Systeme und Software für Industrie 4.0

Das Fraunhofer IESE bietet individuelle praxiserprobte Lösungen für komplexe Herausforderungen zu Industrie 4.0

Industrie 4.0

Was bedeutet Industrie 4.0 aus Sicht des Systems und Software Engineering?

Die Definition des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) initiierten Arbeitskreises Industrie 4.0 lautet:

»eine Vernetzung von autonomen, sich situativ selbst steuernden, sich selbst konfigurierenden, wissensbasierten, sensorgestützten und räumlich verteilten Produktionsressourcen (Produktionsmaschinen, Roboter, Förder- und Lagersysteme, Betriebsmittel) inklusive deren Planungs- und Steuerungssysteme«

(Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0)

Was bietet Ihnen das Fraunhofer IESE im Bereich Industrie 4.0?

Potenzialanalyse Industrie 4.0

Wir untersuchen Ihre Fertigungsprozesse, stellen Ihnen die Möglichkeiten von Industrie 4.0 vor, erarbeiten und priorisieren gemeinsam mit Ihnen Anforderungen und entwickeln eine Strategie, wie Sie am besten von Industrie 4.0 profitieren können.

 

Konzeption von Industrie-4.0-Infrastrukturen

Verfolgen Sie Ihre Produktion und Ihre Produkte in Leitständen. Digitale Zwillinge machen Ihre Prozesse verständlich und identifizieren Optimierungspotenziale in Ihrer Fertigung.
Dokumentieren Sie alle Fertigungsschritte und die Qualität aller Bauteile – und finden Sie Optimierungspotenziale in Ihren Fertigungsprozessen.

Optimieren Sie Ihre Produktion – an Ihrem Standort oder standortübergreifend.
Wir planen mit Ihnen die Transformation Ihrer Fertigung zu Industrie 4.0. Losgröße 1? Dokumentationspflicht? Digitalisierung Ihrer Fertigungsprozesse? Sprechen Sie uns an!

 

Durchgängige Kommunikation in der Produktion

Integrieren Sie Ihre Produktionsanlagen mit Ihrer IT. Binden Sie Werkzeuge an. Machen Sie sich fit für Big Data und prädiktive Wartung. Dank einer einheitlichen Schnittstelle können jederzeit neue Anwendungen und Geräte integriert werden. Sprechen Sie uns an!

 

Systemkonzepte für Losgröße 1

Unsere dienstbasierte Fertigung ermöglicht schon heute eine Produktion mit Losgröße 1. Sprechen Sie uns an!

 

Digitale Zwillinge

Digitale Zwillinge repräsentieren Produkte, Geräte, Werker und alle anderen wichtigen Assets. Über den gesamten Lebenszyklus hinweg und mit einer einheitlichen Schnittstelle. Gerne realisieren wir mit Ihnen Digitale Zwillinge. Gerne diskutieren wir mit Ihnen auch die Anforderungen an Ihre IT und Speicherlösungen für Digitale Zwillinge.  

Produkte

BaSys 4

Die Open-Source Middleware. Unseren Open-Source-Baukasten für Industrie-4.0-Lösungen finden Sie tagesaktuell auf eclipse.org/basyx

Produkte

Shopfloor 4.0

Kundenspezifische Industrie-4.0-Lösungen, Proofs-of-Concept, Demonstratoren und umgesetzte Lösungen. Natürlich mit Support und passender Infrastruktur.

Entscheiden Sie, welche Dienste Sie benötigen.

Betrachtet man die oben genannte Definition des BMBF für Industrie 4.0 aus Sicht des Systems und Software Engineerings, ergeben sich zahlreiche Herausforderungen. Insbesondere, wenn trotz der rasant steigenden Systemkomplexität die wesentlichen Systemeigenschaften wie Safety in sicherheitsrelevanten Anwendungen und Data Security sowie die User Experience der Systeme garantiert werden müssen.   

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, befasst sich das Fraunhofer IESE mit skalierbaren Systems- und Software-Engineering-Methoden für Industrie 4.0:

  • in Produktion,
  • Automatisierung und
  • Logistik.

