AP1: Anforderungen und Referenzanwendungen

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1 AP1: en und Referenzanwendungen

2 Seite 1 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 it s OWL Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe CQP 3 Intelligente Vernetzung (itsowl-iv) AP 1 ANFORDERUNGEN UND REFERENZANWENDUNGEN AP1.1/AP1.2 sspezifikation Referenz: Kategorie: Verantwortlich: Autoren: Abgabedatum: itsowl-iv/wp1/ap1.1/1.0 Dokument init H. Trsek, U. Mönks, L. Dürkop (init) J. Ax, C. Wördehoff (CITEC-KS) U. Pohlmann (IPT-EM) M6 Datum: Projektstart: Projektdauer: Status: Verfügbarkeit: 60 Monate Final itsowl Spitzencluster

3 Seite 2 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Executive Summary Dieses Dokument ist das Ergebnis der im Rahmen des AP 1 en und Referenzanwendungen im Querschnittsprojekt Intelligente Vernetzung (QP IV) durchgeführten sanalyse, die zur Ermittlung von Referenzanwendungen und der funktionalen und nicht-funktionalen en an die intelligente Vernetzung von Intelligenten Technischen Systemen diente. Die Architektur und die funktionalen Spezifikationen der weiteren Arbeitspakete AP 2, AP 3, AP 4 und AP 5 des QP IV basieren weitestgehend auf den Ergebnissen der sanalyse. Die sspezifikation bildet in den weiteren Arbeitspaketen die Grundlage, an der die Forschungsarbeiten kontinuierlich ausgerichtet und durchgeführt werden. Durch dieses Vorgehen wird unter anderem beabsichtigt, dass die im QP IV erzielten Forschungsergebnisse die für die Innovationsprojekte relevanten Forschungsfragestellungen adressieren. Diese erste Iteration hat das Ziel, die zentralen Bestandteile und kritischen Aspekte der intelligenten Vernetzung aus Sicht der Clusterpartner zu erfassen und zu dokumentieren. Im Rahmen der Analyse konnten die vier nachfolgend aufgeführten wesentlichen Referenzanwendungsfälle definiert werden: Selbstkonfiguration der Kommunikation Verteilte Steuerung von autonomen Fahrzeugen Signalselbstbeschreibung und die Konfiguration eines Sensor- und Informationsfusionssystems Multistandard Echtzeit Ethernet Knoten Die Referenzanwendungsfälle werden zur Ableitung der en an die intelligente Vernetzung herangezogen und werden in Kapitel 2 detailliert beschrieben. Die Definition der Referenzanwendungen dient zusätzlich zur Kategorisierung der identifizierten Bedarfe der Innovationsprojekte und zur Priorisierung der en. Außerdem werden die Referenzanwendungsfälle zur Festlegung der Validierungsszenarien und entsprechender Leistungsindikatoren für das AP 5 genutzt. Die aus den Anwendungen abgeleiteten en sind in allgemeine und spezifische en aufgeteilt. Die Klassifizierung der spezifischen en ist nach der jeweiligen architekturellen Zugehörigkeit vorgenommen, d.h. Konnektivität, Middleware, Anwendungen und Sensor- und Informationsfusion. Die en werden in Kapitel 3 aufgeführt. Dieses Dokument wird im weiteren Verlauf des Projekts fortlaufend aktualisiert, sodass neue en erfasst werden können, die durch die Kooperation mit den laufenden IPs bzw. durch neu gestartete IPs und Transferprojekte entstehen.

4 Seite 3 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Änderungsnachweis Versionen Version Status Datum Autor(en) 0.1 Entwurf H. Trsek, U. Mönks 0.2 Entwurf L. Dürkop, U. Mönks 0.3 Entwurf J. Ax, C. Wördehoff 0.31 Entwurf U. Pohlmann 0.32 Entwurf U. Mönks 0.4 Entwurf U. Mönks 0.5 Entwurf H. Trsek 0.6 Entwurf J. Ax, L. Dürkop, U. Mönks, H. Trsek 1.0 Final H. Trsek

5 Seite 4 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Änderungen Version Kapitel Zusammenfassung der Änderungen 0.1 Erste Gliederung und Struktur der en Dokumentstruktur 0.2 sanalyse Referenzanwendungen Selbstkonfiguration eines zentral gesteuerten Automatisierungsprozesses und Signalselbstbeschreibung und Selbstkonfiguration der Fusion hinzugefügt. en hinzugefügt. 0.3 Referenzanwendungen der Referenzanwendung Intelligenter Multistandard RTE Knoten hinzugefügt Referenzanwendungen der Referenzanwendung Entwicklung eines verteilt gesteuerten Automatisierungsprozesses mit autonomen Fahrzeugen hinzugefügt 0.32 en Kleinere Verbesserungen, Kommentare 0.4 Referenzanwendungen und en Abschnitt Sensorik auf Grund des Inhalts in Sensor- und Informationsfusion umbenannt Anwendungsfall "Signalselbstbeschreibung und Selbstkonfiguration der Fusion" weiter detailliert, en abgeleitet 0.5 Alle Kapitelstruktur geändert, Executive summary und Einleitung hinzugefügt, editiorielle Änderungen 0.6 Alle Review Kommentare integriert 1.0 Alle Finale Version

6 Seite 5 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Aufgaben des AP Gesamtprozess der sanalyse und Struktur des Dokuments Referenzanwendungen Selbstkonfiguration eines zentral gesteuerten Automatisierungsprozesses Entwicklung eines verteilt gesteuerten Automatisierungsprozesses mit autonomen Fahrzeugen Signalselbstbeschreibung und Selbstkonfiguration der Fusion Intelligenter Multistandard Real-time Ethernet Knoten en Allgemeine en Spezifische en en: Konnektivität en: Middleware en: Anwendung en: Sensor- und Informationsfusion Zusammenfassung und nächste Schritte Anhang A Liste der allgemeinen en Anhang B Liste der spezifischen en Anhang C Strukturierter Leitfaden für die IP Interviews Literaturverzeichnis... 37

7 Seite 6 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Gesamtprozess der itsowl-iv sanalyse... 8 Abbildung 2: Schematischer Aufbau einer Automatisierungsanlage Abbildung 3: Schichtmodell Abbildung 4: Erweiterter Profinet IO-Controller als selbstkonfigurationsfähige SPS. 12 Abbildung 5: Real time Autokonfiguration Abbildung 7: Logische Softwarestruktur mit Koordinationsprotokoll Abbildung 8: Mehrschichtfusionsmodell mit beispielhaften Fusionsalgorithmen auf Attributs- (µbaltlcs) und Systemebene Abbildung 9: Systemarchitektur des rekonfigurierbaren RTE-Moduls... 16

