OpenIoTFog

#shifthappens
Wir leben in einer Welt der vernetzten Industrie

Die Welt verändert sich

Die Industrie steht vor großen Herausforderungen: Die Kunden verlangen neue, individuelle, qualitativ hochwertige und dennoch preisgünstige Produkte in immer kürzeren Zeitabständen. Gleichzeitig müssen Waren mit knapper werdenden Ressourcen gefertigt werden, und das möglichst nachhaltig. Um diese Anforderungen zu meistern, setzen Forschung und Wirtschaft auf die Digitalisierung der Fertigung, in der die reale und die virtuelle Welt zu einem Internet der Dinge, Dienste und Daten zusammenwachsen. Dabei sind Maschinen, Werkstücke, Transportmittel und Waren mit eingebetteten Systemen, sprich winzigen Rechnern, sowie Sensoren und Aktoren versehen und miteinander verbunden. Das ermöglicht den nächsten Sprung in der Produktion, die Industrie 4.0.
  • Seit ~1800
    Industrie 1.0

    Die erste Massenproduktion durch Maschinen wird eingeführt und durch die Erfindung der Dampfmaschine wird die menschliche Kraft durch Dampfkraft ersetzt.

  • Seit ~1900
    Industrie 2.0

    Zum einen läutet die Einführung der Elektrizität den nächsten Paradigmenwechsel ein, zum anderen wurde die Effizienz der Arbeit durch das Konzept der Fließbandarbeit maßgeblich erhöht.

  • Seit ~1970
    Industrie 3.0

    Die Entwicklung speicherprogrammierbarer Steuerungssysteme ermöglicht die flexible Automatisierung der Produktion.

  • In Zukunft
    Industrie 4.0

    Maschinen und Werkstücke sind untereinander und weltweit miteinander vernetzt, tauschen permanent Informationen aus und programmieren sich gegenseitig. 80 Prozent aller Industrieunternehmen werden in Deutschland ihre Wertschöpfungskette bis 2020 digitalisiert haben.

  • Und was
    machen
    Sie?

Jeder, der sich nicht mit dem Thema Digitalisierung befasst, wird untergehen.

Prof. Dr. Tobias Kollmann, Professor für E-Business und E-Entrepreneurship an der Universität Duisburg-Essen

Prototyp einer Industrie 4.0-Komponente

Zur Umsetzung der Konzepte zur Industrie 4.0 sind domänenübergreifende Standards unabdingbar. International spielen in diesem Kontext das Industrial Internet Consortium (IIC) mit der Industrial Internet Referenz Architektur (IIRA) und in Deutschland die Plattform Industrie 4.0 und das entwickelte Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI) eine bedeutende Rolle. Hier wird eine grundlegende Industrie 4.0-Komponente beschrieben, ein Modell, das Eigenschaften von Cyber-physischen Systemen genauer beschreibt, um reale Objekte der Produktion mithilfe einer administrativen Verwaltungsschale mit virtuellen Objekten und Prozessen zu vernetzen.
Am Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme (FOKUS) werden entsprechende Prototypen und Konzepte zur Erforschung und Realisierung dieser administrativen Verwaltungsschalen entwickelt. Im Rahmen von Forschungsaufträgen werden gegebene Anwendungsfälle aus der Industrie exemplarisch umgesetzt und evaluiert. Das schließt insbesondere industrielle Funktechnologien, Mechanismen zum Peer-to-Peer-Informationsaustausch, Standard-basierte Schnittstellen, Fog Computing und Edge Computing Paradigmen sowie semantische Informationsmodellierung mit ein.
Das von uns entwickelte OpenIoTFog-Framework bildet hierfür die Basis und ist ein anbieterunabhängiger Prototyp einer Industrie 4.0-Komponente. Die Middleware stellt eine sogenannte administrative Verwaltungsschale dar, um physische industrielle Systeme in Fabriken der Zukunft zu integrieren, Erfahrungen mit den verwandten Konzepten zu sammeln und erste Mehrwerte zu generieren.

Datenerhebung

Was nicht gemessen wird, kann auch nicht verbessert werden. Ein Schwerpunkt unserer Arbeit liegt daher im Auslesen von Daten über Feldbusse oder drahtlos über externe Sensoren sowie in der Aggregation und Homogenisierung der Informationen.

Kommunikation

Messdaten können zur Visualisierung, Weiterverarbeitung und Integration über unterschiedliche drahtlose und drahtgebundene Technologien weitergeleitet werden. Das ermöglicht in einem nächsten Schritt auch die Steuerung aus der Ferne und untereinander zwischen Geräten.

Programmierbarkeit

Zur automatisierten Aktuierung, etwa zur vorausschauenden Wartung, können Funktionen zentral in die Cloud, dezentral in Edge Clouds oder nahe an das Gerät in die Fog Cloud geschoben werden. Letzteres reduziert Latenzen, ermöglicht Echtzeitverhalten und erhöht die Robustheit.

Schwerpunkte

Übersicht

Zur besseren Orientierung ist hier, angelehnt an die Automatisierungsschichten, eine logische Einordnung des OpenIoTFog-Toolkits dargestellt. Das Toolkit kommuniziert als administrative Verwaltungsschale direkt, oder indirekt über eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), mit den Sensoren und Aktuatoren.

Funktionen

Die hier aufgelisteten Schwerpunkte sind vom OpenIoTFog-Toolkit implementierte Funktionen, bei denen wir darüber hinaus (ingenieurs-)wissenschaftliche Herausforderungen sehen, die im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsaufträgen ständig weiterentwickelt werden.

Plug and Play

Konnektivität

Semantiken

Programmierbarkeit

Sicherheit

Schnittstellen

Physischer Fog Node

Team

FOKUS

Fraunhofer Institut für Offene Kommunikationssysteme

TUB

Technische Universität Berlin

Materialien

Präsentationen

Eine 45-minütige Präsentation über das Industrial Internet, Szenarien, Protokolle und Herausforderungen.

Flyer

Ein kleiner Flyer über OpenIoTFog.

Broschüre

Übersicht über die Fraunhofer Gruppe hinter OpenIoTFog.

Videos

Einführung in das Thema Industrie 4.0 und die OpenIoTFog-Funktionalitäten.
Demonstration eines von OpenIoTFog kontrollierten und beobachteten Roboters auf unserem FFF IIoT Workshop

Schreiben Sie uns

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