TC65: Industrial-process measurement, control and automation

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1 TC 65 TC65: Industrial-process measurement, control and automation Industrie 4.0: Ohne Normung geht es nicht Roland HEIDEL, Chairman IEC TC 65

2 Wie bringt man Dinge (Things) zusammen? Ein Ding kann eine Idee, eine Software, ein Archiv oder ein physisches Ding sein Jede Information hat einen Träger Jedes Ding hat einen Lebenszyklus Carl Benz, geboren 1844 in Karlsruhe 2

3 Industrie 4.0 ist eine Ausprägung des Internet der Dinge Smart Grid Internet of Things (IoT) Industrie 4.0 Connected Cars Others 3

4 The Industrie 4.0-Vision The human will be essential as the 20-Nov-2014 Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 4

5 Übrigens: Die Idee, dass sich das Werkstück in den Prozess einbringt ist gar nicht so neu. Auf dieser Wiese ging das Mädchen fort und kam zu einem Backofen, der war voller Brot; das Brot aber rief: "Ach, zieh mich raus, zieh mich raus, sonst verbrenn ich: ich bin schon längst ausgebacken. Frau Holle Da trat es herzu und holte mit dem Brotschieber alles nacheinander heraus... Frau Holle und Industrie 4.0

6 Zwei harmlose Dinge neu kombiniert Gottlieb Daimler Es werden höchstens 5000 Fahrzeuge gebaut werden. Denn es gibt nicht mehr Chauffeure, um sie zu steuern. Henry Ford Wenn ich die Menschen gefragt hätte, was sie wollen, hätten sie gesagt schnellere Pferde. 6

7 Technology Progress SGML Documentation on paper and later as PDF Real Things (Products) 1988 HTML SGML XML 1993 Digital Product Master Data Web ( Internet ) PDF Cyber Physical Object 2015 Internet of Things New Applications Industrie 4.0 Smart Grid Year 7

8 Cyber Physical Object nach IEC Identification Number links to refers to Metadata describes Physical or abstract Object

9 Kompatibilitätsgrade nach IEC TR Partially existent as Note: (X) indicates that according to this property interchangebility may be given or not IEC TC 65, Chairman Roland Heidel 9

10 Ideal wäre. Tools Tools Automation Mark-up Language (IEC 62714) M1 M2 M3 Data Mn Data wenn alle Komponenten mit ihren Eigenschaften in einheitlicher Semantik in einem Repository abgelegt sind, z.b. gemäß IEC TR und IEC CD62832 (Digitale Fabrik ) 10

11 Grundlegende Eigenschaften einer I4.0- Komponente Merkmale einer I40-Komponente (I) I4.0 konforme Semantik Identifizierbarkeit I4.0 konforme Kommunikation I4.0 konforme Dienste und Zustände Virtuelle Beschreibung Security und Safety Quality of Services Zustand Schachtelbarkeit Quelle: ZVEI Industrie 4.0 SG2 Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 11

12 TC 65 Es gibt Klassifikationssysteme für unterschiedliche Zwecke Classification scheme 1 Classification scheme N 12

13 TC 65 Klassifikation : Example ecl@ss* V9.0 ecl@ss Indentification of application areas Often used for Procurement Identifies product families Is NOT an identification of any device Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 * 13

14 TC 65 Klassifikation und Merkmale : Example ecl@ss* V9.0 Classification ecl@ss Indentification of application areas Often used for Procurement Identifies product families Is NOT an identification of any device Basic Properties Basic technical product properties Advanced Properties Technical product properties for different technical purposes (i.e. engineering, maintenance...) Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 * 14

15 TC 65 Das Formblatt für Merkmale gemäß IEC (ISO ) Merkmal- Identifier Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 15

16 Addressierung/Identifikation der Merkmale (ISO u.a.) Communication Address * 16

17 Beispiele für das Schema zur Addressierung / Identifikation von Merkmalen Communication Address * IEC CDD ISO 0112 / 2 / / / 61360_4 ISO 0112 / 1 / / / _00_6 AAB007 AAA001 IRDI* ecl@ss ACH *International Registration Data Identifier Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 17

18 TC 65 Semantik: Die Digitale Fabrik mit Klassifikation der Merkmal- Typen eröffnet die virtuelle Welt (IEC TR und IEC CD62832) Mechanical and Constructive Properties Length of the Sensor Cell Diameter of the Sensor Cell Sensor Cell Material Weight of the Sensor Dimension of the Housing Material of the Housing Vibration Protection Local Display Local Operator Panel etc. Function Properties Threshold Level & Event Signalling Linearisation Curve Compensating Function Time Stamp Function Self Calibration Fail Safe Mode etc. Performance Properties Measuring Time Cycle Time Filter Time Communication Interval Start up Time Wake up Time Energy Consumption etc. Business Properties Price Delivery Time Rebate Location Properties Location of mainboard Location of communication Board 18