8 Seite 7 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Vorlage für die itsowl-iv en Tabelle 2: Mögliche IDs für allgemeine und spezifische en Tabelle 3: Verschiedene Kategorien Tabelle 4: Allgemeine en Tabelle 5: en an die Middleware Tabelle 6: en an die Konnektivität Tabelle 7: Anwendungsanforderungen Tabelle 8: en an die SEFU/IFU... 33

9 Seite 8 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 1 Einleitung 1.1 Aufgaben des AP 1 Das Arbeitspaket 1 en und Referenzanwendungen ermittelt en an die intelligente Vernetzung, insbesondere hinsichtlich der Projektziele der Innovationsprojekte. Diese bilden in den folgenden Arbeitspaketen (AP) die Grundlage, an der die Forschungsarbeiten ausgerichtet und durchgeführt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die erzielten Forschungsergebnisse Anwendung in den Innovationsprojekten finden. Die in AP 5 realisierte Evaluationsumgebung wird für ausgewählte relevante Anwendungsfälle entworfen, die in diesem Arbeitspaket ebenfalls festgelegt werden. 1.2 Gesamtprozess der sanalyse und Struktur des Dokuments Als Querschnittsprojekt soll itsowl-iv den anderen Projektpartnern Technologieplattformen für die intelligente Vernetzung zur Verfügung stellen. Um dieses Ziel zu verwirklichen, werden strukturierte Interviews mit den Innovationsprojekten mit Bezug zur intelligenten Vernetzung durchgeführt, um herauszuarbeiten, welches Verständnis diese vom Begriff intelligente Vernetzung haben und welche en sie an dessen Realisierung stellen. Basierend auf diesen Interviews werden Referenzanwendungen in diesem Dokument beschrieben, die möglichst viele Einsatzfälle bei den Projektpartnern abdecken sollen und von denen die in Kapitel 3 beschriebenen definierten en abgeleitet sind. Der Gesamtprozess für die sanalyse wird in Abbildung 1 dargestellt [4]. Er umfasst im Wesentlichen die drei Aspekte Erfassung, Analyse und smanagement. Abbildung 1: Gesamtprozess der itsowl-iv sanalyse Während der Erfassung werden zunächst mögliche Stakeholder identifiziert, welche in unserem Fall die relevanten Innovationsprojekte (IPs) sind. Im Anschluss daran wurde der im Anhang C Strukturierter Leitfaden für die IP Interviews dokumentierte Leitfaden für die IP Interviews konzipiert und die Interviews durchgeführt. Darüber hinaus wird das bereits im Konsortium vorhandene Expertenwissen aufgenommen und dokumentiert. In der Analyse Phase werden unter Verwendung der Interviewergebnisse repräsentative Anwendungsfälle

10 Seite 9 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 beschrieben (siehe Kapitel 2), die zur Ableitung der in Kapitel 3 strukturiert beschriebenen en herangezogen werden. Im weiteren Verlauf des Projektes wird eine kontinuierliche Überprüfung, Anpassung und ggf. Änderung der en erfolgen, welche sich zusammenfassend als smanagement beschreiben lässt. Die sanalyse stellt die Grundlage für die Referenzarchitektur des QP Intelligente Vernetzung dar, die in AP 2 und AP 3 erarbeitet wird. Dieses Dokument wird im Laufe des Projektes in weiteren Versionen erscheinen. Hierbei werden neue en ergänzt und die Referenzanwendungen verfeinert.

11 Seite 10 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 2 Referenzanwendungen In dem Querschnittsprojekt Intelligente Vernetzung sollen Methoden entwickelt werden, die die Selbstkonfiguration von Intelligenten Technischen Systemen auf den Ebenen Anwendung, Middleware und Konnektivität ermöglichen. Im Arbeitspaket Festlegung von Anwendungsfällen sollen relevante Anwendungsfälle und - szenarien, die eine Rekonfiguration und Selbstbeschreibungsfähigkeit der Vernetzung sowie den Einsatz von Sensor- und Informationsfusion erfordern, erarbeitet werden. Im weiteren Projektverlauf werden diese außerdem zur Spezifikation der Evaluationsumgebung in AP 5 herangezogen. Die in diesem Kapitel beschriebenen Referenzanwendungen dienen zur Ableitung der en, die in Kapitel 3 ausgeführt werden. 2.1 Selbstkonfiguration eines zentral gesteuerten Automatisierungsprozesses Im Folgenden wird ein Anwendungsfall beschrieben, der aufzeigt, wie eine Selbstkonfiguration am Beispiel eines Steuerungsprozesses aus der industriellen Automatisierungstechnik aussieht. Der schematische Aufbau ist in Abbildung 2 dargestellt. SPS Steuerungsprogramm (IEC 61131) Feldgeräte Netzwerktechnologie Sensoren/Aktoren, IOs,... Sensoren/Aktoren, IOs,... Kommunikationsschnittstelle Kommunikationsschnittstelle Kommunikationsschnittstelle Kommunikationsschnittstelle Sensoren/Aktoren, IOs,... Abbildung 2: Schematischer Aufbau einer Automatisierungsanlage In diesem Szenario gibt es pro Fertigungszelle eine zentrale Steuerung. Dies ist typischerweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die ein Steuerungsprogramm gemäß IEC enthält. Die Ansteuerung von Sensoren und Aktoren wird durch die Feldgeräte vorgenommen. Zwischen den Feldgeräten und der zentralen Steuerung müssen z.b. Messwerte und Statusinformation (Prozessdaten) über eine bestimmte Netzwerktechnologie ausgetauscht werden. Diese Technologie basiert zunehmend auf Echtzeit-Ethernet Systemen (realtime Ethernet, RTE), die den bestehenden Ethernet-Standard um Methoden zur Einhaltung von Echtzeit- en erweitern. Standard-Ethernet und RTEs sind insofern kompatibel, dass beide gleichzeitig über dieselbe Kommunikationsinfrastruktur betrieben werden können. Alle Protokolle, die über Standard-Ethernet betrieben werden können wie TCP/IP, können ohne weiteres auch in einem RTE eingesetzt werden. Dies führt zu einer Vereinfachung der Kommunikation zwischen dem Bereich der Automatisierungstechnik und der restlichen IT-Welt, in welcher die Ethernet- Kommunikation bereits etabliert ist.

