Engineering v on Indus trial Internet Anw endungen Was ist zu beachten?

Transkript

1 Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB Engineering v on Indus trial Internet Anw endungen Was ist zu beachten? Leiter der Abteilung Informationsmanagement und Leittechnik (ILT) Josef von Fraunhofer Forscher, Erfinder und Unternehmer Folie 1

2 Fraunhofer IOSB und Industrie 4.0 Architektur und Beratung Methodische Grundlagen Standardisierung RAMI4.0 Glossar VDI Statusreport VDI/VDE GMA 7.21 Virtuelle smarte Fabrik IoT/Industrie 4.0 Plattform Secure Plug&Work OPC UA und AutomationML Intuitive MMI Lemgo: Produktionszelle Service Marktplatz Ilmenau: Energiemanagement Karlsruhe: Produktionszelle Folie 2

3 at S onderheft Indus trie 4.0 (Gasteditoren: Beyerer/Jasperneite/Sauer) Folie 3

4 These 1 Die industrielle Produktion ist heutzutage kosten- und ressourcenoptimiert - hinsichtlich Materialverbrauch, Personal und Energie. Das Potenzial hinsichtlich der Nutzung von Informationen und Wissen ist noch vielfach ungenutzt. Folie 4 4

5 Industrie 4.0 IoT-Anwendung auf die industrielle Produktion Industrial Applications IoTS Capabilities Internet of Services Internet of Things Folie 5

6 Internet of Things im Gartner Hype Cycle 2014 Internet of Things Werden die Anforderungen der Industrie 4.0 erfüllt sein? Big Data Internet of Things Folie 6

7 These 2 Der technische Kern von Industrie 4.0 ist ein evolutionäres, offenes, interdisziplinäres Software-Architekturprojekt. Die (4. Industrielle) Revolution wird auf Geschäftsmodellebene stattfinden. Beide Ebenen müssen unternehmensspezifisch aktiv verfolgt und gestaltet werden im Sinne einer Industrie 4.0 Roadmap. Folie 7

8 Weitere Thes en 1. Industrie 4.0 benötigt eine Verfeinerung des Referenzarchitekturmodells (RAMI4.0) zur Spezifikation von service-orientierten Architekturen (SOA). RM-SA = Reference Model of Industrie 4.0 Service Architectures 2. Durch Generalisierung können daraus SOA-Referenzarchitekturen abgeleitet und standardisiert werden. 3. Diese sollten motiviert werden über wohldefinierte Anwendungsfälle und umgekehrt (Nachvollziehbarkeit). 4. Die Industrie 4.0 benötigt eine dazu passende agile Service Engineering Methodik. Service-Orientierte Analyse und Design (SOAD) Folie 8

9 Produkt-Engineering Anlagen-Engineering Service-Engineering Sicherer und verlässlicher Betrieb Integraler Anspruch von Industrie 4.0 Service Engineering Generische Basisdienste Plattformdienste Anwendungsdienste I4.0 Dienstplattform Dienste (A) Produkt A Dienste (B) Produkt B Produktionsanlagen Produktionsanlagen Folie 9

10 Interdisziplinärer Ansatz bei Analyse und Design Fachliche Anforderungen Lösungsanbieter Moderator + Analyst + Architekt geforderte Ressourcen Sicht des Fachexperten Industrie 4.0 Referenzarchitektur Angebot an Basis- und Plattformdiensten / Ressourcen Anforderungen Lücke Fähigkeiten / Dienste Sicht des IT Experten Folie 10

11 I4.0 System-Engineering (1) Systematische Anforderungsanalyse Anforderungen Konzepte Standards Industrie 4.0 Architekturarbeiten platform services user stories use cases requested resources data models offered resources I4.0 Referenz- Architekturmodell I4.0 Referenzarchitekturen Folie 11

12 RAMI4.0 und IIRA (Industrial Internet Reference Architecture) Architektursichten (views) von verschiedenen Standpunkten (viewpoints) IIRA Architecture Viewpoints Funktionale Sichten Umsetzung in einer Service-orientierten Architektur (SOA)? Folie 12