Diese können trotz der Komplexität realer Systeme in der Praxis effizient angewendet werden. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der konstruktiven und qualitätssichernden Garantie von Qualitätseigenschaften. Um diese gewährleisten zu können, beschäftigt sich das Fraunhofer IESE mit verschiedenen Fragestellungen entlang des Entwicklungslebenszyklus.

Zunächst stellt sich die Frage nach einem geeigneten Verfahren, um die Anforderungen an solch komplexe, hoch dynamische und vernetzte Systeme effizient erfassen und bewerten zu können. Basierend auf den Anforderungen an Industrie 4.0 lassen sich mit den Softwarearchitekturmethoden des Fraunhofer IESE anschließend geeignete Systemarchitekturen ableiten. Diese ermöglichen eine integrierte Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette von den Sensoren bis zum Cloud-Dienst. Ferner tragen sie konstruktiv dazu bei, SafetySecurity und User Experience der Systeme zu garantieren.

Durch den Einsatz modellbasierter Verfahren kommt dabei insbesondere der Analyse und Simulation der Architekturen bereits in frühen Entwicklungsphasen eine große Bedeutung zu.

Dienstleistungen und Produkte zu Industrie 4.0 von Fraunhofer IESE

 

Autonome Systeme – Digitaler Zwilling

Digitale Zwillinge als virtuelle Middleware für die digitale Produktion.

Bewertung von Systemen und Software auf Industrie 4.0 Zukunftsfähigkeit

 

Datennutzungskontrolle mit IND²UCE

Integration mobiler Endgeräte in Industrie-4.0-Umgebungen

Safety: Zahlreiche Herausforderungen für die Betriebssicherheit

Fraunhofer IESE - Safety
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Einerseits setzen Adjektive wie »autonom« oder »sich selbst konfigurierend« ein hohes Maß an (künstlicher) Intelligenz und Adaptivität der einzelnen Systeme voraus. Durch die Anforderung der flexiblen Vernetzung ergibt sich andererseits die Aufgabe, dass sich zur Laufzeit dynamisch Systeme von Systemen ergeben, deren Struktur und Gesamtverhalten zur Entwicklungszeit der Einzelsysteme nicht oder nur schwer vorhergesagt werden können. All dies sind Faktoren, die zu so genannten »Uncertainties« führen, also Eigenschaften, die sich nur schwer vorhersagen lassen und damit zu hohen Unsicherheiten bezüglich der Vorhersage des zu erwartenden Systemverhaltens führen. Dies steht im Widerspruch zur Sicherheitsnachweisführung, die zentral auf der Annahme eines deterministischen, vorhersagbaren Systemverhaltens beruht.

Das Fraunhofer IESE begegnet diesen Herausforderungen mit modularen Sicherheitsnachweisverfahren sowie Verfahren, die Sicherheitsnachweise und Überwachung zur Laufzeit ermöglichen, um somit der Dynamik von Industrie-4.0-Systemen Rechnung tragen zu können.

Mehr zur Fraunhofer IESE Kompetenz: Safety Engineering

Datenschutz: Mächtige Mechanismen durch verstärkte Vernetzung

Fraunhofer IESE Security
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Gleichzeitig werden die Systeme durch die Kollaboration mit anderen Systemen offener und damit anfällig für Security-Angriffe. Einerseits beeinflusst das die Betriebssicherheit, andererseits müssen die erhobenen Daten geschützt werden. Forscher am Fraunhofer IESE entwickeln daher Konzepte zur Datennutzungskontrolle, die es ermöglichen, mittels Sicherheitsrichtlinien (so genannter »Policies«) festzulegen, wer welche Daten in welchem Umfang und an welchem Ort sehen oder ändern darf. Über entsprechende Mechanismen kann die Einhaltung dieser Policies zur Laufzeit garantiert werden. Dadurch lassen sich die für Industrie 4.0 essenziellen Daten ohne Verlust der Nutzungskontrolle intensiv nutzen. Fraunhofer IESE bietet mit den MYDATA Control Technologies die passende technische Umsetzung hierfür.

