Expertenpanel Internet der Dinge in der industriellen Produktion 14. August 2009 Prof. Dr.-Ing. Detlef Zühlke www.smartfactory.de
Organisation DFKI-IFS / TU-pak / smartfactory Fachbereich h Maschinenbau und Verfahrenstechnik SB ggmbh pak Lehrstuhl hl Produktionsautomatisierung Forschungsbereich h Innovative Fabriksysteme IFS-ZMMI KL HB Industrie B betreibt Land RLP e.v. Verbände SmartFactory KL 2009-2
Zukünftige Entwicklungen im industriellen Bereich Komplexität IT Services Kunden- forderungen Qualität Markt Vernetzung Security GPS Flexibilität Kosten UMTS W-LAN low-power Arbeitswelt Elektronik wireless embedded Komplexität Mensch Aufgaben SmartFactory KL 2009-3
Smarte Technologien in allen Bereichen SmartFactory KL 2009-4
Heutige Planungsprozesse Leitwarte Prozessleit- e system abstrakte Beschreibung Planungs Ebene Bedienung Verbindungsbox AB35-4 power 240V power 24V NXV 32x0,25 25 NYH 8x0,75 Gerät E+H FL27X NYM 3x0,75 Verbindungsbox CC5-6 NXM 4x0,15 TXF 8x0,25 Buskoppler IBC25C Signal 4-20mA Signal Power Gerät Anschluss- box AB35-4 Rohr 250/35E Prozess l/min Prozess SmartFactory KL 2009-5
WLAN Prozessleit- esset system Leitwarte abstrakte Beschreibung Planungs Ebene Bedienung Verbindungsbox AB35-4 power 240V WLAN-bluetooth Kombi-Router power 24V NXV 32x0,25 25 abstraktes Gerät Gerät NYH 8x0,75 <sensorflow<..>> E+H FL27X Anschluss- box AB35-4 NYM 3x0,75 verlangt Heutige Zukünftige Planungsprozesse g p Verbindungsbox CC5-6 angeboten TXF 8x0,25 Buskoppler IBC25C Signal NXM abstrakte 4x0,15 4-20mA Services bluetooth Rohr 250/35E Prozess l/min Signal Power <geraet> device Prozess SmartFactory KL 2009-6
Entwicklung der Technologie-Initiative SmartFactory KL e.v. Aufbauphase Demonstrationsanlage Gründung der F&E Projekte Idee Studie 09. Mai 04. Dez 24. Jan 07. Mai 24. Sept. 17. Dez. 10. März 29. Sept. Informationsveranstaltungen 2004 2005 2006 2007 2008 2009 SPS/IPC/DRIVES SPS/IPC/DRIVES 24.-28. 28 April 21. Mai 27.-29. 29 Nov. 4.-9. März 21.-25. April 25.-27. 27 Nov. 3.-8. März SmartFactory KL 2009-7
Starke Partner bilden die SmartFactory KL Erstes herstellerunabhängiges Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationszentrum in Europa / wahrscheinlich auch weltweit Ziel: Integration ausgereifter Informations-Technologien in die Fabrikautomation Mitglieder: Sponsoren: SmartFactory KL 2009-8
Erfolge der SmartFactory KL Mehrfach verlängerte Finanzierung von Bund und Land Auszeichnung als Ausgewählter Ort 2007 Steigerung der Mitgliederzahl (von 7 18) Erfolgreiche Teilnahme am Ideenwettbewerb Werbung für den Forschungsstandort Deutschland - Research in Germany - Land of Ideas Etablierung der SmartFactory als fester Bestandteil der Forschungslandschaft im Bereich zukünftiger Fabriktechnologien Erfolgreicher Start mehrerer Projekte (Handybedienung, univ. Bediengerät Ind./ProInno, SemProM) Know-How Transfer durch Info-Foren Regelmäßige Präsenz bei öffentlichen Auftritten Aufbau der Demonstrationsanlage Aufbau und Einsatz des mobilen Demonstrationsmoduls SmartFactory KL 2009-9
Die Vision der SmartFactory KL Die Fabrik der Zukunft : ist beliebig modifizierbar und erweiterbar (flexibel) verbindet beliebige Komponenten verschiedener Hersteller (vernetzt) ermöglicht ihren Komponenten kontextbezogene Aufgaben selbständig zu übernehmen (selbstorganisierend) stellt den Menschen in den Mittelpunkt der technischen Systeme (nutzerorientiert) t SmartFactory KL 2009-10
Projektlandschaft - SmartFactory Ortungssysteme / -dienste zunehm mende Integratio on Bediensysteme Basistechnologien Virtuelle Fabrik Intelligente Abstimmung u. Dokumentation ti Fernkommunikation Ortungstechnologien Bediengeräte SmartFactory KL 2009-11
SmartFactory KL 2009-12 Laufende Projekte
MMI heute und in Zukunft An der Maschine heute morgen Neue Systemarchitekturen BLUETOOTH WLAN Neue Planungsmethoden Neue Standards Variabel ortsungebunden An der Maschine Endgeräte Im Büro Zu Hause Kontext Neue Formen der Arbeit SmartFactory KL 2009-13