13 Referenzarchitekturmodell I4.0 (RAMI4.0) I4.0 Komponente Plattform Industrie 4.0/Hrsg. BITKOM, VDMA, ZVEI: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 Ergebnisbericht, Berlin, April 2015 Folie 13

14 Produkt-Engineering Anlagen-Engineering Service-Engineering Sicherer und verlässlicher Betrieb Engineering Dienstarchitektur - Betrieb Generische Basisdienste Plattform- Dienste Anwendungs- Dienste I4.0 Dienstplattform I4.0 Komponente Dienste (A) Produkt A Dienste (B) Produkt B Produktionsanlagen Folie 14

15 I4.0 System-Engineering (2) basierend auf I4.0 Komponenten Systematische Anforderungsanalyse user stories use cases Anforderungen Konzepte Standards Industrie 4.0 Architekturarbeiten platform services requested resources data models offered resources Folie 15

16 SERVUS Meta-Modell Ontology tells user story motivates includes refines update of performed by Use case requests related to refines validated by Information Resource Test Case belongs to maps to Thematic Domain Semantic Annotation Require -ment related to refines alle relations are bijective Folie 16

17 EA Java API SERVUS Architektur des kollaborativen Werkzeugs Systemanalyst Fachexperte (Industrie 4.0) Web Browser Mediator Enterprise Architect Systemarchitekt Use Case Client Tool http Internet/Intranet Use Case Server Relational Database Strukturiert durch das SERVUS Meta-Modell: use cases resources (information/apps/services) actors/roles thematic domains semantic annotations Folie 17

18 Beispiel: Proactive Maintenance Spezifische Wartung nach Notwendigkeit und Verschleiß Predictive Maintenance Proactive Maintenance refines Preventive Maintenance zeitbasierte Wartung Predict failure of machines Get machine data Get data includes includes Integration of machine learning Get production data in (near) real-time Get production data refines Get production data (offline) Integration of data analytics Folie 18

19 Relevanz von Industrie 4.0 für Unternehmen heute (1) Welche Wertschöpfungsketten werden unterstützt? Auf welcher Stufe der Wertschöpfung stehe ich mit welchen Produkten? Welche Stufe strebe ich an? Welche Produkte könnten mit welchen Diensten angereichert werden? Welche Geschäftsmodelle würden damit ermöglicht? Mit welchen Produkten/Diensten anderer Unternehmen könnten meine Produkte sinnvoll vernetzt werden? Welche Voraussetzungen müssen dazu geschaffen werden? organisatorisch/ betriebswirtschaftlich/ personell technisch Folie 19

20 Relevanz von Industrie 4.0 für Unternehmen heute (2) Welche Rolle hat die IT-Abteilung in meinem Unternehmen? reiner Kostenfaktor strategische Einheit Welche Rolle spielt die IT-Strategie in meinem Unternehmen? Offenheit: Welche Rolle spielen IT-Standards? Unterstützung von Wertschöpfungsketten Welche Software-Engineering Kompetenz hat mein Unternehmen? selbst oder durch Kooperationen bzw. Zukauf Habe ich eine passende Engineering-Methodik für Industrie 4.0 Anwendungen? Behandlung nicht-funktionaler Anforderungen (z.b. IT-Sicherheit)? Folie 20

21 These 1 - erweitert Die industrielle Produktion ist heutzutage kosten- und ressourcenoptimiert - hinsichtlich Materialverbrauch, Personal und Energie. Das Potenzial hinsichtlich der Nutzung von Informationen und Wissen ist noch vielfach ungenutzt. Nur wenn die strategische Bedeutung von IT-Strategien/Architekturen und dazu passenden System-Engineering-Methoden für ein Unternehmen erkannt wird, kann das Potenzial genutzt werden. Process Know-How IT Know-How Folie 21 21

22 VIELEN DANK FÜR IHR INTERESSE Fraunhofer IOSB, Fraunhoferstr Karlsruhe, Deutschland thomas.uslaender@iosb.fraunhofer.de IT Sicherheitslabor Ihr Industrie 4.0 Forschungspartner Dienstleistungen und Entwicklungen Folie 22