Industrie 4.0: Sichere Plug and Work-Lösung für die Fabrik

Fraunhofer IOSB Industrie 4.0: Sichere Plug and Work-Lösung für die Fabrik

04.02.2014Redakteur: Sariana Kunze

In Industrie 4.0 wird investiert: Mit sechs Mio. Euro Gesamtvolumen ist das jetzt gestartete Projekt „SecurePLUGandWORK“ unter Beteiligung des Fraunhofer IOSB eines der größten Forschungsprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Bereich der Industrie 4.0. Schwerpunkte sind die schnelle und sichere Inbetriebnahme von Produktionsanlagen in der Fabrik.

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Fraunhofer Institut für Informations- und Daten- verarbeitung IITB

USB-Mechanismen für die Fabrik schnell, sicher, einfach
(Fraunhofer Anwendungszentrum Industrial Automation IOSB-INA)

Produktionssysteme müssen dynamisch reagieren können, weil Kunden neue Anforderungen haben, neue oder veränderte Produkte hergestellt werden oder Maschinen oder Software in der Produktion umgebaut werden. Wandlungsfähigkeit bezogen auf den mechanischen Aufbau einer Fabrik, z.B. durch standardisierte Steckverbindungen modularer Maschinen, existiert heute vielfach. Eine standardisierte USB-ähnliche Schnittstelle bezogen auf die Software-Anteile einer Fabrik gibt es heute jedoch noch nicht, weil die Anforderungen in der Produktion an Sicherheit, Verfügbarkeit und Echtzeitfähigkeit höher sind als in der Bürowelt. Informations- und Daten-Sicherheit muss integriert betrachtet werden, um Know-how zu schützen und das Eindringen Unbefugter zu Spionage- oder Sabotagezwecken in das Fabriknetz zu verhindern.

Es ist eine der Grundideen Cyber-physischer Produktionssysteme, dass sich Maschinen- und Anlagen oder einzelne Komponenten, z.B. Spindeln, Greifer oder andere Feldgeräte, selbständig unter Nutzung von Mechanismen der Selbstkonfiguration in die Produktion integrieren, ohne dass ein Ingenieur oder Softwareentwickler eingreift. Dieses Prinzip wird als Plug and Workbezeichnet.

Plug and Work über alle Ebenen der klassischen Automatisierungspyramide

In dem jetzt gestarteten Industrie 4.0-Projekt "SecurePLUG and WORK" erarbeiten zehn Projektpartner aus Wirtschaft und Wissenschaft von Lübeck bis zum Bodensee eine durchgängige und sichere Plug and Work-Lösung in der Fabrik, übergreifend über die Ebenen der klassischen Automatisierungspyramide. „Wenn neue Komponenten oder Maschinen in das Produktionssystem eingebracht werden oder Änderungen an ihnen erfolgen, sollen alle erforderlichen Softwarebausteine und -systeme von der Feldebene bis zur MES-Ebene mit möglichst geringen manuellen Konfigurationsarbeiten aktualisiert werden“, erklärt Olaf Sauer vom Fraunhofer IOSB das Ziel von „SecurePLUGandWORK“.

In der Industrie 4.0 sind Produktionsanlagen flexibel und anpassungsfähig. Sie erkennen Änderungen in der Fabrik automatisch und stellen sich mit ihren Fertigungsprozessen und ihrer Softwareanbindung selbständig darauf ein. Maschinen und ihre Bauteile ‚kennen‘ ihre Fähigkeiten und ‚wissen‘, in welche Anlagen sie eingebaut werden können. Gegebenenfalls ändern sie Konfigurationseinstellungen selbständig, um sich an die Fertigungsaufgabe und auch an die Anlage, in die sie eingebaut werden, anpassen zu können. Tatsächlich existieren heute auf jeder Ebene der Fabrik diverse heterogene Softwaresysteme mit meist proprietären Schnittstellen, die bei jeder Änderung manuell angepasst oder umprogrammiert werden müssen. Sie sind damit aufwändig und fehleranfällig. Softwareänderungen ergeben sich beispielsweise

aufgrund von eingebetteter Software in Feldgeräten, die über den Feldbus verbunden sind, z.B. in Sensoren, Aktoren, Antrieben, Ventilen, etc.,

an der steuernden Software von Maschinen und Anlagen, z.B. speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen),

an der Informationstechnik, die den unmittelbaren Anlagensteuerungen überlagert ist (Manufacturing Execution Systeme - MES).

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