12 Seite 11 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Die Inbetriebnahme eines solchen Systems erfordert mehrere manuelle Konfigurationsschritte, die in der Regel in einem Werkzeug des SPS-Herstellers durchgeführt werden: 1. Das eigentliche Steuerungsprogramm muss erstellt werden. Daten, die mit den Feldgeräten ausgetauscht werden, werden dabei als Variablen deklariert. 2. Alle im Prozess vorhandenen Feldgeräte müssen dem Werkzeug bekanntgemacht werden. Dazu wählt der Nutzer die entsprechenden Feldgeräte aus einer Gerätebibliothek aus und fügt sie dem Werkzeug hinzu. Weiterhin müssen für jedes Feldgerät je nach verwendeter Netzwerktechnologie spezifische Einstellungen durchgeführt werden. 3. Der Nutzer teilt dem Werkzeug mit, welche Variablen des Steuerungsprogrammes auf die Ein- und Ausgänge der Feldgeräte abgebildet werden. Diese Konfigurationsschritte sollen durch die im Projekt it s OWL IV zu entwickelnden Methoden zur Selbstkonfiguration vereinfacht werden. Zur Einordnung der erforderlichen Schritte wird das im itsowl-iv Rahmenplan [1] beschriebene 3-Schicht- Modell angewendet (siehe Abbildung 3). Anwendung Steuerungsprogramm definiert die auszutauschenden Informationen Middleware Schichten Automatische Variablen-Zuordnung Konfiguration der Konnektivität Konnektivität Stellt die physikalischen Methoden zum Datenaustausch bereit Abbildung 3: Schichtmodell Das eigentliche Steuerungsprogramm ist in der Anwendungsschicht anzusiedeln. Eine geeignete Middleware soll ein automatisches Mapping der Steuerungsvariablen auf die entsprechenden Feldgeräte durchführen. Dies führt zu drei wesentlichen en: Auf der Anwendungsschicht muss ein geeigneter Formalismus entwickelt werden, der es erlaubt, die Variablen des Steuerungsprogrammes semantisch zu beschreiben. Die Semantik soll die Bedeutung Variablen der Variablen näher beschreiben. Ein einfach Beispiel wäre: Bei Variable A handelt es sich um einen Temperaturwert. Dazu kompatibel müssen die Ein- und Ausgänge der Feldgeräte ebenfalls semantisch beschrieben werden. Die Middleware stellt auf Basis dieser en die Verbindungen zwischen den Variablen der Anwendungsschicht und den Feldgeräten her.

13 Seite 12 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Sind die Variablen-Zuordnungen getroffen, müssen die Daten über die Konnektivitäts-Schicht transportiert werden. Die Konfiguration dieser Schicht soll durch die Middleware ebenfalls automatisch erfolgen. Die dazu notwendigen Schritte sind abhängig von der verwendeten Netzwerk-Technologie. Für das RTE Profinet IO wurden bereits erste Methoden zur Selbstkonfiguration entwickelt [5]. Wie eine konkrete Realisierung eines sich selbst konfigurierenden Gerätes auf Profinet-Basis aussehen könnte, zeigt Abbildung 4. IO-Controller (PC basierend) IEC Steuerung Mapping Service Profinet Autokonfiguration IO-Controller Stack Ethernet Abbildung 4: Erweiterter Profinet IO-Controller als selbstkonfigurationsfähige SPS In Profinet werden die am Datenaustausch beteiligten Geräte als IO-Controller und IO-Devices bezeichnet. Der IO-Controller übernimmt dabei die Rolle der SPS und die IO-Devices die der Feldgeräte. Das Steuerungsprogramm läuft hier auf dem IO- Controller, der um einige Komponenten zur Selbstkonfiguration erweitert wurde (Mapping Service, Profinet Autokonfiguration). Der Mapping Service empfängt die semantischen en der Feldgeräte und stellt die Verbindung der Feldgerätdaten zu den Steuerungsvariablen her. Die automatische Inbetriebnahme des Profinet-Netzwerkes wird durch die Komponente Profinet Autokonfiguration durchgeführt. Der Ablauf dieser Autokonfiguration ist in Abbildung 5 dargestellt. Wenn ein IO-Device an das Netzwerk angeschlossen wird, benötigt es in Phase 1 zuerst IP-Konnektivität. Dies kann durch Verfahren wie DHCP 1 erreicht werden. Anschließend muss der IO-Controller das neue Device erkennen, dies passiert in Phase 2. Technisch kann diese durch Implementierung von service-orientierten Architekturen (SOA) wie DPWS 2 oder OPC UA 3 realisiert werden. In Phase 3 erhält der Controller ebenfalls über die eingesetzte SOA-Lösung eine Gerätebeschreibungsdatei. In dieser Datei sind alle Profinet-spezifischen Eigenschaften des IO-Devices gespeichert. Anhand dieser Dateien kann das Autokonfigurations-Modul des IO-Controllers anschließend das Profinet-Netzwerk konfigurieren und der Prozessdatenaustausch starten. 1 Dynamic Host Configuration Protocol, 2 Devices Profile for Web Services, 3 OPC Unified Architecture,

14 Seite 13 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 IO-Controller IP-Zuweisungsdienst IO-Device GBD Server IO-Device verbunden Phasen Fragt IP-Adress an 1 Weist IP-Adresse zu Erkennung neuer Geräte 2 IO-Controller erhält Gerätebeschreibungsdatei 3 IO-Controller analysiert Gerätebeschreibungsdatei IO-Controller setzt Parameter der IO- Devices und konfiguriert das RTE 4 Abbildung 5: Real time Autokonfiguration 2.2 Entwicklung eines verteilt gesteuerten Automatisierungsprozesses mit autonomen Fahrzeugen Im Folgenden wird ein Anwendungsfall beschrieben, der aufzeigt, wie eine Vernetzung eines Intelligenten Technischen Systems am Beispiel eines Steuerungsprozesses aus der industriellen Automatisierungstechnik aussehen könnte. Im zugrunde liegenden Szenario werden Waren durch autonome Transporteinheiten zu den jeweiligen Stationen befördert. Sie bewegen sich auf gekennzeichneten Wegen. Es soll möglich sein, dynamisch Transporteinheiten und Stationen hinzuzufügen und zu entfernen, um so möglichst ressourcensparend zu arbeiten. So können Transporteinheiten für Ladevorgänge und Wartungen autonom aus dem Netzwerk austreten und für den Einsatz wieder eintreten. Das Ziel ist es, dass Stationen und Transporteinheiten autonom interagieren und miteinander kommunizieren. Eine zentrale Steuerung wird aus Gründen von Flexibilität, Erweiterbarkeit und Robustheit nicht verwendet. Es wird das in Abbildung 3 dargestellte Schichtenmodell verwendet. In dem System gibt es pro Systemeinheit (Anlage, Transporteinheit) eine Steuerung. Diese Steuerungen sind miteinander vernetzt und können durch Koordinationsprotokolle nachrichtenbasiert miteinander kommunizieren (siehe Abbildung 6). Zum Beispiel kann eine Anlage eine Transporteinheit anfordern, wenn sie ihre eine Ware benötigt oder wenn sie eine Ware fertig bearbeitet hat.

