VDI/VDE-Statusreport zu Industrie 4.0

Neuer VDI/VDE-Statusreport zu Industrie 4.0 zeigt Forschungsbedarf bei CPS-basierter Automation auf (Bild: SmartFactoryKL e.V.).

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VDI/VDE-Statusreport zu Industrie 4.0

Neuer VDI/VDE-Statusreport zu Industrie 4.0 zeigt Forschungsbedarf bei CPS-basierter Automation auf (Bild: SmartFactoryKL e.V.).

Dieser beginne mit der Option, alle benötigten Informationen für ein durchgängiges Systems-Engineering bereit zu stellen. CPS-basierte Automation bietet laut Dirzus die Voraussetzung für Diagnose und Wartung von  Anlagen sowie zur Flexibilisierung der Produktion. Großes Potenzial liege darin, Benutzerschnittstellen einzurichten, um Transparenz und damit Verständnis von Anlagen zu jedem Zeitpunkt zu ermöglichen. Um diese Chancen zu nutzen, müssten die notwendigen Forschungsbedarfe konkretisiert werden. Aufbauend auf dem Whitepaper der Plattform Industrie 4.0 von April 2014, wurden daher anhand von Usecases, in denen existierende Anlagen mit CPS-Technologie ausgestattet wurden, die entstehenden Anforderungen an zielgerichtete Forschung analysiert.

Die grundlegende Eigenschaft von cyber-physischen Systemen ist die Vernetzung von Teilsystemen untereinander sowie zu Diensten. Im Unternehmensumfeld bedeutet das beispielsweise eine Verbindung von Sensoren oder Aktoren im Produktionsumfeld, also auf Shopfloor-Ebene, mit der Cyber-, also der virtuellen Welt, beispielsweise mit Simulationsprogrammen. Durch diese Verbindung können viele Vorteile entstehen. So können mit CPS-basierter Automation die Informationen für ein durchgängiges Systems-Engineering genutzt werden, um von der Entwurfsphase über die virtuelle Inbetriebnahme bis zu Wartung und Diagnose, Anlagen über ihren gesamten Life-Cycle zu begleiten. Um dies zu erreichen, wurden die im Whitepaper der Plattform Industrie 4.0 zu CPS genannten Forschungsbedarfe an drei Beispielen konkretisiert. „Das Ergebnis“, so Dirzus, „lässt sich auf vier fundamental wichtige Bereiche einteilen. Hier empfehlen wir als GMA in den nächsten Jahren Forschung zu fördern.“

  1. Das Rad soll nicht neu erfunden werden – das gilt auch für Software. Das heißt, dass bislang für Vernetzung erfolgreich eingesetzte Unternehmens-IT „fit“ gemacht werden muss, um die Anforderungen der industriellen Produktion erfüllen zu können. Hierzu zählen Echtzeitfähigkeit, Gewährleistung funktionaler Sicherheit sowie Informationssicherheit.
  2. Nicht nur Standard-IT muss angepasst werden, sondern auch Methoden der Automatisierungstechnik. Konkret heißt das, dass beispielsweise systematische Ansätze gefunden werden müssen, um die Steuerrezepterstellung in externe Cloud- Dienste auszulagern oder um komplexe Optimierungsaufgaben durchzuführen. Denn hier liegt das große, wirtschaftlich bedeutende Potenzial der Effizienzsteigerung durch Industrie 4.0.
  3. Um alle Vorteile einer flexiblen Produktion zu nutzen und physische wie virtuelle Modelle während der Laufzeit der Anlagen austauschen, abschalten oder ersetzen zu können, müssen flexibel anpassbare Schnittstellen eine reibungslose Integration und eine sichere Systemfunktionalität gewährleisten. Außerdem muss bei aller Flexibilität und Komplexität der Produktionssysteme über geeignete Benutzerschnittstellen garantiert werden, dass das Verständnis für das Systemverhalten erhalten bleibt.
  4. Und schließlich müssen Forschungen erfolgen, um die zur Verfügung stehenden Informationen über die gesamte Laufzeit der Produkte und Anlagen für ein durchgängiges System-Engineering auszunutzen und die Daten und Modelleigenschaften zwischen den Engineering-Schritten auszutauschen.

www.vdi.de/industrie40