Industrie 4.0. Intelligente Vernetzung als integraler Bestandteil Uwe Mönks init Institut für industrielle Informationstechnik
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- Erich Amsel
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1 Industrie 4.0 Intelligente Vernetzung als integraler Bestandteil Uwe Mönks init Institut für industrielle Informationstechnik
2 init in Ostwestfalen-Lippe (OWL) OWL einer der stärksten deutschen Wirtschaftsstandorte für Elektrotechnik und Maschinenbau Zentrum der Automation BMBF-Spitzencluster it s OWL Intelligente Technische Systeme Ostwestfalen-Lippe init vertritt das Fachgebiet IKT-basierte Automation Gegründet Professoren 1) 65 Mitarbeiter 1) Exzellente Lehre, angewandte Grundlagenforschung Über 3,0 Mio. Euro Drittmittel pro Jahr 1) Im Jahr 2013
3 15 Spitzencluster in Deutschland Luftfahrtcluster Hamburg Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe (it s OWL) Effizienz Cluster Logistik Ruhr Software Cluster Cluster individualisierte Immunintervention CI3 Biotech-Cluster Rhein-Neckar BioRN Forum Organic Electronics MicroTec Südwest Elektromobilität Südwest BioEconomy Cluster Cool Silicon Saxony Solarvalley Mitteldeutschland Medical Valley EMN Munich Biotech Cluster m4 MAI Carbon
4 Spitzenclusterwettbewerb des BMBF Regional vernetzt global erfolgreich Flaggschiff Hightech-Strategie Bundesregierung Regionale Bündelung von Wirtschaft und Wissenschaft entlang der Wertschöpfungskette 3 Wettbewerbsrunden (2007 bis 2012) 15 Spitzencluster stehen für Hightech-Kompetenz Deutschlands, sichern Wachstum und Beschäftigung Lösungen für künftige Bedarfsfelder (Klima/Energie, Gesundheit/Ernährung, Mobilität, Sicherheit, Kommunikation) Förderung: 40 Mio. über 5 Jahre je Spitzencluster
5 Ein starkes Technologie-Netzwerk Mensch-Maschine- Interaktion IKT-basierte Automation 140 Unternehmen 25 Kernunternehmen, 91 Basisunternehmen, 24 Engineering- & Consulting- Unternehmen 15 Hochschulen und Forschungseinrichtungen 6 Hochschulen 9 Kompetenzzentren Mechatronik 31 Wirtschaftsnahe Einrichtungen 9 Brancheninitiativen 22 Wirtschaftsnahe Organisationen
6 OWL Herausragende Region für Innovation, Wertschöpfung und Beschäftigung I/II Leistungsfähige Forschung Stärke: Symbiose von Informatik und Ingenieurwissenschaften
7 OWL Herausragende Region für Innovation, Wertschöpfung und Beschäftigung II/II Vitale Industrie Maschinenbau, Elektro/Elektronik, Automobilzulieferer Starke Marken, Hidden Champions, unabhängige Familienunternehmen Der Wandel zur Industrie 4.0 erfordert die enge Verzahnung von Fabrikausrüstern (Leitanbietern) und produzierenden Unternehmen (Leitmarkt) die duale Strategie
8 Intelligente Vernetzung Problemstellung / Zielsetzung Ergebnisse Zusammenarbeit im Cluster
9 Selbstkonfiguration: Plug-and-produce Hier ist Platz für Stichpunkte Ein Unterpunkt Hier ist Platz für Stichpunkte Hier ist Platz für Stichpunkte. Hier ist Platz für Stichpunkte. Hier ist Platz für Stichpunkte Ein Unterpunkt Ein Unterpunkt Besondere Hervorhebung Ein Unterpunkt Hier ist Platz für Stichpunkte
10 Projektkonsortium Koordinator init - Institut für industrielle Informationstechnik (Hochschule Ostwestfalen-Lippe), Lemgo Projektpartner Fraunhofer IOSB-INA, Lemgo Fraunhofer IPT-EM, Paderborn CITEC (Universität Bielefeld), Bielefeld C-LAB (Universität Paderborn), Paderborn Fraunhofer ENAS, Paderborn Fachgebiet Sensorik (Universität Paderborn), Paderborn
11 Problemstellung / Zielsetzung Selbstkonfiguration durch Autokonfiguration, Semantik und Kommunikationsprotokolle und -muster Selbstdiagnose durch Sensorund Informationsfusion und selbstadaptive Sensorik Quelle: Institut für industrielle Informationstechnik
12 Problemstellung / Zielsetzung Quelle: Institut für industrielle Informationstechnik
