Embedded Systems/Sensorik in Logistik und Automation

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1 Embedded Systems/Sensorik in Logistik und Automation Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nebel OFFIS - Institut für Informatik Oldenburg Auftaktkonferenz Autonomik, Berlin,

2 2 Logistik und Automation heute Logistik: Organisation und Steuerung von Güterströmen in Produktionsstätten auf Distributionszentren im globalen Handel Logistik darf nichts kosten 100% Flexibilität und Verfügbarkeit Trend zur Automatisierung und intelligenter Steuerung

3 3 Evolution automatisierter Transportsysteme Savant GOX Still RTS Spurgeführte Schlepper Mobile Roboter FROG AGV Autonomer Gabelstapler Führungstechnik Induktive Führung Lasernavigation Optische Führung Transponder Fahrerlose Transportsysteme (FTS) Autonome Systeme Kooperative Robotische Systeme Steigender Grad der Automatisierung Steigende Flexibilisierung

4 4 Parallelen zur Automobilindustrie Savant GOX Still RTS Intralogistik Spurgeführte Schlepper Führungstechnik Optische Führung Induktive Führung Mobile Roboter FROG AGV Lasernavigation Transponder Autonomer Gabelstapler Automobiltechnik Interne Sensorik Cruise Control Sperrdifferential ABS Umgebungserfassende Sensorik Kooperative Systeme ASR ESP Bremsassistent Blind Spot Detection Spurhalteassistent Adaptive Cruise Control Night Vision Kreuzungsassistent

5 5 Sense Think Act Sensorik Datenverarbeitung THINK SENSE ACT Aktorik

6 6 Sense Think Act durch Eingebettete Systeme Sensorik Datenverarbeitung Embedded System SENSE Embedded System Navigation Pfadplanung THINK Bildverarbeitung Hinderniserkennung ACT Aktorik Fahrtregler Embedded System

7 7 Bedeutung von Embedded Systems Markt für Embedded Systems in Deutschland Gesamtmarktvolumen von 18,7 Mrd. Euro davon 3,7 Mrd. Euro auf Anbieterseite F&E-Kostenanteil für Embedded Systems in Neuentwicklungen Telekommunikation 70% Schlüsseltechnologie und Innovationstreiber in den Branchen Automobilbau Luft- und Raumfahrt Maschinenbau Telekommunikations- und Elektroindustrie Medizintechnik Energietechnik Automobilbau Medizintechnik Maschinen- und Anlagenbau (Kostenanteil von IT und Automatisierungstechnik) 50% 47% 25% Quellen: Nationale Roadmap Embedded Systems, März 2010, BITKOM Studie Embedded Systems, 2008, Studie Wirtschaftliche und politische Chancen der Informationsgesellschaft, 2006

8 8 Entwicklung von Automatisierungs- und Assistenzfunktionen Steigendes Transportaufkommen, Flexibilisierung Automobiltechnik Intralogistik Spurgeführte Transportsysteme Assistenzsysteme Sensorische Umgebungserfassung Steigende Verkehrsdichte Kommunikation Autonome Systeme Kooperative Systeme

9 9 Sicherheitskritische Anwendungen Beispiele für sicherheitskritische Bereiche: Fahrerlose, autonome Fahrzeuge in nicht-abgeschirmten Umgebungen Intervenierende und automatisch agierende Assistenzsysteme im Straßenverkehr Systeme unterliegen der Produkthaftung Daher hohe Anforderungen an die Entwicklung von Embedded Systems Einhaltung von Safety-Standards gefordert

10 10 Autonome Systeme in kooperativen Umgebungen SENSE Smart Sensor THINK COMMUNICATE Kommunikation COMMUNICATE SENSE THINK ACT Perzeption Grafik: Stefan Rührup

11 11 Standards zur Funktionalen Sicherheit Automobiltechnik Intralogistik, Automation DIN EN 1525 Sicherheit von Flurförderzeugen EN 954 Sicherheit von Maschinen Automotive Safety Katalog von Sicherheitsmaßnahmen ISO Sicherheit von Maschinen A-Norm (top level) für funktionale Sicherheit von E/E/PE Systemen Safety-Lifecycle : Erweitert das V-Model als Entwicklungsprozess um Sicherheitsanalysen Risikobewertung u. Risikominderung Zertifizierung von Komponenten und Systemen Modellbasierter Entwurf Zertifizierung des Entwicklungsprozesses

12 12 Weitere Märkte für Embedded Systems durch gesellschaftliche Herausforderungen Klimawandel: Smart Homes Smart Metering Dezentrales Energiemanagement Demographischer Wandel Ambient Assisted Living Personal Healthcare Devices Servicerobotik Notwendige Basistechnologien: Mikro-/Nanoelektronik (Hardware) Mikrosystemtechnik (Sensorik)

13 13 Herausforderungen Steigende Komplexität von Systemen Zunehmende Interaktion von Systemen und Komponenten Ganzheitlicher Entwurf als System of Systems Sicherheit als wesentlicher Aspekt beim Systemdesign; motiviert durch Nutzerakzeptanz und Produkthaftung Herausforderungen: Durchgängige Entwurfsmethodik Nachweis funktionaler Sicherheit

14 14 Fazit Bedeutung von Embedded Systems in Logistik und Automation wird weiter steigen Funktionale Sicherheit wird zukünftig nicht durch Komponenten sondern durch den Entwicklungsprozess bestimmt Vielen Dank! Prof. Dr. Wolfgang Nebel OFFIS - Institut für Informatik Escherweg Oldenburg

15 15 Vielen Dank! Prof. Dr. Wolfgang Nebel OFFIS - Institut für Informatik Escherweg Oldenburg

16 16 Embedded Systems in Intralogistik und Automation Steigender Automatisierungsgrad im Materialfluss Gleichzeitig Bedarf an hoher Flexibilität Zunehmender Einsatz autonomer Systeme Dadurch steigender Bedarf an intelligenten Komponenten, d.h. eingebetteten Systemen zur Erfassung und Auswertung von Sensorikdaten Steuerung und Überwachung von Fördermodulen Steigender Automatisierungsgrad

17 17 Sense Think Act durch Eingebettete Systeme Sensorik etc. Pfadplanung Navigation Datenverarbeitung, Steuerung Lokalisierung Hinderniserkennung etc. Lenkung Fahrtregler Aktorik