Mehr zur Fraunhofer IESE Kompetenz: Datensicherheit

BaSys 4: Die Open-Source Middleware für Industrie 4.0

BaSys unterstützt mit seinen Open-Source-Komponenten die durchgängige Digitalisierung von Produktionsprozessen in Unternehmen. Die Fähigkeiten unserer Middleware lassen sich in folgenden konkreten Anwendungsszenarien veranschaulichen.

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Anwendungsszenario 1: Verwaltungsschalen ermöglichen einen durchgängigen Datenzugriff von der IT in den Shopfloor. Der Status von Geräten und Aufträgen steht jederzeit zur Verfügung. Prädiktive Wartung, Dashboards und Analysen können dank BaSys günstig realisiert werden. Mittels Sensordaten, zum Beispiel dem Energieverbrauch bei Fräsprozessen, lässt sich daher nicht nur die Qualität des Produkts vorhersagen, sondern auch ermitteln, wann eine Wartung fällig wird. Die dadurch mögliche Optimierung von Wartungsintervallen vermeidet Standzeiten und spart Kosten ein.

Anwendungsszenario 2: Dokumentation der Produktqualität in Echtzeit: Dank des auf Verwaltungsschalen basierenden Objektmodells können Nutzer von BaSys 4.0 Daten von Geräten in Echtzeit verarbeiten und Qualitätsdaten dem aktuellen Produkt zuordnen. Diese werden in der Verwaltungsschale des Produkts gespeichert und stehen jederzeit zur Verfügung. Durch die Anbindung an ERP-Systeme und leistungsstarke Datenbanken, wie zum Beispiel SAP HANA, können diese Daten jederzeit bereitgestellt und analysiert werden.

Anwendungsszenario 3: Die dienstbasierte Fertigungsarchitektur von BaSys 4.0 realisiert enorme Vorteile für produzierende Unternehmen. Werkstücke können auch in kleinen Stückzahlen effizient produziert werden; die Losgröße 1 wird Realität. 

Mehr zum Fraunhofer IESE Projekt BaSys 4.0

Mehr zum Fraunhofer IESE Projekt BaSys 4.2

Fraunhofer IESE Projekte zu Industrie 4.0

IUNO

BMBF-Projekt zur Entwicklung praxistauglicher Konzepte und Lösungen für IT-Sicherheit in der Industrie 4.0 im Verbund mit 20 Partnern aus Industrie und Forschung.

PRO-OPT

BMWi-Projekt zur Erforschung und Evaluation von Big-Data-Lösungen für Unternehmen mit dem Ziel der Produktionsoptimierung unter Einhaltung von Datensicherheitsaspekten.

MANTIS

EU-/BMBF-Projekt zur Erforschung und Entwicklung einer Service-Plattform-Architektur zur proaktiven, »prädiktiven« Wartung von komplexen Systemen.

Industrial Data Space

Digitale Souveränität über Daten und Dienste

Rund um Industrie 4.0 aus der Fraunhofer Forschung und Entwicklung

Studie

Systems Engineering

Im Sommer 2016 führte das Fraunhofer IESE eine Studie durch über Herausforderungen und Best Practices im Bereich Systems Engineering in innovativen Unternehmen im deutschsprachigen Raum.

Film

Wandel zu Industrie 4.0

Fraunhofer IESE und NetAPP machen eine Bestandsaufnahme der aktuellen Situation und diskutieren digitale Ideen.

Download

Interview zu Digitalen Zwillingen

Dr. Thomas Kuhn über den Technologietrend für Industrie 4.0

Interview Digitaler Zwilling, deutsch (PDF)

Interview Digital Twin, English (PDF)

Download

Interview Industrie 4.0

Dr. Thomas Kuhn und Frank Schnicke vom Fraunhofer IESE zu Industrie 4.0 und BaSys

Interview Industrie 4.0, deutsch (PDF)

Interview Industrie 4.0, english (PDF)