angetrieben wurde. Sparkplug kann ein wichtiges Element für die einfache Integration zwischen den verschiedenen Technologien sein, die das komplexe IIoT-Ökosystem ausmachen. „Der neue Status von Sparkplug als internationaler Standard wird seine Einführung beschleunigen. Gleichzeitig sehen wir darin eine Anerkennung des immensen Wertes, den Sparkplug für die Industrie hat“, betont Milinkovich.

Die Sparkplug-Arbeitsgruppe startet gleichzeitig ein Produktkompatibilitätsprogramm für diejenigen, die an der Implementierung des neuen Sparkplug-Standards interessiert sind. Das Programm wird sicherstellen, dass Sparkplug-kompatible Produkte sowie Implementierungen ein hohes Maß an Interoperabilität aufweisen.

Ab sofort soll Sparkplug auch den Namen ISO/IEC 20237 tragen.

Warum Sparkplug?

Das Hauptelement, das IIoT so essenziell macht, sind die Betriebsdaten, die Anwender über den Zustand der Maschinen informieren. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine vorbeugende Wartung durchzuführen. Allerdings stellen die Konnektivität und die Verfügbarkeit dieser Daten bei IIoT-Implementierungen oft eine große Herausforderung dar. Infolgedessen haben sich zwei offene Standard-Nachrichtenprotokolle zur Förderung datengesteuerter IIoT-Systeme durchgesetzt: MQTT und Sparkplug.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein Lightweight Publish/Subscribe-Messaging-Protokoll, das sich ideal für die Verbindung entfernter Geräte eignet. Es wurde in den späten 1990er Jahren von Andy Stanford-Clark und Arlen Nipper entwickelt. Ziel von MQTT war es, eine Alternative zu bestehenden Messaging-Protokollen wie HTTP und SMTP für die Überwachung in Umgebungen mit eingeschränkten Ressourcen oder begrenzter Bandbreite zu bieten. Das MQTT-Protokoll war in IoT-Szenarien sehr erfolgreich, aber seiner Anwendung in industriellen Automatisierungssystemen mangelte es an Interoperabilität. Erst kürzlich wurde Sparkplug als offene Spezifikation entwickelt, die ein standardisiertes Format für MQTT-Nachrichten festlegt und den Datenaustausch zwischen verschiedenen Geräten und Anwendungen erleichtert. Sie ist in der Lage, die MQTT-Interoperabilität zu verbessern, insbesondere in IIoT- und Smart-Manufacturing-Umgebungen. Die Spezifikation integriert Daten aus Betriebstechnologien (OT) und Informationstechnologien (IT) auf eine bidirektionale und interoperable Weise.

„MQTT hatte sich bereits als ‚de facto‘-Standard für den Nachrichtentransport im IT- und OT-Bereich etabliert. Er spezifiziert jedoch nicht den Inhalt, was die Interoperabilität im IIoT zu einer unglaublichen Herausforderung macht. Sparkplug, das als eine Art IIoT-HTML fungiert, ist die branchenweit beste Lösung für dieses Problem und findet bereits in verschiedenen Segmenten Anwendung“, erklärt Milinkovich.

Mit anderen Worten: Während MQTT die Verbindung zwischen Geräten in einem IIoT-Framework ermöglicht, gibt Sparkplug den Daten den Kontext, den sie in industriellen Umgebungen benötigen.

Um die Sparkplug-Architektur zu veranschaulichen, hat Hivemq, ein Mitglied der Eclipse Sparkplug Working Group, ein Schema erstellt. So lässt sich erkennen: Sparkplug besteht aus OT-Systemen auf der einen Seite, die Daten produzieren, einem MQTT-Agenten in der Mitte, um die Daten zu bewegen, sowie IT-Systemen auf der anderen Seite, die die Daten konsumieren – alle kompatibel mit Sparkplug. Die Daten bewegen sich bidirektional, und Sparkplug fügt einen Kontext hinzu, der eine Definition der MQTT-Topic-Struktur, MQTT-Statusmanagement sowie Datendefinitionen enthält.

Der Hivemq-Artikel hebt hervor, dass IT-Systeme OT-Daten einfach „aufnehmen“ und „verstehen“ können, was vor Sparkplug nur mithilfe von intensiven, zeitaufwendigen und fehleranfälligen Codierungsübungen möglich war. Der Einsatz von Sparkplug führt somit – einfach ausgedrückt – zu niedrigeren Kosten und höherer Produktivität. Durch den Abbau der Barrieren zwischen IT- und OT-Systemen können erstere auf Daten aus letzteren reagieren, um fortgeschrittene Analysen und Modellierungen durchzuführen.