Intelligente Inbetriebnahme von Maschinen und verketteten Anlagen (SecurePLUGandWORK)

Problemstellung
Eine der Grundideen Cyber-Physischer Systeme in der Produktion ist es, dass sich einzelne Komponenten, wie z.B. Spindeln, Kugelgewindetriebe oder Feldgeräte, sowie Maschinen und Anlagen, selbständig unter Nutzung von Mechanismen der Selbstkonfiguration in die Produktion integrieren, ohne dass ein Ingenieur oder Softwareentwickler eingreift. Dieses Prinzip wird als „plug-and-work“ bezeichnet. Flexibilität bezogen auf die „mechanischen“ Bestandteile einer Fabrik, z. B. durch standardisierte Steckverbindungen, existiert bereits. Die informationstechnischen Schnittstellen jedoch, wie z. B. Konfigurationsroutinen und Kommunikationsprotokolle, erfüllen bislang nicht die Anforderungen an Sicherheit, Verfügbarkeit und Echtzeitfähigkeit in der Produktion. Die Sicherheit in Form von Security muss dabei integriert betrachtet werden, um Know-how zu schützen und das Eindringen Unbefugter in das Firmennetz zu verhindern.

Projektziele
Daher werden im Forschungsprojekt SecurePLUGandWORK durchgängige und sichere „plug-and-work“-Lösungen für die Produktion, übergreifend über die Ebenen der klassischen Automatisierungstechnik, entwickelt. Komponenten, Maschinen und verkettete Anlagen sollen sich selbst mit ihren Fähigkeiten, z.B. steuerungsrelevanten Datenpunkten bis hin zu Parametern für den Fertigungsprozess, beschreiben. Diese Beschreibung muss so allgemeingültig sein, d.h. basierend auf neuen Standards, dass jeder befugte Kommunikationspartner im Produktionssystem die Bedeutung dieser bereitgestellten Selbstbeschreibung korrekt interpretieren und sich daran anpassen kann.

Vorgehensweise
Dafür werden in einem ersten Schritt die Spezifikationen für die zu entwickelnden plug-and-work-Mechanismen, z. B. Standards und IT-Werkzeuge, auf der Ebene von Komponenten und Einzelmaschinen sowie der Gesamtanlagen und überlagerter produktionsnaher IT-Systeme definiert. Dazu ist es notwendig, eine gemeinsame Sprache zu definieren und eine angepasste Sicherheitsstrategie zu entwickeln. Die Einzellösungen werden dabei iterativ erarbeitet und in das Produktionsumfeld integriert. Die Ergebnisse werden prototypisch implementiert und auf ihre Wirkungen validiert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Ergebnisse des Projekts sind Protokolle, Verfahren und Methoden zur sicheren Selbstkonfiguration basierend auf industriellen Standards. Bei erfolgreicher Umsetzung können die Inbetriebnahmezeiten und manuelle Konfigurationsarbeiten bei Einzelmaschinen um bis zu 20 v. H. und bei verketteten Anlagen und deren Anbindung an überlagerte IT bis zu 70 v.H. reduziert werden. Die Partner bringen die Ergebnisse branchenübergreifend in die nationale und internationale Standardisierung ein.

• August Steinmeyer GmbH & Co. KG
• cbb-software GmbH
• Franz Kessler GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Karlsruher Institut für Technologie (Universitätsaufgabe)
• MAG IAS GmbH
• MOC-Danner Gesellschaft mit beschränkter Haftung
• ROMAI Robert Maier GmbH
• Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik
• WIBU-SYSTEMS Aktiengesellschaft