Stuttgart – Cyber-Physische Produktionssysteme (CPPS) ermöglichen der Industrie, in Zukunft deutlich flexibler und effizienter zu produzieren. Die Systeme bestehen aus intelligenten Maschinen, Lagersystemen und Betriebsmitteln, die Informationen austauschen, Aktionen auslösen und sich gegenseitig steuern können. Noch fehlt für CPPS jedoch eine wichtige Grundlage: eine durchgängige Informations- und Kommunikationsinfrastruktur, die das gesamte System vernetzt und mehrere CPPS miteinander verbinden kann – auch über Unternehmensgrenzen hinweg. Ein Forschungsteam hat sich zum Ziel gesetzt, diese Infrastruktur zu entwickeln. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Projekt CoCoS (Context-Aware Connectivity and Service Infrastructure for Cyber-Physical Production Systems) hat Anfang dieses Jahres begonnen und wird bis zum Jahresende 2016 laufen.
Abkehr von der Automatisierungspyramide
Heutige Produktionssysteme sind hierarchisch organisiert. Entsprechend der klassischen Automatisierungspyramide ist jeder Prozess einer Ebene zugeordnet. Jede Ebene hat ihre eigene Aufgabe und oft auch ihre eigene Kommunikationstechnologie, was zu Datenbrüchen führt. Änderungen im Fertigungsablauf, insbesondere an den Schnittstellen, sind deshalb umständlich, zeitintensiv und damit teuer. Im Gegensatz dazu können CPPS prompt auf einen geänderten Bedarf reagieren. Alle produktionstechnischen Prozesse sind eng mit den betriebswirtschaftlichen Prozessen verknüpft. Sie lassen sich so flexibel steuern und anpassen. Ressourcen werden optimal genutzt. CPPS brauchen keine hierarchische, sondern eine kooperative Netzwerkarchitektur. Sie soll zum einen das gesamte CPPS, einschließlich aller Sensoren und Aktuatoren, vernetzen. Zum anderen soll sie mehrere CPPS verbinden und auch Insellösungen integrieren können. Das ermöglicht Unternehmen den gesamten Produktionsablauf, vom Management bis zur Logistik, einheitlich und standortübergreifend zu steuern.
Vernetzungs- und Diensteplattform
Die Forscher des CoCoS-Projekts arbeiten mit einem sogenannten Multilayer-Ansatz. Sie wollen die einzelnen Komponenten der Produktion mit einer einheitlichen Software in das Gesamtsystem einbinden. Damit lösen sie die bisherigen Ebenen auf und schaffen eine flexible Struktur. Die CPPS-Landschaft basiert auf zwei Plattformen. Die Vernetzungsplattform bestimmt die Art und Weise, wie die Fertigungskomponenten sowie eingebettete Sensoren und Aktuatoren miteinander kommunizieren. Sie ist skalierbar und somit einfach erweiterbar. Die Diensteplattform baut auf der Vernetzungsplattform auf und umfasst die Software, die das gesamte modulare System steuert. Dazu gehören beispielsweise intelligente Applikationen wie Software-Agenten, Wissensdatenbanken und Business-Apps. Diese Struktur fördert die Entwicklung neuer elektronischer Dienste und macht moderne Fabriken autonomer. Verschiedene CPPS werden über Cloud-Computing integriert und gekoppelt.
Forschung im Verbund
An CoCoS arbeitet ein Konsortium bestehend aus Industrieunternehmen und akademischen Partnern. Die Robert Bosch GmbH in Stuttgart leitet das Projekt. Weitere Partner sind das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH in Kaiserslautern, die DMG Electronics GmbH in Pfronten, die Technische Universität Berlin und die trustsec IT-Solutions GmbH in Stuttgart sowie die XETICS GmbH in Stuttgart. Um die Leistungsfähigkeit der neuen Plattformphilosophie zu belegen, bauen drei der Partner – Bosch, DFKI und DMG – jeweils einen CPPS-Demonstrator auf. Die einzelnen Demonstratoren werden miteinander gekoppelt und evaluiert.
Beitrag zur Industrie 4.0
Die Forschungsergebnisse von CoCoS lassen sich überall dort anwenden, wo die Produktion mehrere Schritte umfasst – von der Anlieferung des Rohmaterials über die Fertigung von Komponenten bis zum fertigen Produkt. Dabei spielt es keine Rolle, ob sich die Produktionsschritte in unterschiedlichen Unternehmen oder an verschiedenen Standorten eines Unternehmens befinden. CoCoS leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Einführung von CPPS, die wiederum den Kern intelligenter Fabriken – Smart Factories – bilden. Die heimische Industrie kann die Strukturen und Funktionen des Internets der Dinge und Dienste nutzen, um intelligente, flexible Produktionssysteme aufzubauen. Sie wird damit zum Vorreiter der sogenannten vierten industriellen Revolution (Industrie 4.0). Deutschland als Produktionsstandort und weltweit führender Fabrikausrüster kann sich somit einen deutlichen Wettbewerbsvorteil verschaffen. CoCoS ist Teil des Technologieprogramms „Autonomik für Industrie 4.0“. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Projekt aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages mit rund 2,4 Millionen Euro.
Hintergrund im Internet:
Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“
Die Beteiligten:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Robert Bosch GmbH
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH
DMG Electronics GmbH
Technische Universität Berlin
trustsec IT-Solutions GmbH
XETICS GmbH
Projekt-Website (im Aufbau):
www.CoCoS-Project.de
Über Bosch
Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen mit weltweit rund 375 000 Mitarbeitern (Stand: 31.12.2015). Sie erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2015 einen Umsatz von 70,6 Milliarden Euro. Die Aktivitäten gliedern sich in die vier Unternehmensbereiche Mobility Solutions, Industrial Technology, Consumer Goods sowie Energy and Building Technology. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre rund 440 Tochter- und Regionalgesellschaften in rund 60 Ländern. Inklusive Handels- und Dienstleistungspartnern erstreckt sich der weltweite Fertigungs- und Vertriebsverbund von Bosch über rund 150 Länder. Basis für künftiges Wachstum ist die Innovationskraft des Unternehmens. Bosch beschäftigt weltweit 55 800 Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung an 118 Standorten. Strategisches Ziel der Bosch-Gruppe sind Lösungen für das vernetzte Leben. Mit innovativen und begeisternden Produkten und Dienstleistungen verbessert Bosch weltweit die Lebensqualität der Menschen. Bosch bietet „Technik fürs Leben“.
Das Unternehmen wurde 1886 als „Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik“ von Robert Bosch (1861–1942) in Stuttgart gegründet. Die gesellschaftsrechtliche Struktur der Robert Bosch GmbH sichert die unternehmerische Selbstständigkeit der Bosch-Gruppe. Sie ermöglicht dem Unternehmen langfristig zu planen und in bedeutende Vorleistungen für die Zukunft zu investieren. Die Kapitalanteile der Robert Bosch GmbH liegen zu 92 Prozent bei der gemeinnützigen Robert Bosch Stiftung GmbH. Die Stimmrechte hält mehrheitlich die Robert Bosch Industrietreuhand KG; sie übt die unternehmerische Gesellschafterfunktion aus. Die übrigen Anteile liegen bei der Familie Bosch und der Robert Bosch GmbH.
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