Industrie 4.0-Begriffe erklärt
Überblick im Buzzword-Dschungel
Die digitale Transformation kommt mit vielen Begriffen daher. Unternehmen können schnell den Überblick verlieren. Die SmartFactory Kaiserslautern erklärt einige der wichtigsten von ihnen.
Cloud
In der Cloud wird virtuelle Computerrechenleistung zur Verfügung gestellt, die eine Anwendung ausführen oder umsetzen kann. Diese Rechenleistung ist leicht skalierbar. Bei hohem Bedarf kann sie schnell maschinenungebunden oder hardwareungebunden bereitgestellt werden. Außerdem lässt sich Rechenleistung leicht verlagern, weil sie nicht physisch an einen Rechner gebunden ist, sondern in Form einer virtuellen Maschine arbeitet.
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Digitaler Zwilling
Die Verwaltungsschale ist der digitale Zwilling für Industrie 4.0-Anwendungen. Er ermöglicht Interoperabilität, enthält Daten zum gesamten Lebenszyklus, von der Produktidee bis zur Verschrottung. Den digitalen Zwilling gibt es nicht nur für komplexe, intelligente Geräte, sondern auch für einfache, nicht intelligente Dinge, wie eine Schraube oder eine einfache Klemme. Alles könnte einen digitalen Zwilling haben.
Weitere Infos: https://tedo.link/qUq62m
Cyber-physische Systeme
Im Mittelpunkt eines cyber-physischen Systems steht ein physisches Objekt, etwa eine Maschine in der Produktion. Dieses Objekt wird erweitert durch Sensoren und Aktoren ebenso wie durch Informations- und softwaretechnische Elemente. Diese Elemente sind miteinander vernetzt, stehen also über das Internet of Things (IoT) miteinander in Verbindung. Sensoren erfassen die Daten aus der festgelegten Systemumgebung und speichern diese. Die Daten stellen sie den informations- und softwaretechnischen Komponenten, die auch als Prozessoren oder eingebettete Systeme bezeichnet werden, zur Verfügung. Die eingebetteten Systeme werten die von den Sensoren übertragenen Informationen zusammen mit Informationen, die über das IoT übermittelt werden, aus und treffen darauf basierende Entscheidungen. Diese werden als Signale an die Aktoren gesendet. Die Aktoren wiederum wandeln die Signale in physikalische Parameter, wie Temperatur oder Bewegung um. Das bedeutet, auf digitaler Ebene getroffene Entscheidungen werden auf reale Vorgänge in die Systemumgebung übertragen. Ein zugehöriger Kommunikator bildet die Schnittstelle zwischen cyber-physischen Systemen und ihrer Umgebung. Dabei existieren mehrere Kommunikationskanäle zu anderen Menschen, Maschinen oder dem IoT. Maschinen können über das Internet of Things (IoT) miteinander kommunizieren und automatisiert Prozesse und Aufgaben umsetzen. Durch die Vernetzung werden sie praktisch zu cyber-physischen Systemen. Neben Maschinen können im IoT auch Personen adressierbare autonom handelnde Datenobjekte darstellen. Dazu werden ihnen IP-Adressen zugeordnet, über die sie adressierbar sind.
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Echtzeit
Echtzeit meint in diesem Fall rechtzeitige Reaktion. Es geht darum, in einem normalerweise vordefinierten Reaktionszeitraum eine Antwort eines Computers zu bekommen. In der Automatisierungstechnik, wo klassische SPS-Systeme eingesetzt werden, arbeiten harte Echtzeitsysteme, weil eine SPS in einem festen Zeitraster läuft. Ein typisches Zeitfenster ist beispielsweise eine Millisekunde.
Weitere Infos: https://tedo.link/WUCr8d Der Thin[gk]athon, veranstaltet vom Smart Systems Hub, vereint kollaborative Intelligenz und Industrie-Expertise, um in einem dreitägigen Hackathon innovative Lösungsansätze für komplexe Fragestellungen zu generieren. ‣ weiterlesen
Innovationstreiber Thin[gk]athon: Kollaborative Intelligenz trifft auf Industrie-Expertise
Gaia-X
Hinter Gaia-X verbirgt sich keine Cloud, sondern ein föderatives Systemkonzept. Es besteht aus zentralen und dezentralen Infrastrukturen, z.B. Edges oder Cloud-Plattformen und vernetzt sie in einem homogenen System. Der Unterschied zu Cloud-Plattformen: Nach dem Gaia-X–Prinzip entstehen Datenräume, die sicher und vertrauenswürdig sind. Diejenigen, die Daten in diesen Datenraum transportieren oder versenden, können über diese Daten weiterhin souverän verfügen.
