Kompas

United Manufacturing Hub (UMH)

7 minuten leestijd

United Manufacturing Hub (UMH) is een open-source toolkit voor het inlezen, contextualiseren en opslaan van fabrieksdata. Het helpt bij het snel bouwen van een Unified Namespace voor productielijnen en legt de basis voor geavanceerde analytics, real-time monitoring en digitale transformaties.

Het platform werd ontwikkeld door het Duitse startup uit Keulen en combineert geavanceerde IT/OT-tools en -technologieën in een gestandaardiseerde implementatie.

Productarchitectuur

UMH biedt twee hoofdvarianten van hun platform:

UMH Classic

Open-Source Kubernetes Blauwdruk UMH Classic is een open-source Kubernetes Helm Chart die als blauwdruk dient voor Industrial IoT implementaties.

Technische Architectuur:

  • Kubernetes-native - Gebaseerd op moderne container-orkestratie
  • Helm Chart Deployment - Eenvoudige installatie en beheer met één commando
  • IT/OT Convergentie - Brug tussen operationele en informatietechnologie
  • Modulaire architectuur - Aanpasbaar aan beveiligingseisen van IT-afdelingen

Kerncomponenten:

  • Apache Kafka - Enterprise message broker (berichtenmakelaar) voor datastreaming en UNS backbone
  • MQTT broker (HiveMQ) - Voor IoT-apparaat communicatie en real-time datapublicatie
  • TimescaleDB - Tijdreeksdatabase voor historische data-opslag en historian functionaliteit
  • Node-RED - Flow-gebaseerde data-inname en snelle apparaatverbindingen
  • Grafana - Datavisualisatie en dashboards voor shopfloor monitoring
  • factoryinsight - Aangepaste API voor dataserving en serving layer
  • Data Bridge - Microservice voor datatransfer tussen MQTT en Kafka
  • Management Console - Centrale beheerinterface voor monitoring en configuratie

Manufacturing Focus:

  • Plug-and-Play - Snelle implementatie in bestaande fabrieken
  • Vendor Agnostic - Werkt met verschillende machine en systeem leveranciers
  • Scalable Architecture - Van proof-of-concept tot enterprise deployment
  • Community content - Tutorials, Node-RED flows en Grafana dashboards

UMH Core

Single-Container Edge Gateway UMH Core is een enkele Docker-container die elke PC, VM of edge gateway omzet in een Industrial Data Hub.

Kerncomponenten:

  • Agent - Go-service die config.yaml leest, pipelines start, gezondheid bewaakt en communiceert met Management Console
  • Benthos-UMH - Stream-processor engine met 50+ industriële connectors voor hoge doorvoer
  • Redpanda - Embedded, Kafka-compatibele broker die elk bericht buffert
  • S6 Supervisor - Houdt elk subprocess actief en start ze in de juiste volgorde
  • Tag Processor - Voor datacontextualisatie en UNS metadata

Voordelen:

  • Eenvoudig - PLC’s, sensoren, ERP/MES en cloud services communiceren via één Unified Namespace in plaats van point-to-point verbindingen
  • Lichtgewicht - Draait op bijna alle hardware
  • Geen vendor lock-in - 100% open-source stack

Unified Namespace Architectuur

Het platform is specifiek ontworpen voor het bouwen van een Unified Namespace architectuur:

Typische Architectuur

┌──────── PLC / Device ───────┐
│ OPC UA / Modbus / S7 / …    │
└────────────┬────────────────┘
             │ Bridge (Read Flow)
             ▼
┌───────────────────┐
│ Unified Namespace │
└───────────────────┘
             │ Bridge (Write Flow)
             ▼
MQTT broker ▸ Cloud ▸ Historian ▸ Dashboards

Elk bericht landt eerst in de Unified Namespace, wat replay, buffering en betrouwbare dataverwerking mogelijk maakt. MQTT Brokers, databases, historians en dashboards consumeren vervolgens de data hieruit.