19 TC 65 Anwendung auf Industrie 4.0: Mögliche Struktur einer I4.0- Verwaltungsschale Mechanical and Constructive Properties Length of the Sensor Cell Diameter of the Sensor Cell Sensor Cell Material Weight of the Sensor Dimension of the Housing Material of the Housing Vibration Protection Local Display Local Operator Panel etc. Function Properties Threshold Level & Event Signalling Linearisation Curve Compensating Function Time Stamp Function Self Calibration Fail Safe Mode etc. Verwaltungs- Schale (Deputy) Ding (thing), z.b. Maschine, Sensor, Klemmenblock, Software Performance Properties Measuring Time Cycle Time Filter Time Communication Interval Start up Time Wake up Time Energy Consumption etc. Business Properties Price Delivery Time Rebate Location Properties Location of mainboard Location of communication Board Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 19

20 TC 65 Ein möglicher Teil der Verwaltungs-Schale: Das Device Package von FDI (IEC 62769) Device parameters (e.g. alarm limits, diagnostic data, etc.) Device model (e.g. Blocks) (EDD) Device Package Consistency rules/dependencies between parameters Device functions (e.g. calibration) (EDD) Device Definition Business Logic User Interface Desc. User Interface Plugin User Interface (EDD) User Interface optional (invoked by EDD- Interpreter) Legend: mandatory optional OPC-UA Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 20

21 OPC-UA Dokumente TC 65 Reference Edition Date Stability Title IEC OPC unified architecture - Part 1: Overview and Concepts IEC OPC unified architecture - Part 2: Security Model IEC OPC unified architecture - Part 3: Address Space Model IEC OPC unified architecture - Part 4: Services IEC OPC unified architecture - Part 5: Information Model IEC OPC unified architecture - Part 6: Mappings IEC OPC unified architecture - Part 7: Profiles IEC OPC unified architecture - Part 8: Data Access IEC OPC unified architecture - Part 9: Alarms and conditions IEC OPC unified architecture - Part 10: Programs New Proposals: Part 11 Historical Access Part 13 Aggregates Part 12 Discovery (planned) 21

22 Security in Automation: Dokument-Struktur IEC / ISA-99 General IEC / ISA-99 Policies and procedures System Component 1-1 Terminology, concepts and models 1-2 Master glossary of terms and abbreviations 2-1 Requirements for an IACS security management system Ed.2.0 Profile of ISO / Security technologies for IACS 3-2 Security levels for zones and conduits 4-1 Product development requirements 4-2 Technical security requirements for IACS products 1-3 System security compliance metrics 2-3 Patch management in the IACS environment 3-3 System security requirements and Security levels 2-4 Requirements for IACS solution suppliers Definitions Metrics Requirements placed on security organization and processes of the plant owner and suppliers Requirements to achieve a secure system Functional requirements Requirements to secure system components Processes / procedures 22

23 Industrie 4.0: Kernthemen Potential Standards Processes Algorithms new Informationswelt (virtual world) Applications Services Communications Semantics Relationships Descriptive Technologies Web Services/SOA Repositories/Clouds Dependable Connections Data Access Realtime Communications Model IEC (Digital Factory DF) IEC 61360/ISO IEC (Field Device Integration FDI) IEC (EDDL) IEC (Automation ML ) OPC-UA (IEC 62541) TCP/IP i.e. IEEE LAN-WAN-LAN connection Realwelt (real world) Real Device 23

24 Heutige Konsortien und Vereinbarungen im Umfeld der Semantik International ISO/IEC JTC1 Security IEC/ISO Liason IEC SC65E WG2 IEC SC3D Property Specifications, Rules & Description Languages Business& Functional Properties e.v. I Liason EC SC65E WG9 Liason IEC SC65E WG 8 Liason ISO TC184 SC4 Germany Coop PLC Open e.v. AutomationML e.v. MoU Coop Coop OPC Foundation Interoperability Information Exchange Service Oriented Architecture KHRONOS IEEE Communications & Internet of Things ProSTEP e.v. Mechanics IEC TC 65, Chairman Roland Heidel OMG IIC MoU=Memorandum of Understanding Coop=Cooperation agreement 24

25 TC 65 Zusammenfassung im Hinblick auf Industrie 4.0 Die Merkmalsnormung bildet die Basis für die I4.0-Semantik (z.b. IEC 61987, 62683, Sie ermöglicht die virtuelle Beschreibung im Verbund mit einer Beschreibungssprache, z.b. Electronic Device Description Language EDDL (IEC 61804) Die Regeln zur Merkmalbildung sind in IEC bzw. ISO hinterlegt. Der Transportmechanismus kann AutomationML sein (IEC 62714) Zur eindeutigen Identifikation existierenden mehrere aufeinander aufbauende ISO/IEC-Normen (ISO , ISO/IEC 11179, ISO/IEC 6523 Für die I4.0-konformen Kommunikation, Dienste und Zustände kann IEC (OPC-UA) die Basis bilden Die Basis für die Security bildet IEC Roland Heidel, Chairman IEC TC 65 25

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 26