Weitere Infos: https://tedo.link/XWH342
Künstliche Intelligenz
Was intelligent ist und was nicht, ist derzeit nicht genau definiert. Es gibt aber ein Verständnis. Demnach lehnt sich künstliche Intelligenz (KI) an die menschliche Intelligenz an und fokussiert sich auf gewisse Anwendungsprobleme. Das heißt, wenn auf einem Bild ein USB-Stick zu erkennen sein soll, dann erkennt eine gut trainierte KI USB-Sticks auf Bildern sehr gut. Eine Birne hingegen würde sie nicht erkennen. KI kann selbstständig, ohne explizit programmiert gewesen zu sein, in einem bestimmten Rahmen abstrakte Probleme lösen. Das ist das Kennzeichen von KI. Die Lernfähigkeit von künstlicher Intelligenz basiert auf Daten. Deshalb ist es entscheidend, welche Daten einer KI-Methode zur Verfügung stehen.
Weitere Infos: https://tedo.link/6tscT2
Industrie 4.0
Die intelligent vernetzte Produktion ist synonym zu Industrie 4.0. Dahinter verbirgt sich die Vorstellung, dass jedes Asset in der Produktion angesprochen werden kann. Früher wurden etwa lediglich Kraft und Drehmoment übertragen. Dann gab es besser ansteuerbare mechatronische Komponenten, die auch Daten liefern konnten. Heute ist es möglich, alles über das Internet zu verbinden.
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Interoperabilität
Es gibt in der Produktion verschiedene Hersteller von Komponenten. Klassisch ist, dass sich Firmen auf eine Technologie oder einen Hersteller festlegen, weil in einem geschlossenen Ökosystem alles miteinander funktioniert. Ziel der Produktion von morgen ist der gemeinsame Sprung aus den geschlossenen in offene Ökosysteme, worin die Teile kompatibel sind. 2014 wurde in der SmartFactory-KL erstmals gezeigt, wie Module von verschiedenen Herstellern zusammenarbeiten können. Das war noch vor der Verwaltungsschale und auf einem relativ überschaubaren Level, indem das Produkt die Daten weitergetragen hat. Heute stehen wir vor der Vernetzung von Anlagen über Datenplattformen und mit digitalen Zwillingen. Open Source hat sich stark durchgesetzt, auch verschiedene Technologien müssen sich aufeinander zubewegen, damit am Ende alles mit allem funktioniert.
Weitere Infos: https://tedo.link/N74W2K
OPC UA
OPC UA steht für Open Platform Communication Unified Architecture. Dahinter steckt eine Kommunikationstechnologie, die die herstellerübergreifende Kommunikation vom Shopfloor bis in die Cloud ermöglicht – inklusive Security by Design-Ansatz, aber auch unter Nutzung verschiedener Protokolle innerhalb der OPC UA-Technologie.
Weitere Infos: https://tedo.link/VXVoR4
Production Level 4
Production Level 4 (PL4) ist ein Update der Vision Industrie 4.0. Es ist ein Konzept für die Produktion von morgen, das Methoden der künstlichen Intelligenz und neue Technologien berücksichtigt, sowie die zentrale Rolle des Menschen in der Produktion beschreibt.
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Standardisierung
Standards sind das A und O für Hard- und Software, wenn die Automatisierungswelt einen Wandel vollziehen will. Das bedeutet z.B., dass Software völlig losgelöst von der Hardwareplattform entwickelt wird. Die Softwaremodule werden dann auf eine beliebigen Hardwarekonfiguration gemappt. Das ist möglich, wenn Software und Schnittstellen standardisiert sind. Damit entsteht zusätzlich die Möglichkeit, Software wiederverwendbar zu machen. Das generiert einen Mehrwert, weil sich Entwicklungsarbeit und -kosten reduzieren. Nur durch Standardisierung können die Pläne zur modularen Produktion überhaupt funktionieren.
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Shared Production
In der verteilten Produktion (Shared Production) kann in dynamischen Lieferketten statt in starren Produktionslinien produziert werden. Zudem soll es möglich sein, auf Produktionsressourcen von anderen Unternehmen zugreifen zu können, die ebenfalls an digitale Plattformen angeschlossen sind. Eine Shared Production zielt auf Resilienz und Flexibilität. Eine sichere Datenplattform könnte etwa Gaia-X sein.
Weitere Infos: https://tedo.link/GE37sR https://tedo.link/TOs5mD
Verwaltungsschale
Damit werden so genannte Assets verwaltet. Assets können zum einen Produkte, Maschinen, Anlagen, Motoren, Klemmen oder Steuerung sein. Auf der anderen Seite gibt es aber auch konzeptionelle Assets, wie etwa CAD-Dateien oder ein Fließbild. Diese Assets sollen über den ganzen Lebenszyklus betrachtet werden. Mit Hilfe der Verwaltungsschale soll das gelingen. Sie enthält für einen Motor etwa das Typenschild, Referenzen auf Dokumente, wie ein Handbuch oder ähnliches, aber auch technische Daten, wie Leistung oder auch 3D-Modelle.
Weitere Infos: https://tedo.link/tug3KW
