Datenintegration und Konnektivität

Echtzeitkommunikation mit Ethernet TSN

Der Demonstrator "Echtzeitkommunikation mit Ethernet TSN" zeigt die technischen Möglichkeiten des in der Entwicklung befindlichen Kommunikationsstandards Ethernet TSN. TSN steht für Time Sensitve Networks und ist eine Initiative der IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) mit dem Ziel Standard-Ethernet um Eigenschaften wie Echtzeitfähigkeit zu erweitern. TSN ist damit eine wichtige Technologie, um die für Industrie 4.0-Anwendungen notwendige durchgängige, flexible, sichere und leistungsfähige Vernetzung, auch als IIoT (Industrial Internet of Things) bezeichnet, zu realisieren. Der Demonstrator zeigt wie eine Anwendung mit der Anforderung an funktionale Sicherheit (Safety) von Ethernet TSN-Technologie profitiert und auf welche weise Protokolle wie PROFINET und OPC UA sowie weitere betriebskritische Daten wie z.B. Videostreams in einem Netzwerk konvergent mit QoS-Garantien übertragen werden können."

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Kontakt:
Sebastian Schriegel, M.Sc.
Fraunhofer IOSB-INA
Institutsteil für industrielle Automation
Langenbruch 6 | D-32657 Lemgo

 

Hochperformante, sichere Funktechnologien und deren Systemintegration in zukünftige industrielle Closed-Loop‐Automatisierungslösungen

Zukünftige Industrieanlagen zeichnen sich durch eine komplexe Ad-Hoc-Vernetzung von Sensoren und Aktoren, Maschinen, sowie Steuer- und Regeleinheiten aus. Funkkommunikation ist längst als Problemlöser für diese Vernetzung in der industriellen Automation identifiziert worden. Allerdings erfüllen derzeitige Funklösungen wie ZigBee, Bluetooth, WirelessHart oder WLAN nicht die hohen Anforderungen an Echtzeitfähigkeit und Determinismus zur Anwendung in hochdynamischen regelungstechnischen Anwendungen.

Kontakt:
Prof. Dr. Uwe Meier

Institut für Industrielle Informationstechnik der Hochschule OWL
Langenbruch 6 | D-32657 Lemgo

 

I4.0 Cybersecurity - PKI-basierte Bedienerauthentifikation

PKI-basierte BedienerauthentifikationDer Demonstrator zeigt, wie eine sichere Nutzung mobiler Endgeräte (Tablets, Smartphones) in eine OPC UA-basierte Infrastruktur integriert werden kann. Ein Zugriff auf Daten und Funktionen einer Anlage werden hierbei erst nach einer starken, PKI-basierten Authentifikation des jeweiligen Bedieners freigeschaltet. Zur Implementierung einer Zwei-Faktor-Authentifizierung kommen im Demonstrator SmartCards zum Einsatz. Auf diese wird von den mobilen Endgeräten für den Authentifizierungsvorgang per NFC zugegriffen. Mit dieser Lösung lassen sich bedienerspezifische Zugriffsrechte realisieren. Zudem müssen keine besonderen sicherheitsrelevanten Anforderungen an die mobilen Endgeräte gestellt werden. Diese können sogar zwischen unterschiedlichen Bedienern ausgetauscht werden, da sich die für den Authentifizierungsvorgang benötigten privaten Schlüssel nur auf den SmartCards befinden.

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Für den Fall, dass auch die privaten Schlüssel von embedded OPC-UA Servern eines besonderen Schutzes bedürfen, bietet sich die Nutzung eines Trusted Plattform Moduls (TPM) an, welches die sichere Erzeugung, Speicherung und Nutzung kryptografischer Schlüssel ermöglicht.

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Heiss
Institut für Industrielle Informationstechnik der Hochschule OWL
Langenbruch 6 | 32657 Lemgo

 

Industrie 4.0-Verwaltungsschale

Interoperabilität ist eine Grundvoraussetzung für Industrie 4.0. Industrie 4.0-Komponenten sollen standardisiert interagieren, um z. B. Aufwände für Engineering, Produktionsplanung und Wartung zu reduzieren. Die Verwaltungsschale ist die standardisierte Schnittstelle einer Industrie 4.0-Komponente. Hierbei beinhaltet die Industrie 4.0-Kommunikation insbesondere auch die semantische Interoperabilität von eingesetzten Informationsmodellen.

Kontakt:
Florian Pethig, M.Sc.
Fraunhofer IOSB-INA
Institutsteil für industrielle Automation
Langenbruch 6 | D-32657 Lemgo

 

Industrielles Internet

An einer Remote Control-Applikation wird der Mehrwert von der Technologie Software Defined Networking (SDN) für das Industrielle Internet demonstriert. Die Remote Control-Applikation ist eine taktile Mensch Computer Interaktion, die eine hohe QoS-Anforderung (niedrige Latenz, niedriger Jitter) an die Kommunikationsverbindung stellt. Die Kommunikationslösung besteht aus SDN-Switches und einem SDN-Controller. Als SDN-Controller wird eine open source Software eingesetzt, welche die Konfiguration und Steuerung der Netzwerk Infrastruktur vornimmt. Der SDN-Controller berechnet Kommunikationspfade, notwendige Ressourcen (Bandbreiten, Speicher) und Ressourcenallokationsmechanismen (Priorisierung, TDMA-Verfahren) und konfiguriert die Switches entsprechend.

Kontakt:
Prof. Dr. Jürgen Jasperneite
Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial Automation (IOSB-INA)
Institut für Industrielle Informationstechnik der Hochschule OWL
Langenbruch 6 | D-32657 Lemgo

 

Smart Factory Web

Die Technologie: Vernetzte Fabriken

Zusammen mit dem Korea Electronics Technology Institute (KETI) als Projektpartner hat das Fraunhofer IOSB ein vom koreanischen Ministerium für Handel, Industrie und Energie (MOTIE) finanziertes Projekt ins Leben gerufen. Basierend auf dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) und Standards wie OPC UA und AutomationML werden Architekturen und Technologien für ein Netz verteilter Smart Factories realisiert und evaluiert. Das Smart Factory Web zielt darauf ab, ein Netzwerk intelligenter Fabriken mit flexibler Anpassung der Produktionskapazitäten und der gemeinsamen Nutzung von Ressourcen zu bilden, um die Auftragsabwicklung zu verbessern.