Das Handy als universelles Parametriergerät Beispiel einer Gemeinschaftsforschung Nutzer Aufgaben Bediengerät Einflüsse auf die Bedienung Funktion Kontext technisch Umfeld organisatorisch Vorarbeiten des Zentrums für Mensch-Maschine- Interaktion Entwicklungsprojekt der Mitglieder AiF-Förderung im ProInno Programm Universelles Bediengerät SmartFactory KL 2009-14
UniBeG Projektreihe Universelles Bediengerät g Vorarbeiten: 02/2006 07/2006: Diplomarbeit Maike Grund Ansteuerung der FlowUnit über Nokia 6210 Dipl.-Inf. Daniel Görlich Handy-Bedienung: Zentrum für Mensch-Maschine-Interaktion 08/2006 07/2007: SmartFactory ZMMI KL -Prototypentwicklung (DFKI) Ansteuerung von 20 Feldgeräten über verschiedene Mobiltelefone Deutsches Forschungszentrum Kooperationsprojekt:für p Künstliche Intelligenz 04/2007 03/2009: unipodfki GmbH, GmbH Stollmann GmbH, SmartFactory KL (DFKI) Entwicklung eines dedizierten, zertifizierbaren Handbediengeräts Postfach 30 49 Forschungsprojekt: 08/2007 07/2011: SmartFactory 67653 Kaiserslautern KL, AG Software Engineering Modellbasierte Generierung von Benutzungsschnittstellen http://www.zmmi.de Technologieverbund Semantic goerlich@mv.uni-kl.de Product Memory (SemProM): 02/2008 01/2011: DFKI & 6 Industrieunternehmen Zugriff auf angesammelte Lebenszyklusdaten von Produkten & Geräten SmartFactory KL 2009-15
Innovationsallianz Digitales Produktgedächtnis Die SmartFactory KL als Living Lab in der Innovationsallianz Digitales Produktgedächtnis im Rahmen der High-Tech-Strategie IKT-2020 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung Projekttitel: Semantic Product Memory (SemProM) Partner: DFKI, Siemens, SAP, 7x4 Pharma, BMW, Deutsche Post, GLOBUS Projektziel: Umfassende Erfassung, Bereitstellung und Nutzung von PLC-Daten Rolle SF: Betrachtung von DPG in der adaptiven Produktion SmartFactory KL 2009-16
SemProM: Produkte werden zu Smart Items mit mit Gedächtnis SmartFactory KL 2009-17
SemProM Semantic Product Memory SmartFactory KL 2009-18
Mobile Module der SmartFactory KL Dezentrale Prozessparametrierung Mobiler Zugriff auf Betriebsdaten und Anlagenparameter Unabhängiger Betrieb verschiedener Produktionsmodule SmartFactory KL 2009-19
Ortsbezogene Dienste (Location Based Services) Aktuelle Position: 39 29 N, 0 22 W Navigationsanwendung; Stadtplan: Vl Valencia, Avenida del Puerto Ortsabhängige Infos: Temperatur 32 C Nächste U-Bahn 200m links, 13:34 Uhr Kollege befindet sich im Parc de Marchalenes Positionsgestützte Dienste (LBS) nutzen die Information über den Aufenthaltsort eines mobilen Endgeräts als Basis für die Bereitstellung t spezifischer Informationen, Anwendungen und Dienste, die auf die aktuelle Position eines Nutzers zugeschnitten sind. SmartFactory KL 2009-20
Industrielle Anwendungen ortsbezogener Dienste Mitarbeitersicherheit Asset Management Marshall Aerospace Ubisense AG Ubisense AG Qualitätssicherung Prozessoptimierung i IBS AG SmartFactory KL 2009-21
Installierte Ortungssysteme in der SmartFactory KL UbiSense UWB Echtzeit- Positionierungssystem RFID Raster im Werkstattboden zur mobilen Navigation Crossbow Cricket Ultraschall Lokalisierungssystem i SmartFactory KL 2009-22
Funktechnologie in der industriellen Anwendung Implementierte Technologien: Leitsystem Funkkommunikation zum Leitstand (WLAN) WLAN Dezentrale Prozesssteuerung via RFID Funkvernetzung von Sensoren Funkbasiertes Notauskonzept Parametrierung über universelles Bediengerät Störungsmeldung über GPRS RFID WLAN Bluetooth SmartFactory KL 2009-23 GPRS
Risiken der Drahtlos-Technologien Abhören wireless network Stören Eindringen i SmartFactory KL 2009-24
Projektgruppe Digitale Fabrik Ziel: Demonstration der Digitalen Fabrik Meilensteine: Digitale Repräsentation der SmartFactory KL Partner: Lucian Blaga University Sibiu/RO Simulation des Produktionsablaufs Automatisierte Kontrollsystemgenerierung Verbindung zwischen ERP und MES PLM Software Aufbau einer Forschungs-, Entwicklungsund Demonstrations-Plattform SmartFactory KL 2009-25