15 Seite 14 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Transportation _Request Station Transporter Abbildung 6: Logische Softwarestruktur mit Koordinationsprotokoll Wenn eine neue Systemeinheit hinzugefügt wird, muss sich die Software rekonfigurieren. Hierbei muss zum Beispiel eine neue Verbindung zur hinzugefügten Systemeinheit hergestellt werden. Wenn dies auf Konnektivitätsebene durchgeführt wurde, soll die Middleware diese Information an die Anwendung weiterleiten. Daraufhin soll die Schnittstelle zur neuen Komponente und das Verhalten des zu verwendenden Koordinationsprotokolls instanziiert werden. Die Kommunikation muss trotz Rekonfiguration weiter bestimmte Eigenschaften wie zum Beispiel Deadlock- Freiheit aufweisen. Das Routing und die benötigten Echtzeiteigenschaften des Netzwerks sollte durch die Middleware sichergestellt werden. 2.3 Signalselbstbeschreibung und Selbstkonfiguration der Fusion Bei Anwendungen, in denen eine Diagnose notwendig ist (bspw. Selbstdiagnose eines Intelligenten Technischen Systems oder Condition Monitoring einer Produktionsanlage), müssen Informationen, die aus Signalen möglicherweise unterschiedlichster Art und Herkunft gewonnen werden, zusammengeführt (fusioniert) und ausgewertet werden. Eine Möglichkeit die Informationsfusion auszuführen, ist in Abbildung 7 dargestellt. Dieses Fusionsmodell ist dabei in der Lage, Signalquellen unterschiedlichster Art einzubeziehen und zu verarbeiten, Konflikte zwischen ihnen zu berücksichtigen und die physikalische Struktur des überwachten Systems durch die Aufteilung auf mehrere Schichten abzubilden. So werden Teilkomponenten des Systems (bspw. verschiedene Module eines Produktionssystems) oder Prozessschritte mit Hilfe von Attributen modelliert. Zur Einschätzung des Gesamtsystemzustands werden die den Attributen zugeordneten Überwachungsergebnisse auf der über den Attributen liegenden Fusionsschicht zusammengeführt. Bei Anwendung dieses Fusionsmodells ist es notwendig, dass die verwendeten Attribute bei Veränderungen des überwachten Systems angepasst werden. So werden bspw. Signalquellen beim Entfernen eines Moduls aus einem überwachten Prozess zwangsläufig ebenfalls entfernt. Die fehlenden Signale führen bei Nichtberücksichtigung dieser Änderung dazu, dass der Zustand des überwachten Prozesses falsch eingeschätzt wird, da Signale aus der nun fehlenden Quelle erwartet werden, aber nicht erfasst werden können. Alle mit diesen fehlenden Signalquellen ausgestatteten Attribute sind hiervon betroffen.

16 Seite 15 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Abbildung 7: Mehrschichtfusionsmodell mit beispielhaften Fusionsalgorithmen auf Attributs- (µbaltlcs) und Systemebene. Abhilfe schafft hier die Überwachung der Signalquellen auf Vorhandensein und Lieferung plausibler Signale. Bei Entfernen einer Signalquelle wird dies registriert und das Signal bei den betroffenen Attributen entfernt. Ist eine Signalquelle vorhanden, liefert aber unplausible Signale, wird dies ebenfalls detektiert. Infolge dessen erfolgt eine weitere Verarbeitung, wie bspw. durch Meldung, Alarmierung oder Entfernen der Signalquelle. Die Ausprägung der weiteren Verarbeitung ist dabei applikationsspezifisch. Auch im Fall der Erweiterung des überwachten Systems muss automatisch reagiert werden, um Fehleinschätzungen des Systemzustands zu vermeiden. Mit der Erweiterung hinzukommende Signalquellen müssen dem Fusionssystem mitteilen, woher ihre gelieferten Signale stammen und wie sie zu interpretieren sind. Hierüber wird das Fusionssystem in die Lage versetzt, die bestehenden Attribute mit den neu hinzugekommenen Signalen zu erweitern bzw. neue Attribute selbständig zu bilden. Dabei sind der genaue Ablauf dieser Erweiterungen des Fusionssystems sowie die ausgetauschten Daten und deren Interpretation zu definieren. 2.4 Intelligenter Multistandard Real-time Ethernet Knoten In modernen industriellen Automatisierungsanlagen kommunizieren die verschiedenen Komponenten mit Hilfe von echtzeitfähigen Bus- oder Netzwerksystemen. Durch die große Anzahl von Herstellern dieser Komponenten, haben sich viele verschiedene Netzwerkstandards etabliert, die auf unterschiedliche en des Informationsaustauschs optimiert sind. Das Ziel dieser Referenzanwendung besteht in der Entwicklung intelligenter Automatisierungskomponenten, die für unterschiedliche Netzwerkstandards einsetzbar sind und bei Bedarf selbstständig das eigene Verhalten durch Rekonfiguration von Hard- und Software ändern. Dieser sog. intelligente Multistandard RTE (Real Time Ethernet) Knoten, soll in unterschiedlichen RTE Netzwerken betrieben werden können. Abbildung 8 zeigt die Systemarchitektur des intelligenten Multistandard RTE Knotens, bestehend aus einem statischen Bereich (grün) und einem rekonfigurierbaren Bereich (blau). Der statische Bereich des Knotens besteht aus einem Applikationskern, der die spezielle Anwendung der Komponente beinhaltet, und dem Rekonfigurations- Manager. Im dynamisch rekonfigurierbaren Bereich des Systems befindet sich der