Data Architectuur Principes

  • Event-gedreven architectuur - Alle data wordt gepubliceerd ongeacht of er een directe consument is
  • Gestandaardiseerde topic namespace structuur conform ISA-95 model
  • Real-time datapublicatie met retained messages voor huidige statusrepresentatie
  • Data Contracts - Overeenkomsten die definiëren hoe data gestructureerd, geformatteerd en beheerd wordt
  • JSON als primair format voor data-organisatie

Protocol Integratie

Moderne Protocollen:

  • MQTT - Voor moderne industriële apparatuur en IoT-apparaten
  • Kafka - Voor enterprise datastreaming en UNS backbone

Legacy Ondersteuning:

  • OPC-UA - Voor industriële automatisering met OPC-UA plugin
  • Modbus - Voor legacy apparatuur connectiviteit
  • Siemens S7 - Voor Siemens PLC’s
  • IO-Link - Voor sensornetwerken via sensorconnect

Data Flow Components

Bridges (Bruggen)

Verbinden externe systemen met de UNS met gezondheidsmonitoring:

  • Read Flow - Beschikbaar voor data-inname
  • Write Flow - In ontwikkeling voor data-uitvoer
  • Connection - Continue netwerkcontrole of externe systemen beschikbaar zijn

Stream Processors

Transformeren berichten die al binnen de UNS zijn.

Stand-alone Flows

Point-to-point verbindingen wanneer UNS buffering niet gewenst is.

Data Contracts & Schemas

Historian Schema (_historian):

  • Automatische opslag in TimescaleDB wanneer berichten naar topics met _historian schema verzonden worden
  • Data bridging tussen MQTT en Kafka
  • Idempotente berichten via timestamps voor betrouwbare verwerking

Raw Contract (_raw):

  • Eenvoudigste contract voor onverwerkte data
  • Basis voor verdere dataverwerking en contextualisatie

Connectivity Tools

Benthos-UMH

Gespecialiseerde versie van Benthos met industriële focus:

  • OPC-UA ondersteuning - Verbinding met elke OPC-UA server voor datastreaming naar UNS
  • Report by exception - Configuratie van OPC-UA nodes in subscribe mode voor data alleen bij waardeveranderingen
  • Per-node configuratie - Individuele configuratie van nodes
  • Management Console integratie - Configuratie en deployment van protocol converters
  • Betrouwbaarheid - Bewezen betrouwbaarder dan Node-RED bij grote hoeveelheden data

Data Bridge Microservice

Specifiek ontworpen voor UNS datamodel:

  • Bidirectionele communicatie tussen MQTT en Kafka
  • Topic merging - Consolidatie van meerdere MQTT topics naar enkele Kafka topic
  • Message key preservation - Behoud van bron topic informatie in Kafka message keys
  • Wildcard subscription ondersteuning voor flexibele topic routing

Additional Connectivity

  • Node-RED - Programmeertool voor het verbinden van hardware devices, API’s en online services
  • Barcode Reader - Verbinding met USB barcode reader devices
  • sensorconnect - Integratie met IO-Link Masters en hun sensoren

Management Console Features

Cloudgebaseerde interface beschikbaar via management.umh.app:

Core Functionaliteit

  • Configuration as Code - YAML-gebaseerde configuratie met Git-integratie
  • Multi-instance management - Centraal beheer van meerdere UMH-implementaties
  • Protocol Converter configuratie - Direct deployment van Benthos-UMH converters
  • Topic Browser - Navigatie door Unified Namespace met data aggregatie

Monitoring & Diagnostics

  • Real-time gezondheidsmonitoring van alle componenten
  • Payload visualisatie - Geformatteerde weergave van gevalideerde schemas
  • Tag Value History - Laatste 100 waarden voor historian tags
  • Publisher & Subscriber Info - Overzicht van data origins, destinations en flow metrics
  • Example SQL Query generation - Voor gebruik in database queries en Grafana

