Kommunikationsaspekte bei Industrie 4.0

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1 Kommunikationsaspekte bei Industrie 4.0 Dr. Günter Hörcher Leiter Forschungsstrategie, Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA Leiter des DIN / DKE Arbeitskreises zur Normungsroadmap Industrie 4.0 Fraunhofer IAO und IPA

2 Die deutsche Normungsroadmap Industrie 4.0 beschreibt den Normungsbedarf und das aktuelle Umfeld identifiziert und beschreibt 12 Themenbereiche gibt allgemeine Empfehlungen für die Normung von Industrie 4.0 Technologien gibt Empfehlungen zur Normungsstrategie (Herausforderung System of Systems ) gibt konkrete Handlungsempfehlungen für die 12 Themenbereiche listet die vorhandenen, für Industrie 4.0 relevanten Normen und Spezifikationen ist Bestandsaufnahme, Wegweiser und Mittel der Kommunikation zwischen den beteiligten Akteuren aus Automatisierungstechnik, Informations- und Kommunikationstechnik und Produktionstechnik Ausgabe 2 erscheint im Herbst 2015 Kommentare sind jederzeit erwünscht 2

3 Kommunikationsaspekte bei Industrie 4.0 Die Smarte Fabrik organisiert sich dezentral und selbst in Echtzeit Cyber-physische Systeme (z.b. Maschinen, Anlagen) haben eine Identität kommunizieren untereinander und mit der Umgebung konfigurieren sich selbst (Plug and Produce) speichern Informationen dezentrale Selbstorganisation in Echtzeit Fraunhofer IAO und IPA 3

4 Die Prinzipien der Netzwerkökonomie verändern alles Web-Tec trifft auf Produktions-IT Produktions-IT Computer Integrated Manufacturing IT Embedded Systems World Wide Web Digital Product Lifecycle Management Digitale Fabrik Digitaler Fabrikbetrieb Cyber-physische Systeme Service-Orientierung Internet of Things Web 2.0 Cloud -Orientierung INDUSTRIE 4.0 App -Orientierung Zeit 4

5 Das Internet der Dinge und Dienste als Basis des Komplexitätsmanagements durch Modularisierung und Dezentralisierung Modularisierung Dezentralisierung Quelle: Fraunhofer IML, Prof. Dr. Michael ten Hompel 5

6 Cyber-physische Produktionssysteme CPPS: Vom Feldbus zur eigenständigen Kommunikation über IP Quelle: Bosch Software Innovations

7 Monofunktionale Transportfahrzeuge Transportfahrzeuge finden autonom und frei planbar den Weg vom Lager zum Produktionsprozess Kleine autonome Transporteinheit (KaTe) KLT 600mm x 400mm Nutzlast 30kg Geschwindigkeit 1,5 m/s Quelle: Universität Stuttgart: Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT), Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. K.-H. Wehking Doppelkufensystem Europalette Nutzlast 1.000kg (Prototyp 400kg) Geschwindigkeit 1 m/s 7

8 Beispiel: Roboter CPS in der Intralogistik Mobile Helfer im Niedriglohnbereich Mobiler Roboter/Arm füllt Montageplätze nach, nimmt leere Boxen zurück. Mobiler Roboter mit ausreichender Speicherkapazität bewegt sich durch den Supermarkt und füllt Artikel in Kisten Mobiler Manipulator (omnidirektional) 2. Lagermöglichkeit 3. Fähigkeit, Behälter zu greifen 4. 3D Umwelterfassung (stereo vision, 3D sensor) 5. Zaunlose Nutzung im industriellen Umfeld

9 Menschorientierte Maschinenschnittstelle: Intuitive Kommunikation treibt neue Automatisierungsprinzipien Schnittstellen für hybride Montagesysteme Remote Schnittstellen über Sehen Gesten Stimme Physische Schnittstellen Haptische Schnittstellen Headmounted Displays Force-feedback Systeme Quellen u.a.: google.com/+projectglass 9

10 Alte IT-Architekturen lösen sich auf Die Pyramide wird zum Netz in der Cloud Bisher Klar hierarchisch strukturiertes Modell Geschlossene Kommunikation Zukünftig Serviceorientierung Weitergehende Serviceorientierung (XaaS) Serviceorientierte IT-Architekturen (SoA) De-Hierarchisierung Auflösung der hierarchischen Gliederung Neue Funktionen basierend auf Services App-isierung App-Entwicklung durch Endanwender Simulationen in Echtzeit Offene Kommunikation Effizienzvorteile von IT-Clouds Fokus auf Information/Semantik ERP: Enterprise-Resource-Planning; MES: Manufacturing Execution System; QA: Qualitätssicherung; CAx: Computer-Aided x 10

11 Service-orientierte Architektur / Informationssicherheit Everything as a Service (XaaS) AppMES, AppERP, eapp Devices AS1 S1 S2 S3 mos AppStore App 1 App 2 S6 S4 Manufacturing Service Bus (ESB++) IS1 IS2 IS3 App Development Kit AS2 Private or Public Cloud mos S5 Sichere, föderative Plattform für service-orientierte Anwendungen (eapps) im Maschinen- und Anlagenbau Legende: S AS IS Service Aggregated Service Integration Service CS Cloud Service Equipment CPS1 CPS2 CPS Cyber-Physical-System mos Manufacturing Operating System 11 11

12 Kommunikationsaspekte bei Industrie 4.0 Nur internationale konsensbasierte Normung kann genügend Sicherheit geben, um eine Einführung dieser neuen Konzepte und Technologien voranzubringen Interoperabilität System-Robustheit auf allen Hierarchieebenen Echtzeit (= Rechtzeitigkeit, von Millisekunden bis Stunden, je nach Anwendung) Sicherheit für Mensch und Maschine (Safety) Informationssicherheit (Schutz des Unternehmenswissens) Kommunikationssicherheit (Ausfallschutz, Redundanzmechanismen) 12

13 Ihre Kommentare und Ergänzungen zur DIN / DKE Normungsroadmap Industrie 4.0 gerne an DIN, DKE oder an Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA Dr. Günter Hörcher

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