Industrie die intelligente Fabrik der Zukunft

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1 Industrie die intelligente Fabrik der Zukunft Prof.Dr. Detlef Zühlke Direktor Innovative Fabrik Systeme IFS Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, DFKI GmbH Vorstandsvorsitzender SmartFactory KL e.v. Kaiserslautern DFKI-IFS 2013 (1)

2 Unser tägliches Leben Alle Anwendungen Weltweit vernetzt Alle Altergruppen unsere smarte Welt Immer ON Information will be available Spaß haben anywhere, anytime, with any content, for any user using any device and any access App Welt DFKI-IFS 2013 (2)

3 Die vernetzte Welt Das Internet der Computer Internet Mobilität +AutoID Technologien +drahtlose Netzwerke Das Internet der Dinge DFKI-IFS 2013 (3)

4 Die heutige Fabrikwelt Inbetriebnahme Inbetriebn. PLC Produktion Produktion ortsfest monolitisch individualisierte Produkte internationaler Wettbewerb Kürzere Produkt- Lebenszyklen Qualitätsansprüche hierarchisch Ethernet SCADA unbekannte Positionen drahtgebunden Informations- und Kommunikationstechnologien DFKI-IFS 2013 (4)

5 Das Industrie 4.0 Paradigma Smarte Objekte CPS Smarte Produkte Internet Plug n Produce Selbstorganisierende Netzwerke APP Erweiterungen DFKI-IFS 2013 (5)

6 auf der Steuerungsebene DFKI-IFS 2013 (6)

7 Auf dem Weg zum smarten Gerät analog (z.b.4-20ma) digital (z.b.profibus) smart + drahtlos (z.b.wlan) IP web server =CPS sensor + prozessor + webserver DFKI-IFS 2013 (7)

8 Die Zukunft der Steuerungstechnik Programmierung IEC IEC ERP- Domäne Instandhaltungs- Domäne??? service Machinen Domäne service service SPS elektrische Signale Profibus Nachrichten M R V M smart controller service M Feldgeräte Domäne R V service M smart µserver Gestern Heute Morgen zentrale SPS verteilte SPS smartes CPS Netzwerk DFKI-IFS 2013 (8)

9 Hardware Abstraktion durch Modellierung Abstraktes Modell physikalisches Gerät Resource and Energy model - power usage plots - Energy efficiency parameters -... Service model - elementary services - service orchestration -... Communication model - Level standards - Protocol -... Product model - part number / version - spare part reference -... CAD model - mechanical data - Pneumatics Hydraulics -... DFKI-IFS 2013 (9)

10 Wir brauchen mehr Standards lebenszyklusunabhängig ISO-OSI-Modell SoA hardwareneutral OPC -UA Anwendung Darstellung Kommunikation Transport Internet Protocol Vermittlung Sicherung Ethernet WLAN WSDL Physikalische Übertragung herstellerneutral applikationsunabhängig DFKI-IFS 2013 (11)

11 Zusammenfassend R Resource and Energy model Service model Communication model Product model CAD model eine eindeutige Identität haben (von Geburt) IP [2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344] V6 Zukünftige Produkte müssen in weltweite Netzwerke eingebunden sind durch Modelle beschrieben werden eine semantische Notation haben <span class= "latitude">let format VEC</span> als abstrakte Objekte behandelt werden, die jederzeit lokalisierbar sind DFKI-IFS 2013 (12)

12 auf der Planungsebene DFKI-IFS 2013 (13)

13 Heutige Kommunikationsstruktur in der Fabrik Ethernet KPI WLAN IP ERP-Ebene Enterprise Management Profinet control room IP xx.x MES-Ebene Supervisory Control Steuerungsebene SPS, NC ASi Klemme NA2/57 37 UMTS UMTS Energie Feldebene Sensoren/Aktoren Prozesse Logistik Instandhaltung Fertigung DFKI-IFS 2013 (14)

14 Vertikale Integration in konvergenten Netzwerken Ethernet WLAN IP ERP-Ebene Enterprise Management IP-Net Ethernet IP IP IP IP IP UMTS Prozesse Standard control IP room xx.x Middleware e.g. OPC-UA UMTS Vertikale Integration Logistik Instandhaltung Fertigung MES-Ebene Control Center Steuerungsebene SPS, NC power Feldebene Sensoren/Aktoren DFKI-IFS 2013 (15)

15 INDUSTRIE 4.0 DFKI-IFS 2013 (16)

16 Die 4. Industrielle Revolution - Industrie 4.0 Treiber Lebensqualität Ingenieurwissenschaften 1. Mobilität 2. µ-elektronik 3. IKT Mechanisierung Energieerzeugung 1920 Massenproduktion Industrialisierung 1960 Elektronische Steuerungen Computer 2015 Cyber Physische Systeme DFKI-IFS 2013 (17)

17 Die Bedeutung der IKT Informatik Informations- und Kommunikationstechnik IND 4.0 E-Technik Automatisierungstechnik IND 3.0 Planung Maschinenbau Inbetriebnahme Betrieb Instandhaltung IND 1.0/2.0 DFKI-IFS 2013 (18)

18 Dem Paradigma des Internet of Things folgend Alles wird mobil (Teile, Maschinen, Betriebsmittel, Arbeiter) Alles wird Smart (smarte Objekte) Alles ist vernetzt (basierend auf IP) Alles trägt Eigenschafts-, Produktions- und Logistikinformation DFKI-IFS 2013 (19)

19 Datensicherheitsproblem offener Standard!! vom Internet offener kein Netzwerk Standard!! vom Intranet Stuxnet ist überall!! geschlossenes System keine Anreize kein Interesse vom Datenträger offener Standard!! heterogene Technologien DFKI-IFS 2013 (20)

20 Lösungsansätze 1. Definition von Sicherheitspolitiken Wer darf was wann tun? 2. Etablieren von Methoden + organisatorischen Prozessen Updates einspielen? 3. Ausbildung verbessern Mitarbeiter ausbilden 4. Definition einer Sicherheitsreferenzarchitektur Architektur definieren 5. Sicherheitstechnologien in Produkten & Komponenten Firewall, Funkscanner 6. Evolutionäre Sicherheit sukzessive aufrüsten 7. Awareness-Prozesse unterstützt durch Schaufensterfabriken lernen und verbessern DFKI-IFS 2013 (21)

21 die Smartfactory KL E Wegbereiter der 4. industriellen Revolution DFKI-IFS 2013 (22)

22 Technologie Initiative SmartFactory KL Werden auch Sie Mitglied der Smartfactory KL Mitglieder: SmartFactory KL ist eine herstellerneutrale Demonstrations- und Forschungsplattform auf der neue Technologien in realitätsnaher Industrie Umgebung getestet und weiterentwickelt werden. Aktivititäten: 1. Technologie Analysen 2. Machbarkeitsstudien 3. Feldtests 4.1 Produkt Innovationen 4.2 Prozess Optimierungen 5. Produktionsforschung DFKI-IFS 2013 (23)

23 Blick in die Smartfactory continuous flow process colored soap production discrete handling process bottling, handling, labeling, QC, packaging Live-Webcam: DFKI-IFS 2013 (24)

24 Blick in die Smartfactory assembly process Key finder production augmented reality Information, maintenance and control DFKI-IFS 2013 (25)

25 DFKI-IFS 2013 (26) VIELEN DANK

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