Data Governance

  • Data contract management - Controle over dataflows en transformaties
  • Schema validation - Structuurcontrole van berichten
  • Message routing - Configuratie van data paths door het systeem

Schaalbaarheid & Performance

Kafka Optimalisatie

  • Topic merge points - Reductie van Kafka topics voor geheugenoptimalisatie
  • Key-based data segregation - Logische dataseparatie via event keys
  • Partition management - Standaard 6 partitions per topic, ongeveer 100-150 topics per broker
  • High-throughput processing - Gigabytes per seconde dataverwerking in plaats van berichten per seconde

Network Resilience

  • Reliable message delivery - Ook over onstabiele netwerkverbindingen
  • Data buffering - Lokale opslag tijdens netwerkonderbrekingen
  • Automatic reconnection - Herstel van verbindingen na onderbrekingen

Licensing en Edities

Community Editie

  • Open Source - Apache 2.0 licentie, volledig transparant en aanpasbaar
  • Gratis beschikbaar voor één site implementatie via GitHub repository
  • Volledige technische functionaliteit van het platform
  • Community ondersteuning via Discord en GitHub

Premium/Enterprise Edities

  • Commerciële ondersteuning voor professionele implementaties
  • Multi-site en multi-instance deployments met centrale management
  • Uitgebreide ondersteuning en ontwikkelingshulp
  • Enterprise-niveau SLA’s en onderhoud
  • Management Console met geavanceerde features

Technische Specificaties

UMH Classic Stack

  • Message brokers: HiveMQ (MQTT), Apache Kafka
  • Database: TimescaleDB voor tijdreeksdata en historian functionaliteit
  • Visualisatie: Grafana dashboards met factoryinsight API
  • Orkestratie: Kubernetes met Helm charts voor container management
  • Dataverwerking: Node-RED flows, Data Bridge microservices, auto-generated secrets

UMH Core Componenten

  • Streaming: Benthos-UMH engine met 50+ industriële connectors
  • Berichtenuitwisseling: Redpanda (Kafka-compatibel) embedded broker
  • Controle: Go-gebaseerde agent met YAML-configuratie en health monitoring
  • Deployment: Single Docker-container met S6 supervisor
  • Protocol ondersteuning: OPC-UA, Modbus, Siemens S7, IO-Link via bridges

Target Audience & Use Cases

Manufacturing Engineers

  • Directe implementatie zonder diepgaande IT-kennis vereist
  • Uitgebreide documentatie en gidsen voor zelfstandige implementatie
  • Plug-and-play oplossingen voor bestaande productieomgevingen

System Integrators

  • Standaard platform voor klantprojecten met bewezen architectuur
  • Modulaire opzet voor verschillende industriële requirements
  • Community content voor snellere projectstart

IT/OT Teams

  • Brug tussen traditionele systemen en moderne cloud-native architecturen
  • Beveiligingsflexibiliteit van DMZ tot on-premise en private cloud
  • Integratie met bestaande enterprise systemen

Gerelateerde begrippen

Platform & Architectuur:

  • Unified Namespace (UNS) - Centrale data architectuur principe
  • Kubernetes - Container-orkestratie platform (UMH Classic)
  • Apache Kafka - Enterprise message streaming en UNS backbone
  • MQTT - IoT-communicatieprotocol voor device connectivity
  • Docker - Container-technologie voor deployment

Data & Integratie:

Industriële Systemen:

  • IIoT - Industrial IoT ecosysteem en connectivity
  • OPC-UA - Industriële communicatiestandaard met native ondersteuning
  • MES - Productiesysteemintegratie via protocols
  • Data Contracts - Gestandaardiseerde data-uitwisseling overeenkomsten

Connectivity & Protocols:

  • Benthos - Stream processing tool voor data engineering
  • Node-RED - Flow-based programming voor device connectivity
  • Grafana - Data visualisatie en dashboard platform
  • Helm - Kubernetes package manager voor chart deployment

Bronnen

← Terug naar Data-collectie & Industrial Data Platforms kaart

Grafiekweergave

Backlinks