17 Seite 16 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 entsprechende Kommunikationskern (RTE Standard). Dieser partiell rekonfigurierbare Bereich ermöglicht ein dynamisches Austauschen von RTE Standards unter Einsparung von Logikressourcen (Reduzierung der Logikeinheiten durch Zeitmultiplexen). Die Systemarchitektur soll eine automatische Konfiguration ermöglichen, sodass der manuelle Konfigurationsaufwand zum Hinzufügen, Entfernen oder Ändern von Geräten möglichst gering gehalten werden kann. Dies reduziert Zeit und Kosten bei der Inbetriebnahme von Anlagen. Als weiterer Vorteil des rekonfigurierbaren Systems ist die Verlängerung des Lebenszyklus einer Produktreihe zu nennen. So soll durch Soft- und Hardwareupdates (Rekonfiguration) auf Protokollerweiterungen reagiert werden. Applikationskern Anwendungs Schnittstelle Rekonfigurations Manager Kommunikationskern CPUEchtzeit Ethernet Kanal 1 Echtzeit Ethernet Kanal N Hardware MII Schnittstellen Port 1 (RJ45) Port 2 (RJ45) PHY Port n (RJ45) Abbildung 8: Systemarchitektur des rekonfigurierbaren RTE-Moduls 100 Mbit/s (Fast-Ethernet) 100BASE TX/FX Der rekonfigurierbare Bereich kann beispielsweise durch ein Field Programmable Gate Array (FPGA) oder ein Real-time Multi Processor System on Chip (RT-MPSoC) realisiert werden.

18 Seite 17 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 3 en Die in Tabelle 1 gezeigte Vorlage wird in itsowl-iv verwendet, um alle identifizierten en zu erfassen. Eine detaillierte der einzelnen Felder erfolgt im Anschluss an die Vorlage. Tabelle 1: Vorlage für die itsowl-iv en Aussagekräftiger Titel der Detaillierte der, die dennoch kurz und prägnant sein sollte Beschreibt einerseits das die verursachende Problem und kann andererseits bei den spezifischen en genutzt werden, um existierende Abhängigkeiten zu allgemeinen en zu beschreiben. Dieses Feld beschreibt eine Metrik oder eine Bedingung, die zur späteren Überprüfung der dient. In dem Feld kann außerdem eine erforderliche Testprozedur erläutert werden. ID Eindeutige Identifizierung der, die aus zwei Teilen besteht. Mögliche IDs sind in Tabelle 2 aufgeführt. Der erste Teil besteht aus einem Buchstaben für die allgemeinen en (R) und aus ein bis zwei weiteren Buchstaben für die spezifischen en. Der erste Buchstabe ist hierbei immer ein R für Requirement. Die beiden nächsten Buchstaben repräsentieren die spezifische Funktionalität des Systems, für die die aufgestellt wurde. Der zweite Teil besteht aus einer fortlaufenden Nummerierung beginnend mit 01. Beide Teile werden mit einem Punkt voneinander getrennt. Tabelle 2: Mögliche IDs für allgemeine und spezifische en

19 Seite 18 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Allgemeine en ID Funktionalität R.xx Allgemeine Spezifische en ID Funktionalität RA.xx Anwendung RM.xx Middleware RN.xx Netzwerk RSI.xx Sensor- und Informationsfusion RS.xx Sensorik Typ Der styp kann entweder funktional oder nicht-funktional sein. Funktionale en beinhalten präzise Verhaltensaussagen ( das itsowl-iv System soll tun. ), d.h. was das System tun soll. Sie definieren extern zu beobachtende Funktionalitäten und Dienste des Systems. Nicht-funktionale en legen die qualitativen Eigenschaften des Systems fest und beinhalten häufig Randbedingungen für die funktionalen en. Die nicht-funktionalen en können nach [3] wie folgt beschrieben werden: - Größe/Skalierbarkeit o RAM Mbytes o Anzahl ROM chips - Nutzbarkeit o Bedienbarkeit o - Portabilität o Austauschbarkeit o Anpassungsfähigkeit - Leistung o Geschwindigkeit o Antwortzeiten - Zuverlässigkeit o Verfügbarkeit (Mean time to failure - MTTF) o Fehlerhäufigkeit - Sicherheit o Daten o Funktional Quelle Die Quelle gibt den Ursprung der an. Dies kann beispielsweise ein intern identifizierter Anwendungsfall (itsowl-iv) sein oder ein Interview mit einem der

20 Seite 19 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 IPs sein. Der Eintrag muss die Herkunft der en beschreiben, z.b. Interview mit IP Wago. Priorität Dieses Feld enthält eine Aussage, ob die kritisch für itsowl-iv ist (höchste), weniger kritisch (hoch) oder nur eine wünschenswerte zusätzliche Eigenschaft des itsowl-iv-systems bietet (normal). Die verschiedenen Prioritäten können während des Projekts angepasst werden. Kategorie Die Liste möglicher skategorien und eine kurze der Kategorie ist in Tabelle 3 definiert. Die Liste kann und sollte bei Bedarf erweitert werden. Tabelle 3: Verschiedene Kategorien Kategorie Kurzform Selbstkonfiguration SK aus dem Bereich Selbstkonfiguration Selbstdiagnose SD aus dem Bereich Selbstdiagnose Generisch GE Generische an itsowl-iv Security SE an die Datensicherheit Safety SA an die funktionale Sicherheit Engineering EN zur Interaktion mit Engineering Werkzeugen und Prozessen Datum Monat und Jahr in dem die erstmalig erfasst wurde, Format: MM/JJJJ (z.b.: 10/2012) Historie Änderungshistorie aller wesentlichen Änderungen und Anpassungen der inkl. der Gründe für die Änderung. Für aufeinanderfolgende Änderungen müssen verschiedene Zeilen verwendet werden und das Änderungsdatum muss vorangestellt werden. Referenz In diesem Feld werden die Referenzen, falls vorhanden, zu bereits bestehenden en (allgemein oder speziell) aufgeführt.

