Industrielles Internet der Zukunft

Bei der Umsetzung der Vision von Industrie 4.0 kommt einer zügigen weiteren Digitalisierung von Fertigung und Automatisierung eine zentrale Bedeutung zu. Hierfür wird eine sichere und effiziente, sich den Anforderungen der jeweiligen Anwendungen automatisch anpassende Kommunikationsinfrastruktur benötigt.

Diese Kommunikationsinfrastruktur muss geeignet sein, die Produktionsmaschinen, Produkte und innovativen Datendienste effizient miteinander zu vernetzen und die Einführung neuer industrieller Anwendungen sicher und einfach unterstützen. Die zunehmende Verbreitung von Funktechnologien sowie die stetig voranschreitende Konvergenz von Informationstechnologie (IT) und Operational Technology (OT) stellen besondere Herausforderungen dar.

Im Projekt „Future Industrial Network Architecture“ (FIND) werden die Grundlagen für die Zukunft des industriellen Internets erarbeitet. Neben dem DFKI als Gesamtkoordinator gehören die Robert Bosch GmbH, die Festo AG & Co. KG, das Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Lemgo, das HMS Technology Center Ravensburg GmbH, die Bosch Rexroth AG, die rt-solutions.de GmbH, die Siemens AG, die Technische Universität Dresden und die Universität Passau dem Konsortium an.

Ziel des Projekts ist die Konzeption einer Gesamtarchitektur für das zukünftige industrielle Internet und insbesondere die Entwicklung einer Netzwerksteuerung, die weitgehend automatisch die Anforderungen der industriellen Anwendungen an die unterschiedlichen Ressourcen abbilden und überwachen kann. Manuelle Eingriffe bei der Konfiguration eines Netzwerkes, sowie im laufenden Betrieb, sollen auf ein Minimum reduziert werden. Zudem wird es möglich sein, automatisiert auch über verschiedene Vernetzungstechnologien hinweg definierte Dienstgüten auf einer Ende-zu-Ende-Basis zur Verfügung zu stellen.

Auf diese Weise lassen sich komplexe, verteilte Steuerungsarchitekturen sehr flexibel und effizient realisieren, wobei Anwendungsentwickler und Fabrikbetreiber von der zugrundeliegenden Komplexität weitestgehend verschont bleiben. Ausfälle einzelner Ressourcen, beispielsweise einer Steuerungshardware, können automatisch kompensiert werden, um unnötige Stillstandzeiten von Anlagen oder Maschinen zu reduzieren und damit die Effektivität der gesamten Produktion zu erhöhen. Neben in der Entwicklung befindlichen Systemen, wie Time-Sensitive Networking (TSN) oder 5G, sollen auch die zahlreichen schon vorhandenen industriellen Kommunikationstechnologien und -geräte einfach eingebunden werden können, um eine nahtlose Migration zu ermöglichen.

„Wir möchten durch Kombination und Integration bestehender Netzwerktechnologien eine neuartige und zukunftssichere Netzwerksteuerung entwickeln, die zugleich flexibel, sicher und effizient in der Anwendung ist“, berichtet Professor Hans D. Schotten, wissenschaftlicher Direktor am DFKI und Leiter des Forschungsbereichs Intelligente Netze, der das Konsortium koordiniert.

Der zunehmende Vernetzungsgrad wird generell auch die Anforderungen von Vernetzungslösungen an die Angriffssicherheit der entwickelten Systeme deutlich erhöhen. Entsprechend wird das Projekt diesem Thema besondere Aufmerksamkeit widmen und schon in der Entwurfsphase spezielle Sicherheitskonzepte entwickeln und integrieren. Eine weitere zentrale Anforderung wird die Nutzerfreundlichkeit sein. Neue industrielle Vernetzungstechnologien werden nur dann Akzeptanz finden, wenn sie ohne spezialisierte Netzwerkexperten eingesetzt werden können. Eine automatische Konfiguration, Optimierung und Überwachung der Konnektivität wird daher Teil der FIND-Lösung sein.

FIND wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 4,3 Millionen Euro über eine Laufzeit von drei Jahren gefördert.