Offene M2M-Standards

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Die Sprache unserer Revolution

XtravaganT

Von Benno Leßner, OSBF/MittelstandsWiki

Dampfmaschine und Wasserkraft kennzeichnen die erste industrielle Revolution. Mit der Fließbandarbeit läutete Henry Ford die zweite Phase ein. Sie hielt bis zum Vormarsch der Digitalisierung an. Heute steht die Industrie vor der nächsten Schwelle, an der Internet und Produktionswelt immer enger zu einem Internet der Dinge und der Dienste zusammenwachsen. Standardisierung ist dabei der Schlüssel zum Erfolg.

Die vierte industrielle Revolution rückt stark individualisierte Produkte in den Fokus, hergestellt in hochflexiblen Produktionslinien. Möglich werden sie durch sogenannte cyber-physische Systeme: mechanisch-elektrische Maschinen sowie Informations- und Kommunikationstechnologie im Verbund. Über eine Dateninfrastruktur kommunizieren die Komponenten der Fertigung miteinander und tauschen Informationen über Kapazitäten, Abläufe und Prozesse aus.

Dabei kann der in der Industrie bisher dominierende, aber nicht standardisierte Feldbus durch den Einsatz des Internet Protocols (IP) ersetzt werden. Prof. Wolfgang Wahlster von der Universität des Saarlandes, außerdem technisch-wissenschaftlicher Leiter des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI,) gilt als einer der Väter von Industrie 4.0 in Deutschland. Er betonte auf dem Technology-Review-Innovationskongress 2013 in Berlin (Leitthema: „Industrie 4.0“), wie wichtig es sei, bei Standards schnell aktiv zu werden: Es gehe darum den globalen Vorsprung zu sichern, den sich Deutschland bisher durch herausragende Ingenieurskunst erarbeitet hat. Denn erst eine standardisierte Dateninfrastruktur ermöglicht eine interoperable und plattformneutrale M2M-Kommunikation.

Gerade Open Source kann bei den Standards der richtige Türöffner sein, um in Sichtbarkeit und Offenheit entscheidend an Geschwindigkeit zu gewinnen.

Funktionsmodule für die Fertigung

Ein einfaches, aber beeindruckendes Beispiel aus der M2M-Kommunikation verdeutlicht dies: die Siftables. Diese Bauklötze, die miteinander kommunizieren, zeigen Zahlen an, und durch ihre Verknüpfung mit Operatoren entstehen mathematische Gleichungen. Für eine korrekte Lösung müssen sowohl die momentane Position jedes Bausteins als auch die Eigeninformation sowie sämtliche Rechenregeln bekannt sein. Jede Veränderung registriert das System unmittelbar und stellt das neue Ergebnis sofort richtig dar.

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Schwarz auf Weiß
Dieser Beitrag erschien zuerst in unserem Magazin zum Open Up Camp 2014. Einen Überblick mit Download-Links zu sämtlichen Einzelheften bekommen Sie online im Pressezentrum des MittelstandsWiki.

Überträgt man dieses Prinzip auf die Produktion, sind die Möglichkeiten für cyber-physische Systeme offensichtlich: Maschinen und Werkzeugteile werden zukünftig Informationen zur Geräteintegration sowie semantische Dienstbeschreibungen besitzen, sodass man sie mithilfe von Plug & Produce einfach in eine bestehende Produktion einstöpseln kann, worauf sie unmittelbar für die Fertigung zur Verfügung stehen.

Eine Prozesslinie pro Produkt

Schließlich werden auch die Produkte selbst intelligent und zu aktiven Systemkomponenten im Produktionsprozess. So können Produkte mit Sensoren bzw. Aktuatoren ausgestattet sein und dadurch ihren Zustand bzw. Fertigungsgrad selbstständig erkennen.

Ein intelligentes Produkt entscheidet dann autonom, welcher Prozessschritt an der Reihe ist, und teilt dies der Maschine mit. Das Werkstück sucht sich den jeweils passenden Produktionsdienst und verlangt z.B. „Lackiere mich blau“ oder „Lackiere mich rot“. So lässt sich eine hohe Flexibilität in der Fertigung erreichen (One Piece Flow), die es erlaubt, maßgeschneiderte Produkte zu konkurrenzfähigen Preisen anzubieten.

Fazit: Virenschutz für den Maschinenbau

Das Internet der Dinge (Internet of Things) spielt hier die entscheidende Rolle, da es über die Intelligenz und Vernetzung von Produkten, Maschinen, Prozessen und Materialien entscheidet. Ergänzt wird es vom Internet der Dienste, das Interoperabilität ermöglicht, Produkte als aktive Systemkomponenten behandelt und Smart Services bereitstellt.

Das heißt aber auch, dass kommunizierende Dinge, Komponenten, Werkstücke und Dienste angreifbar werden. Die Gewährleistung aller Sicherheitsanforderungen ist daher kritisch für den Erfolg.

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