Digital Factory Planning Simulation Control (Factory CAD, Solid Edge, NX) (Plant Simulation, Process Simulate) Backbone (Factory Link) WinCC Projects, Operator Panels OPC PLC Code Analysis, Dynamic 3D Vis SmartFactory KL 2009-26
Service orientierte Planung von Fabriksystemen Hardwareunabhängige Planung von Fabriksystemen ERP MES Abstrakter Service harwareunabhängig Service Bibliothek Feldebene Gerätesteuerung hardwareabhängig Sensor-ServiceS Ventil-Service i Pump-Service Steuer-ServiceS Kommunikations-Service i SmartFactory KL 2009-27
Weitere Arbeitsgebiete Basistechnologien Sozialwissenschaftliche Begleitforschung Auswirkungen moderner Technologien auf Arbeitsformen (Arbeitsplatzgestaltung) Arbeitszeitmodelle; Entlohnungssysteme Referenz-Software-Architektur Entwicklung standardisierter Protokolle für die Kommunikation und Kollaboration Funktechnologien Eignung verschiedener Technologien für den industriellen Einsatz miniaturisierte, low-power-systeme Entwicklung zuverlässiger, industrietauglicher Systeme Bearbeitung in Projekten als Grundlagenforschung (bspw. DFG, o.ä.) SmartFactory KL 2009-29
SmartFactory KL 2009-30 Demonstrationsanlage
Anlage SmartFactory KL Frisch Spül- Flow Farb Farb Seifen- Wasser Wasser Unit Wasser Dosierung vorrat Mischung Demonstration Server Fliessprozess RFID-Floor Operator station Stückgutproze ess Abfüllen Versch hl- ießen Labeln en at Kommissionieren Flasch vorra Techniker Werkstatt SmartFactory KL 2009-31
Hybride Fabrik Verfahrenstechnischer Prozess Stückgutprozess SmartFactory KL 2009-32
Animation der Gesamtanlage SmartFactory KL 2009-33
Was bietet die SmartFactory KL Die SmartFactory KL stellt eine herstellerneutrale, realitätsnahe Forschungs- und Demonstrationsanlage zur Verfügung Der Verein koordiniert gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Mitglieder Der Verein organisiert Informationsveranstaltungen zu visionären Themen für seine Mitglieder Der Verein beobachtet und initiiert Standardisierungsvorhaben Der Verein fördert die Verbreitung der erarbeiteten Themen SmartFactory KL 2009-34
The Pyramid of Automation yesterday y data sets WLAN ERP-Level Enterprise Resource Planning words MES-Level Manufacturing Execution System control room bytes Control-Level Machine controllers Device- bits processes logistics maintenance manufacturing power Level Sensor-Actor- Machine the intelligent factory of the future SmartFactory KL 2009-35 German Research Center for Artificial Intelligence
The Pyramid of Automation today To services WLAN IP 183.77.19.0 ERP-Level Enterprise Resource Planning Ethernet Communication layer Via messages MES-Level Manufacturing Execution System control room IP 183.77.xx.x Via functions Profinet Communication layer Control-Level Machine controllers From signals UMTS UMTS processes logistics maintenance ASI, CAN, Interbus power manufacturing Communication layer Device- Level Sensor-Actor- Machine the intelligent factory of the future SmartFactory KL 2009-36 German Research Center for Artificial Intelligence
The Pyramid Network of Automation Services tomorrow from services Portal IP 183.77.19.0 customer- services IP 103.511.10.0 bluetooth IP 183.70.. bluetooth WLAN Service repository UDDI to services IP 183.77.. Resource logistics Process UMTS IP 183.77.18.. bluetooth IP 185.68. ZigBee IP 183.77.19.0 maintenance ZigBee processes ERP-services IP 183.77.. UMTS WLAN IP 183.57.. manufacturing IP 183.77.. MES-services WLAN device services IP 171.77.. control room IP 183.77.. global services domain services local services the intelligent factory of the future SmartFactory KL 2009-37 German Research Center for Artificial Intelligence
Key changes in the factory of the future eyerything is described by semantic services read_temp<valve_in4> eyerything y is mobile the factory of things IP 183.77.18.. eyerything y is networked intelligent collaboration and documentation virtuality location merges sensing with technologies reality interaction devices the intelligent factory of the future SmartFactory KL 2009-38 German Research Center for Artificial Intelligence
SmartFactory KL 2009-39