21 Seite 20 itsowl-iv/ap1/ap1.1/ Allgemeine en Die allgemeinen en wurden aus den in Kapitel 2 spezifizierten Referenzanwendungen abgeleitet. Erweiterbarkeit Das System soll Erweiterungen und Änderungen zur Laufzeit zulassen, während die Produktivität anderer Teilsysteme nicht beeinträchtigt wird. Mögliche Änderungen sind: Hinzufügen von neuen Geräten, Netzwerkrekonfigurationen, Softwareupdates. Es soll einfach möglich sein, neue Services, Technologien, Systeme oder Geräte hinzuzufügen. - R01 Funktional itsowl-iv Höchste GE/SK Schnelle Neuinitialisierung Das System soll in der Lage sein, nach Erweiterungen oder Änderungen im ausgeschalteten Zustand schnell eine Neuinitialisierung durchzuführen. - R02 Funktional itsowl-iv Höchste GE/SK Autokonfiguration Der durch das Hinzufügen, Entfernen oder Ändern von Geräten und Netzwerkkomponenten verursachte manuelle Konfigurationsaufwand soll möglichst gering gehalten werden. Dazu ist es notwendig Verfahren zu entwickeln, die eine automatische Konfiguration sicherstellen bzw. den Konfigurationsaufwand minimieren. - R03 Funktional itsowl-iv Höchste GE/SK

22 Seite 21 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Dynamische Pfadrekonfiguration Im Falle des Ausfalls eines Netzwerkpfades soll das System eine Rekonfiguration der Pfade vornehmen. Diese Redundanz kann durch das Vorhalten von Ersatzpfaden oder durch Protokolle zur Pfadsuche umgesetzt werden. - R04 Funktional itsowl-iv Hoch SK Einfach zu bedienende Konfigurationstools Die Konfiguration eines Kommunikationssystems erfordert häufig wiederkehrende, komplexe und fehleranfällige Schritte. Dieser Aufwand soll durch einfache Tools mit grafischer Oberfläche erleichtert werden. - R05 Funktional itsowl-iv/ Hoch SK/SD/EN Interview Goldbeck Semantische Namensvergabe/Adressierung von Geräten Eine schnelle und nachvollziehbare Namensvergabe und Adressierung von Geräten soll möglich sein. Dadurch soll ein Gerät z.b. bei Fehlern schnell und zuverlässig identifizierbar sein. - R06 Funktional itsowl-iv Hoch SK/SD/EN Automatische Systemdiagnose Der aktuelle Systemzustand soll gegenüber dem Sollzustand automatisch geprüft werden. Dabei soll die Vorhersagbarkeit, Lokalisation und Detektierbarkeit von Fehlern unterstützt werden. - R.07 Funktional itsowl-iv Hoch SD

23 Seite 22 itsowl-iv/ap1/ap1.1/ Spezifische en Die spezifischen en an itsowl-iv werden in einem iterativen Prozess definiert. Dazu soll ein regelmäßiger Austausch mit den anderen Clusterprojekten erfolgen en: Konnektivität Standardisierte Vorkonfiguration von Geräten Geräte müssen in der Lage sein, im Auslieferungszustand in das Gesamtsystem integriert zu werden. Z.B. müssen sie ihre für den spezifischen Einsatzzweck notwendige Konfiguration von den entwickelten Konfigurationstools erhalten können. Weiterhin müssen sie kompatibel mit den Autokonfigurationsmechanismen sein. Die beruht auf den generellen en R03 (Autokonfiguration) und R05 (einfach zu bedienende Konfigurationstools). Alle Geräte senden im Auslieferungszustand die gleichen Nachrichten und reagieren identisch auf Testnachrichten. RN.01 Nichtfunktional itsowl-iv Normal SK/EN Echtzeitgarantie (Netzwerk) Die verwendeten Netzwerktechnologien müssen geeignet sein, um die Echtzeitanforderungen der Anwendungen zu erfüllen. Dies erfordert u.a. den Einsatz von Echtzeit-Ethernet. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Die Netzwerktechnologien müssen in der Lage sein, die spezifizierte Echtzeitanforderung zu erfüllen. RN.02 Nichtfunktional Interview Normal GE Lenze

24 Seite 23 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Gewährung der Datensicherheit Innerhalb eines Produktionsprozesses können sicherheitsrelevante Daten ausgetauscht werden. Ein Angreifer könnte sich Zugang zum Netzwerk verschaffen und diese Daten mitlesen oder den Prozess durch manipulierte Daten stören. Um dies zu verhindern, können zwei en an die Datensicherheit gestellt werden: Verschlüsselung: Die Daten zwischen Geräten müssen so verschlüsselt werden, dass ein Angreifer mit Netzwerkzugriff diese nicht lesen kann. Authentifizierung: Es muss Möglichkeiten geben, um zu überprüfen, ob die Daten von berechtigten Endgeräten versendet wurden. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Die Geräte verfügen über Methoden zur Verschlüsselung und Authentifizierung. RN.03 Nichtfunktional Weidmüller/Wincor-Nixdorf Interview Normal SE Entkoppelung Anwendung/Netzwerk Eine flexible Anwendungsentwicklung im Hinblick auf die unterliegende Netzwerkschicht soll ermöglicht werden. Dazu ist eine Trennung Anwendung/Netzwerk durch Einsatz einer geeigneten Middleware erforderlich. Durch diese Trennung soll es möglich werden, die Netzwerktechnologie ohne bzw. nur mit geringen Änderungen in der eigentlichen Anwendung zu wechseln. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Eine Anwendung lässt sich ohne Portierungsaufwand mit verschiedenen Netzwerktechnologien betreiben. RN.04 Nichtfunktional Wago Interview Normal GE Rekonfigurierbare Hardware für den Kommunikationskanal Anwendungen haben verschiedene en an den Kommunikationskanal. Die Hardware soll diesen en entsprechend konfigurierbar sein und der Anwendung die optimale Netzwerktechnologie zur Verfügung stellen. Weiterhin können neue Geräte einfach in ein bestehendes Netzwerk integriert werden, wenn sich deren Hardware adaptiv der vorhandenen Technologie anpasst. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Eine Hardware lässt sich in verschiedenen Netzwerken, die auf unterschiedlichen Techniken basieren, betreiben. RN.05 Nichtfunktional Wago Interview Normal SK

25 Seite 24 itsowl-iv/ap1/ap1.1/ en: Middleware Redundanz Der Ausfall von Netzwerktechnik soll nicht zu Störungen im Prozessablauf sorgen. Dies beinhaltet zum einen Techniken zur Rekonfiguration von Netzwerkpfaden. Andererseits sollen die Funktionen von ausgefallenen Geräten möglichst automatisch von anderen Geräten übernommen werden. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Ein Geräte- bzw. Netzwerkfehler beeinträchtigt nicht die Funktionalität des Gesamtprozesses. RN.06 Nichtfunktional Interview Hoch SK/SD Wago R04 Bereitstellung von semantischen Informationen über Geräte Das System soll sowohl von menschlichen Benutzern als auch von Software lesbare semantische Informationen über die Geräte im Produktionsumfeld liefern. Die beruht auf den generellen en R03 (Autokonfiguration), R05 (einfach zu bedienende Konfigurationstools) und R07 (automatische Systemdiagnose). a) Das System soll geeignete Mechanismen bereitstellen, um Gerätebeschreibungen mit semantischen Informationen zu erweitern. b) Das System soll den Zugang zu und das Abfragen aus einer Datenbank von semantischen Gerätebeschreibungen erlauben. RM.01 Nichtfunktional itsowl-iv Normal SK/EN Standardisierung von Gerätesemantiken Die semantische von Geräten soll auf bestehenden Standards basieren. Die beruht auf den generellen en R03 (Autokonfiguration), R05 (einfach zu bedienende Konfigurationstools) und R07 (automatische Systemdiagnose). Benutzung eines verbreiteten Standards zur semantischen. RM.02 Nichtfunktional itsowl-iv Normal SK/EN

