Mit smarten Fabriken zur vierten industriellen Revolution

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1 kl.de Mit smarten Fabriken zur vierten industriellen Revolution Prof. Dr. Ing. Dr. h.c. Detlef Zühlke Direktor Innovative Fabrik Systeme IFS Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, DFKI GmbH und Vorstandsvorsitzender SmartFactory KL e.v. DFKI-IFS

2 Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz Standort Bremen Standort Kaiserslautern Standort Saarbrücken Büro Berlin Cyber-Physical Systems Robotics Innovation Center (RIC) Erweiterte Realität Eingebettete Intelligenz Wissensmanagement Innovative Fabriksysteme Intelligente Benutzerschnittstellen Sprachtechnology Agenten & Simulierte Realität Institut für Wirtschaftsinformatik Mitarbeiter aller Bereiche seit 05/2007 seit 11/2005 seit 07/1988 Labor Oldenburg seit 03/2011 DFKI-IFS

3 Anteilseigner des DFKI Deutschland GmbH DFKI-IFS

4 DFKI-IFS

5 Alles wird Smart Smartphones Smart Homes Smart Cars Market Pull Smart Factories Technology Push DFKI-IFS

6 Der Weg zur Komplexität Planung Konstruktion in hardware in Komplexität requirements in kürzere Produktlebenszyklen software Betrieb in Inbetriebnahme logistics globaler Wettbewerb Kundenanforderungen Geschäftsprozesse DFKI-IFS

7 Die vernetzte Welt Mobilität Das Internet der Computer Internet +AutoID Technologien +drahtlose Netzwerke Das Internet der Dinge DFKI-IFS

8 Die Zukunft der Steuerungstechnik Programmierung IEC IEC ERP Domäne Instandhaltungs Domäne??? service Machinen Domäne service service SPS elektrische Signale Profibus Nachrichten M R V M smart controller service M Feldgeräte Domäne R V service M smart µserver Gestern Heute Morgen zentrale SPS verteilte SPS smartes CPS Netzwerk DFKI-IFS

9 Hardware Abstraktion durch Modellierung physikalisches abstraktes Modell Ressourcen Gerät und Energie Modell power usage plots Energy efficiency parameters... Dienste Modell elementare Dienste Dienstorchestrierung... Kommunikations Modell Ebenenstandards Protokolle... Produkt Modell Teilenummern / Versionen Ersatzteil Referenzen... CAD Modell mechanische Eigenschaften Pneumatik Hydraulik Elektrik... DFKI-IFS

10 von smarten Objekten zu smarten Fabriken smarte Fabrik smarte Maschinen Aggregationsebenen smarte Komponenten DFKI-IFS

11 Smarte Maschinen smart controller smart controller Werkzeugwechsler smart controller Energiemonitoring DigiConnect ARM 9 Proz. RJ45 / WLAN LINUX OPC UA Werkzeugüberwachung CNC CNC Koppler smart controller smart controller SERCOS SPS IP Netzwerk SoA over OPC UA ERP MES Netzwerk Palettenwechsler Quelle: Heller smart controller Kühlschmiersystem DFKI-IFS

12 SOA SPS Anbindung an IT Welt Dienst ERP MES dienstebasierte Prozesssteuerung Dienst Dienste Dienst Dienst SOA SPS/NC Dienst Maschinen Signale klassische signalbasierte Feldebene Sensoren/ Aktoren DFKI-IFS

13 Heutige Kommunikationsstruktur in der Fabrik Ethernet KPI WLAN IP ERP Ebene Enterprise Management Profinet control room IP xx.x MES Ebene Supervisory Control Steuerungsebene SPS, NC ASi Klemme NA2/57 37 UMTS UMTS Energie Feldebene Sensoren/Aktoren Prozesse Logistik Instandhaltung Fertigung DFKI-IFS

14 Vertikale Integration in konvergenten Netzwerken Ethernet KPI WLAN IP ERP Ebene Enterprise Management IP Net Ethernet 37 IP IP IP IP IP UMTS Prozesse control room IP Standard xx.x Middleware e.g. OPC UA UMTS Vertikale Integration Logistik Instandhaltung Fertigung MES Ebene Control Center Steuerungsebene SPS, NC power Feldebene Sensoren/Aktoren DFKI-IFS

15 Zusammenfassend R Resource and Energy model Service model Communication model Product model eine eindeutige Identität haben (von Geburt) IP V6 Zukünftige Produkte müssen [2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344] in weltweite Netzwerke eingebunden sind CAD model durch Modelle beschrieben werden eine semantische Notation haben <span class= "latitude">let format VEC</span> als abstrakte Objekte behandelt werden, die jederzeit lokalisierbar sind DFKI-IFS

16 Paradigmenwechsel im Engineering Knöpfen, Schaltern und Fenstern von ALARM 81 Programmcode IF $B5 EQ #0A THEN GOTO Transistoren, Gatter, Platinen Konstruktionen In den 80ern Elektrotechnik Software engineering Useware objekten und Bediensystemen engineering <comm_obj>:alarm In den 00ern Maschinenbau Modellierung von Interaktions zu Modellierung von Objekten und Systemen Modellierung von Objekten und Systemen VHDL ARCHITECTURE xx67 OF nor_gate IS BEGIN y <= a NOR b; END xx67; <action> Modellierung mechatronischer Objekte und Systeme Kennzeichnende Veränderungen Abstraktion In den 90ern Kapselung Modellbildung Standardisierung UML DFKI-IFS

17 IKT Treiber der 4. industriellen Revolution Informatik Informations und Kommunikationstechnik IND 4.0 E Technik Automatisierungstechnik IND 3.0 Planung Maschinenbau Inbetriebnahme Betrieb Instandhaltung IND 1.0/2.0 DFKI-IFS

18 die Smartfactory KL E Wegbereiter der 4. industriellen Revolution DFKI-IFS

19 Technologie Initiative SmartFactory KL Mitglieder: Kaiserslautern Sponsoren: DFKI-IFS

20 Blick in die Smartfactory continuous flow process colored soap production discrete handling process bottling, handling, labeling, QC, packaging Live Webcam: DFKI-IFS

21 Blick in die Smartfactory assembly process Key finder production augmented reality Information, maintenance and control DFKI-IFS

22 VIELEN DANK DFKI-IFS