13 Problemstellung / Zielsetzung Gesamtziel: Mechanismen und Verfahren zur Selbstkonfiguration (Plug-and-produce) und Selbstdiagnose von Intelligenten Technischen Systemen Selbstkonfiguration durch Autokonfiguration, Nutzen: Semantik Selbstdiagnose durch Sensorund Kommunikationsprotokolle und Informationsfusion und Reduzierung der Aufwände für die Inbetriebnahme und Verbesserung der und -muster selbstadaptive Sensorik Wandlungsfähigkeit und Adaptivität von Intelligenten Technischen Systemen Quelle: Institut für industrielle Informationstechnik
14 Problemstellung / Zielsetzung Selbstbeschreibung Koordinationsprotokolle/ -muster Anforde rn Bestäti gen Intelligente Vernetzung Konnektivität Funktion Signal Messung Attribut Sensor, Aktuator, N/A Position, Temperatur, Entwicklungsumgebung/ -methodik Anwendung Sensor-/ Informationsfusion Intelligente Vernetzung Anwendungsbezogene Dienste Middleware Geräte- und Netzwerkbezogene Dienste Echtzeit-Netzwerk Abstrahierung Anwendung und Konnektivität Intelligente Vernetzung Ausgabe Sensorbeschreibungs -daten Ausgabe digitalisiert er Messdaten Automatische Konfiguration der Echtzeitkommunikation Intelligente Sensor-/Aktorknoten Rekonfigurierbare Echtzeitkommunikation
15 Intelligente Vernetzung Problemstellung / Zielsetzung Ergebnisse Zusammenarbeit im Cluster
16 Selbstkonfiguration: Grundstruktur Prozessbeschreibung P1 P2 P3 B1 Lagerentnahme Lager B0 Anlagenontologie P4 Schüttgut fördern B2 Rüttelrinne Schüttgut dosieren P10 P5 P6 B3 Flaschen befüllen P7 Flaschen transportieren P8 Flasche lagern P9 B5 B6 P11 B4 Transportband Flaschenlager Dosierschnecke Flaschenabfüllung Dienstverzeichnis Prozessmodul: Lager Prozessmodul: Rüttelrinne Prozessmodul: Dosierschnecke Prozessmodul: Flaschenabfüllung Prozessmodul: Transportband Prozessmodul: Flaschenlager Process Module: Bulk good heater P12 nach VDI 3682 (Formalisierte Prozessbeschreibung, Blatt 1/2)
17 Erweiterung der Prozessbeschreibung Prozessbeschreibung P1 P2 P3 B1 Lagerentnahme Lager B0 Anlagenontologie P4 Schüttgut fördern B2 Rüttelrinne Schüttgut dosieren P10 P5 P6 B3 Flaschen befüllen P7 Flaschen transportieren P8 Flasche lagern P9 Schüttgut verarbeiten Codegeneratoren (Steuerungstechnik, Produktgedächtnis) P12 B5 B6 P11 B4 Transportband Flaschenlager Dosierschnecke Flaschenabfüllung Verarbeitung Dienstverzeichnis Prozessmodul: Lager Prozessmodul: Rüttelrinne Prozessmodul: Dosierschnecke Prozessmodul: Flaschenabfüllung Prozessmodul: Transportband Prozessmodul: Flaschenlager Prozessmodul: Verarbeitung Automation devices PLC IO-Device DIO 16 IO-Device AI 8 Energy Management
18 Intelligente Vernetzung im Kontext Industrie 4.0 Selbstkonfiguration Plug-and-produce Selbstorganisation der Prozesse Semantische Interoperabilität Echtzeit-Kommunikation Selbstdiagnose Sensor- und Informationsfusion Systematische Methodik und Werkzeugunterstützung Adaptive Sensorik Quelle: Institut für industrielle Informationstechnik
19 Intelligente Vernetzung Problemstellung / Zielsetzung Ergebnisse Zusammenarbeit im Cluster
20 Zusammenarbeit im Cluster Ziel: Nutzung der QP-IV Selbstkonfigurationsmechanismen in wandlungsfähiger Produktionstechnik Digitales Produktgedächtnis Selbstbeschreibungsmechanismen Autokonfiguration von Echtzeit-Ethernet
21 Zusammenarbeit im Cluster Software Defined Industrial Ethernet Vielzahl der Kommunikations-Protokolle erfordert viele Derivate eines sonst identischen Kommunikations-Geräts Hoher Konfigurationsaufwand Geräte erforderlich (weitestgehend manuell und statisch) Nachträgliche Änderungen der Protokollspezifikationen nur bedingt umsetzbar (meist Redesign notwendig) Ziele (Technologie) Implementierung erarbeiteter Plug-and-play- Mechanismen (insbesondere für PROFINET) Protokollerkennung Rekonfigurationsmechanismen auf der Konnektivitätsschicht Lösung auf der Konnektivitätsschicht für PROFINET IO, EtherCAT und IP-Kommunikation
22 Gibt es noch Fragen? Autor: Uwe Mönks / wiss. Mitarbeiter uwe.moenks@hs-owl.de Forschungsinstitut: init Institut für industrielle Informationstechnik Hochschule Ostwestfalen-Lippe Langenbruch Lemgo? Web: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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