Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB SecurePLUGandWORK - Selbstbeschreibung und sichere Kommunikation für Maschinen und Anlagen in Industrie 4.0 - Miriam Schleipen - Olaf Sauer Berlin, 24. Juni 2016 Karlsruhe Ettlingen Ilmenau Lemgo Seite 1 Fraunhofer IOSB
Babylonische Sprachvielfalt in der Fertigung Visualisierung / SCADA Leit- und MES-Systeme???? Waschmodu Trockenmodul Temperatur Geschwindigkeit Wascmodu Trocodu Tempeur Gesgkeit Abc_23-xy_Vors. Bbc_24-xy_T ist Wasmodu Trnmodul Teur Geskeit
Potentielle Anwender Beliebige Produktionsanlagen (Existierende und neue) Anlagenbetreiber Ausrüstungslieferanten Systemintegratoren Visualisierung/ MES- Anbieter Diskrete Fertigung Prozessindustrie Maschinenbauer Automotive Komponentenanbieter Zulieferer andere Diese Gruppe benötigen schnelle und flexible Integration von Anlagen und IT Diese Gruppe benötigen einen easy-to-use standard, um ihre Anlagen schnell bei ihren Kunden, den Betreibern, einzubinden IT-Anbieter benötigen Assistenz, um ihre Systeme schnell in Betrieb zu nehmen.
Eingesetzte Technologien: offene Standards nach IEC + Beschreibung des Inhalts, der als OPC-UA Informationsmodell abgelegt und übertragen wird (Was?) Kommunikationskanal zur Übertragung von Konfigurationsund Laufzeitdaten (Wie?) Miriam Schleipen hat die Arbeitsgruppe geleitet, die die gemeinsame Companion Spec. von AML e.v. und OPC-Foundation erarbeitet hat. Sie ist außerdem Mitglied diverser IEC Standardisierungsgremien rd. 2 Jahre Vorsprung vor Unternehmen am Markt Wir verfügen bereits über diverse OPC UA-Servers, -Clients und SDKs Wir haben umfangreiche Erfahrungen beim Modellieren von Maschinen und Anlagen für verschiedene Kunden
Zeitleiste für PLUGandWORK Beginn der Arbeiten mit einem Fraunhoferinternen Projekt; Wandlungsfähige Produktion ist Forschungsthema Erstes BMBF-Projekt ProduFlexil BMWi-Projekt IDA; Ergebnis: Generierung von Prozessführungsbildern BMWi-Projekt SemMES; Ergebnis: erste Standards zur Verbindung zwischen Maschine und MES BMWi ZIM-Projekt Plug and Control für flexible Fördertechnik Beginn des BMBF-Industrie 4.0-Projekts SecurePLUGandWORK Dissertation Miriam Schleipen 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 NEO Award 2014 VDI-Richtlinie VDI 5600, Blatt 3: Schnittstellenbeschreibung Companion Spec. AutomationML und OPC UA
BMBF-Kongress 24062016 Industrie 4.0-Projekt SecurePLUGandWORK Anlagenbau: MOC Danner, MAG (teilweise) Anwender: MAG (teilweise) Daimler* Werkzeugmaschinen: MAG, wbk Standardisierung: FhG-IOSB, wbk, cbb, WIBU Maschinen- und Auto.-komponenten: Kessler, Küma, Schunk, Steinmeyer Geschäftsmodelle, rechtliche Aspekte: FhG-ISI Software: cbb, FhG-IOSB Sicherheit: WIBU *assoziierter Partner Seite 7 Fraunhofer IOSB, GF Automatisierung, 2016
BMBF-Kongress 24062016 Herausforderung Komponentenintegration in Maschine (Heute Morgen) Heute Integration der Eigenschaften getrennt von Komponenten in die Werkzeugmaschine während der Steuerungsprogrammierung Morgen Eigenschaften sind auf Komponenten hinterlegt und werden beim Einbau in die Werkzeugmaschine eingelesen Deutliche Zeit- und Kostenersparnis (Ziel: 20%) bei: Erstinbetriebnahme Instandhaltungstätigkeiten Änderung der Produktion Seite 8 Fraunhofer IOSB, GF Automatisierung, 2016
SecurePLUGandWORK: Übersicht MES 1 MES 2 MES m Decoder Decoder Decoder = feldgeräte- oder anlagenbezogene Softwarekomponenten = Zertifikat Secure plug-and-work Integrationsschicht : authentifiziert Anlagen und Komponenten Signierte und verschlüsselte Übertragung Encoder Encoder Encoder Encoder Anlage 1 Anlage 2 Anlage n Digitale Fabrik Secure plug-and-work Integrationsschicht : authentifiziert Feldgeräte und Komponenten Secure Plug & Work- Anlagenmodell incl. Zertifikate und digitales Rechtemgmt. Feldgerät incl. Identity Spindel incl. Identity Signierte und verschlüsselte Übertragung KGT incl. Identity Secure Plug & Work- Änderungsmanager X Feldgerät dürfen Komponenten werden freigeschaltet, nur signierte Komponenten eingelesen werden
SecurePLUGandWORK-Arbeiten: Selbstbeschreibung und Kommunikationsfähigkeit auf Komponentenebene Hauptspindel, Fa. Franz Kessler auf Maschinen-/Anlagenebene (Demonstratoren) Industriewaschmaschine, Fa. MOC Danner Powerball Leight Weight Arm, Fa. Schunk Bearbeitungszentrum, Fa. MAG IAS Winkelkopf, Fa. ROMAI Robert Maier Kugelgewindetrieb, Fa. Steinmeyer Mechatronik Demofabriken, Fraunhofer IOSB, Karlsruhe u. Lemgo
BMBF-Kongress 24062016 Laufende Arbeiten: Modulare Materialflusssysteme generieren ihre Visualisierung online/zur Laufzeit Aus STEP-Dateien und Topologie-Beschreibungen Gebhardt-Visu ProVis.Visu WinCC Seite 11 Fraunhofer IOSB, GF Automatisierung, 2016
BMBF-Kongress 24062016 Lösung, um Maschinen nachzurüsten Maschine Feldbus Bedienpult Ethernet Steuerung IOSB PLUGandWORK- Cube Sensorik Aktorik OPC UA Merkmale des IOSB-PLUGandWORK- Cubes: außerhalb der Maschine, über Ethernet angeschlossen, d.h. Gewährleistung des Maschinenherstellers bleibt erhalten keine Verbindung zu Einzelkomponenten der Maschine, d.h. keine Feldbusadapter erforderlich jede Maschine kann nachgerüstet werden Cube enthält sprechendes AutomationML-Modell und bietet als Ausgang online-fähige Kommunikation als OPC UA-Server zum Cube gehört ein Assistenzsystem, das aus einer unstrukturierten (flachen) Liste nicht-sprechender SPS-Variablen ein sprechendes AML-Modell bzw. ein hierarchisches OPC UA-Datenmodell macht Verschlüsselung und Authentifizierung enthalten Cube hat keine eigene Bedienoberfläche Seite 12 Fraunhofer IOSB, GF Automatisierung, 2016
BMBF-Kongress 24062016 Kontakt Dr. Olaf Sauer olaf.sauer@iosb.fraunhofer.de www.plugandwork.fraunhofer.de www.klkblog.de Tel.: +49-721-6091-477 Seite 13 Fraunhofer IOSB, GF Automatisierung, 2016