26 Seite 25 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Homogene Kommunikation Es soll eine homogene Kommunikation über alle Prozessschichten möglich sein. Dazu muss eine geeignete Middleware eingesetzt werden. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Auf der untersten Ebene (z.b. Sensoren) und der höchsten (z.b. Prozessleitsystem) müssen dieselben Kommunikationsprotokolle eingesetzt werden. RM.03 Nichtfunktional Interview Hohe GE Lenze en: Anwendung Einsatz einer service-orientierten Architektur (SOA) Zur Ermöglichung einer vertikalen Integration des Gesamtsystems soll auf allen Ebenen eine serviceorientierte Architektur eingesetzt werden. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Unterstützung der SOA-Dienste auf allen Geräten. RM.04 Nichtfunktional Interview Hohe GE Weidmüller Echtzeitgarantie (Geräte) Geräte müssen bestimmte Echtzeitklassen einhalten. So erfordern manche Anwendungen Zyklen bis zu 1ms. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Die Geräte müssen in der Lage sein, die spezifizierte Echtzeitanforderung zu erfüllen. RA.01 Nichtfunktional Interview Normal GE Lenze

27 Seite 26 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Wiederverwendung von Lösungswissen zur Kommunikation Beim Entwickeln der Kommunikation zwischen Systemen soll bewährtes Lösungswissen wiederverwendet werden. Hierdurch lassen sich Fehler vermeiden und die Entwicklungsgeschwindigkeit erhöht werden. - RA.02 Nichtfunktional itsowl-iv Hoch SA, EN Formale Analyse von Sicherheitseigenschaften bei der Kommunikation Die Kommunikation zwischen Systemen soll für sicherheitskritische Anwendungen bzgl. Sicherheitseigenschaften analysiert werden können. Es soll beweisbar sein, dass während der Kommunikation z.b. kein Deadlock auftritt. - RA.03 Funktional itsowl-iv Hoch SA Bereitstellung von minimalen und maximalen Kommunikationszeiten Die Anwendung stellt Zeitanforderungen an die minimale und maximale Zeit zur Übertragung einer Nachricht. Diese Information muss der Middleware beim Versand bereitgestellt werden. Die Middleware stellt diese dann sicher. - RA.04 Funktional itsowl-iv Hoch SA Anwendung soll verteilt auf verschiedenen Hardware-Einheiten ausgeführt werden Eine Anwendung lässt sich in Softwarekomponenten aufteilen. Diese Softwarekomponenten können verteilt auf mehreren Hardware-Einheiten ausgeführt werden. Hierzu muss eine Zuteilung von Softwarekomponenten zu Hardware-Einheiten berechnet oder spezifiziert werden. Es soll möglich sein, dass die Softwarekomponenten miteinander kommunizieren. - RA.05 Funktional itsowl-iv Hoch EN

28 Seite 27 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Kooperatives Verhalten zwischen Anwendungen Anwendungen sollen miteinander interagieren, um gemeinsam zu kooperieren und ein gemeinsames Ziel zu erreichen. Anwendungen von verschiedenen Anlagen tauschen lokal vorliegende Informationen aus, um das Gesamtverhalten einer Anlage zu verbessern. - RA.06 Funktional itsowl-iv Hoch EN Lokale Steuerungen ersetzen Gesamtsteuerung Eine Steuerung kann mit anderen Steuerungen kommunizieren. Gemeinsam wird eine Strategie ausgehandelt. Es gibt keine Gesamtsteuerung mehr. Hierdurch kann ein System einfach um eine Anlage erweitert werden. Es sind keine Anpassungen notwendig, da jede Anlage nur für sich selbst verantwortlich ist und das Gesamtsystem sich selbst organisiert. - Anwendungen werden plattformunabhängig beschrieben und lassen sich auf verschiedene Plattformen portieren Das Verhalten der Anwendung wird als plattformunabhängiges Modell unabhängig von plattformspezifischen Eigenschaften beschrieben. Es lässt sich auf verschiedenen Plattformen portieren, ohne dass die das plattformunabhängige Modell angepasst werden muss. - RA.07 Nichtfunktional itsowl-iv Mittel SK RA.08 Nichtfunktional itsowl-iv Hoch GE - Portierbarkeit en: Sensor- und Informationsfusion

29 Seite 28 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Prognose für notwendige Wartungen erstellen Die Wartungsintervalle für Maschinen sind in der Regel vorbestimmt und berücksichtigen nicht den tatsächlichen Zustand und Verschleiß einer Maschine. Dies kann zu unnötigen oder verspäteten Wartungen führen. Durch die Einbeziehung von Sensordaten in ein intelligentes Überwachungssystem können verbesserte Prognosen für den notwendigen Zeitpunkt von Wartungsarbeiten getroffen werden. Die Prognosen können auf der Überwachung der Parameter der produzierten Güter oder der Maschine selbst beruhen. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Das System meldet die Notwendigkeit einer tatsächlich benötigten Wartung. RSI.01 Nichtfunktional Interview Normal SD/EN Gildemeister Selbsterkennung der Ursache von Fehlern Sobald ein Fehler im Prozess vorliegt, soll die Ursache möglichst automatisch erkannt werden. Dazu ist eine Verknüpfung mit einer Expertenwissen-Datenbank notwendig. Diese Datenbank soll um die Prozessdaten erweitert werden, die die mit dem Prozess verknüpften Sensoren liefern. So soll aus eventuellen Abweichungen bei den Prozessdaten auf die Fehlerursache geschlossen werden können. In einem weiteren Schritt lassen sich Fehler dann auch schon vor ihrem Auftreten prognostizieren. Die beruht auf den Anwendungen diverser IPs. Fehlerursachen werden automatisch lokalisiert bzw. Fehler werden bereits vor ihrem Auftreten prognostiziert. RSI.02 Nichtfunktional Phoenix/Wago Interview Normal SD/EN Signalselbstschreibung Im Prozess erfasste Signale zu Diagnosezwecken besitzen neben den enthaltenen Daten zuzüglich eine semantische ihrer Herkunft und des Signalinhalts. Des Weiteren wird mit jedem Signaldatum dessen Zeitpunkt des Empfangs bzw. der Erzeugung, insbesondere zu Synchronisationszwecken, festgehalten. Für die Signalbeschreibung werden die zur Erfüllung von RM.01 (Bereitstellung von semantischen Informationen über Geräte) erarbeiteten Konzepte als Basis verwendet bzw. mitgenutzt. Diese ist Grundlage zur Erfüllung der RSI.04 (Selbstkonfiguration der Informationsfusion). - RSI.03 Nichtfunktional itsowl-inversa Hoch SD - Nutzbarkeit 08/2013 RSI.04, RM.01

