Vernetzung von mobilen CPS in der Produktion durch echtzeitfähige Drahtloskommunikation

Projekt-/Förderungsträger



Hintergrund

Die Industrie befindet sich zurzeit auf der Schwelle zur vierten industriellen Revolution. Im Rahmen des Arbeitskreises Industrie 4.0 unter Vorsitz von Dr. Siegfried Dais (Robert-Bosch GmbH) und Prof. Henning Kagermann (acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften) wurde eine vorausschauende Studie über Fabriken der Zukunft durchgeführt. Im Abschlussbericht wurden einige relevante Aspekte identifiziert, die notwendig sind, um diese Fabriken der Zukunft zu realisieren: Künftig wird die industrielle Produktion durch starke Produktindividualisierung und eine hoch flexibilisierte (Großserien-)Produktion gekennzeichnet sein. Um dies zu erreichen, sollen Cyber-Physische Systeme (CPS) in die Produktion eingebunden werden und zusammen mit Lagersystemen eine intelligente Fabrik (Smart Factory) bilden. In der intelligenten Fabrik werden dazu unterschiedlichste Informationen zwischen stationären und mobilen CPS ausgetauscht - zunehmend auch drahtlos.

Aus der Studie ergibt sich auch der Forschungsbedarf, welcher notwendig ist, um dieses Paradigma in die Realität umzusetzen. Zur Realisierung sind die horizontale und die vertikale Vernetzung von Produktionszellen mit verschiedenen CPS und ein durchgängiges Engineering entlang der Wertschöpfungskette notwendig. Deshalb ist es von entscheidender Bedeutung, zu erforschen, wie die Kommunikation zwischen CPS unter Berücksichtigung industrieller Kommunikationsanforderungen ermöglicht werden kann und wie dadurch Smart Factories mit mobilen Systemen entstehen können.

Zusammenfassend  wird in den Fabriken der Zukunft mit dem Einsatz von Cyber-Physischen Systemen (CPS) die Notwendigkeit von echtzeitfähiger Drahtloskommunikation erheblich steigen, da auch mobile CPS stärker untereinander kommunizieren werden. Dennoch gibt es bisher noch keine Lösung, die in der Lage ist, den Anforderungen der Zellebene/CPS zu genügen. Bei allen in der Industrie existierenden drahtlosen Kommunikationsstandards ist jedoch kein echtzeitfähiger Datenverkehr, wie auf Zellebene bzw. in CPS erforderlich, möglich. Es fehlen Mechanismen, um Aktionen bei unterschiedlichen Kommunikationsteilnehmern synchronisiert ablaufen zu lassen. Weiterhin kann von keinem drahtlosen Kommunikationsstandard die geforderte Zuverlässigkeit erreicht werden. Dennoch gibt es Standards, wie z.B. LTE, die durch entsprechende Anpassungen für die CPS nutzbar gemacht werden können.



Zielstellung

Innerhalb des Projektes soll deshalb eine echtzeitfähige Drahtloskommunikationslösung für CPS von Produktionseinrichtungen geschaffen werden. Dies soll durch eine Erweiterung des drahtlosen Kommunikationsstandards LTE realisiert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen geeignete Synchronisierungs- und Stabilisierungsmechanismen erarbeitet werden.