30 Seite 29 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Selbstkonfiguration der Fusions-Attribute Die im Fusionssystem verarbeiteten Signale sind mit hinreichend vielen Informationen angereichert, sodass die überwachten Attribute automatisch vom Fusionssystem generiert, aktualisiert oder zerstört werden. Über Fusions-Attribute, die sich adaptiv an die im System aktuell vorzufindenden Begebenheiten anpassen, ist eine im Vergleich zu statischen Systemen robustere und zuverlässigere Zustandsüberwachung möglich. Bei Systemerweiterungen, -wartungen oder sonstigen Änderungen werden die überwachten Attribute selbständig vom Fusionssystem angepasst. RSI.04 Nichtfunktional itsowl-inversa Höchste SD/EN Nutzbarkeit, Zuverlässigkeit 08/2013 RSI.03

31 Seite 30 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 4 Zusammenfassung und nächste Schritte Dieses Dokument beschreibt die für das Querschnittsprojekt Intelligente Vernetzung identifizierten Referenzanwendungen und en, die aus Interviews mit insgesamt 11 IPs und durch QP interne Befragungen definiert wurden. Die weitere intensive Zusammenarbeit mit den befragten IPs stellt überdies sicher, dass neue en bzw. interessante Anwendungsfälle umgehend erfasst und in die sspezifikation integriert werden können. Im weiteren Verlauf des Projekts werden die en für die Spezifikation der Referenzarchitektur herangezogen und die notwendigen Architekturkomponenten unmittelbar daraus abgeleitet. Die definierten Referenzanwendungsfälle werden in der in AP 5 entwickelten modularen Evaluationsumgebung umgesetzt, um anschließend die festgelegten en zu validieren. Zu Beginn der zweiten Förderphase wird ein aktualisierter Leitfaden für die Interviews erstellt. Dieser wird zu weiteren Interviews mit den bis dahin neu gestarteten, relevanten IPs verwendet, um anschließend eine erneute Analyse durchzuführen und die sspezifikation entsprechend zu ergänzen.

32 Seite 31 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Anhang A Liste der allgemeinen en Appendix A fasst die allgemeinen en aus Kapitel 3.1 zusammen und listet ihre ID zusammen mit dem snamen. Tabelle 4: Allgemeine en ID R01 R02 R03 R04 R05 R06 R07 Name Erweiterbarkeit Schnelle Neuinitialisierung Autokonfiguration Dynamische Pfadrekonfiguration Einfach zu bedienende Konfigurationstools Semantische Namensvergabe/Adressierung von Geräten Automatische Systemdiagnose

33 Seite 32 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Anhang B Liste der spezifischen en Appendix B fasst alle spezifischen en aus Kapitel 3.2 zusammen und listet ihre ID zusammen mit dem snamen. Middleware Tabelle 5: en an die Middleware ID Name RM.01 Bereitstellung von semantischen Informationen über Geräte RM.02 Standardisierung von Gerätesemantiken RM.03 Homogene Kommunikation RM.04 Einsatz einer service-orientierten Architektur (SOA) Konnektivität Tabelle 6: en an die Konnektivität ID Name RK.01 Standardisierte Vorkonfiguration von Geräten RK.02 Echtzeitgarantie (Netzwerk) RK.03 Gewährung der Datensicherheit RK.04 Entkoppelung Anwendung/Netzwerk RN.05 Rekonfigurierbare Hardware für den Kommunikationskanal RN.06 Redundanz Anwendung Tabelle 7: Anwendungsanforderungen ID RA.01 RA.02 RA.03 RA.04 RA.05 RA.06 RA.07 RA.08 Name Echtzeitgarantie (Geräte) Wiederverwendung von Lösungswissen zur Kommunikation Formale Analyse von Sicherheitseigenschaften bei der Kommunikation Bereitstellung von minimalen und maximalen Kommunikationszeiten. Anwendung soll verteilt auf verschiedenen Hardware-Einheiten ausgeführt werden Kooperatives Verhalten zwischen Anwendungen Lokale Steuerungen ersetzen Gesamtsteuerung Anwendungen werden plattformunabhängig beschrieben und lassen sich auf verschiedene Plattformen portieren

34 Seite 33 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Sensor-/Informationsfusion Tabelle 8: en an die SEFU/IFU ID Name RSI.01 Prognose für notwendige Wartungen erstellen RSI.02 Selbsterkennung der Ursache von Fehlern RSI.03 Signalselbstschreibung RSI.04 Selbstkonfiguration der Fusions-Attribute

35 Seite 34 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Anhang C Strukturierter Leitfaden für die IP Interviews

36 Seite 35 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0

37 Seite 36 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0

38 Seite 37 itsowl-iv/ap1/ap1.1/1.0 Literaturverzeichnis [1] itsowl-iv Konsortium, Rahmenplan zum Verbundprojekt itsowl-iv CQP3 Intelligente Vernetzung, Mai [2] itsowl-iv Konsortium, Fragenkatalog zur sanalyse, Internes Arbeitsdokument des Konsortiums, August [3] I. Sommerville, Software Engineering, 9th Edition, Addison-Wesley, [4] Ian Sommerville and Pete Sawyer. Requirements Engineering: A Good Practice Guide, 1st Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, NY, USA, [5] L. Dürkop, H. Trsek, J. Jasperneite, L. Wisniewski, Towards autoconfiguration of industrial automation systems: A case study using Profinet IO, IEEE 17 th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation (ETFA), 2012.

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