Industrie 4.0 Software-Architekturen für Echtzeitkommunikation nötig

Grundvoraussetzung für die Realisierung von Industrie 4.0 sind Software-Architekturen, die Echtzeitkommunikation, Anomaliedetektion und auch die »Selbstheilung« der Software-basierten Produktionssysteme zulassen. Dies ist das zentrale Ergebnis eines Expertensymposiums, das jetzt in Berlin stattfand.

»Die zentralen Herausforderungen bei der Umsetzung von Industrie 4.0 liegen neben klassischen Anforderungen wie Skalierbarkeit, Erweiterbarkeit, Robustheit und Wartbarkeit der Systeme vorrangig in der Echtzeitkommunikation, Anomaliedetektion und Selbstheilungsfähigkeit der Kommunikationsprozesse in den cyber-physischen Produktionssystemen«, erläuterte Inessa Seifert, die innerhalb der Begleitforschung des Technologieprogramms »Autonomik für Industrie 4.0« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie für das Thema IT-Sicherheit zuständig ist. »Um die Visionen von flexibler und standortübergreifender Produktion umzusetzen, müssen die Industrie-4.0-Software-Architekturen offene und standardisierte Schnittstellen anbieten, wobei verlässliche und automatisierte IT-Sicherheitsmechanismen für die Kommunikation zwischen verschiedenen Standorten zum Einsatz kommen sollen.«

Wie eine solche Architektur aussehen kann, präsentierten auf dem Symposium »Software-Architekturen für die Industrie 4.0« einige der im Technologieprogramm geförderten Projekte: Die Ansätze reichen von der Vernetzung verschiedener Produktionsstätten unter Nutzung von Cloud-Plattformen bis hin zur Verwendung von bioinspirierten Kommunikations- und Optimierungsverfahren, die nach Vorbild eines Ameisenstaats bei Unterbrechungen in der Kommunikation selbstständig neue Pfade in den Produktionsprozessen finden. Eine weitere Herausforderung ist die absolut zuverlässige Interpretation der Bewegungen von Mitarbeitern, um eine gefahrlose Zusammenarbeit von Menschen und Industrierobotern zu ermöglichen.

Bisher herrscht bei der Entwicklung der Software-Architekturen ein heterogenes Bild in Bezug auf Techniken und Schnittstellen für unternehmensübergreifende Kommunikation vor. »Generelles Ziel muss es daher sein, die Komplexität der Architekturen zu reduzieren und Komponenten einheitlicher zu gestalten«, sagte Patrick Nickel von der Robert Bosch GmbH, Leiter des Förderprojekts »CoCoS«, in dem es um Plug-and-Play-Vernetzung in der Produktion geht.

Dabei müssen in der Entwicklung der Software-Architekturen nicht nur einfache und schnelle Wartbarkeit und Effizienz berücksichtigt werden, sondern vor allem auch die funktionale Sicherheit der hochkomplexen Systeme sichergestellt sein. »Je flexibler die Kommunikation zwischen den vernetzten Systemen und cyber-physischen Komponenten innerhalb der Architekturen, umso höher die Anforderungen an die IT-Sicherheit, die sich unmittelbar auf die funktionale Sicherheit der autonomen Systeme auswirkt«, führte Inessa Seifert aus. Das Bundeswirtschaftsministerium trägt mit der im November 2014 gestarteten Studie »IT-Sicherheit für die Industrie 4.0 – Produktion, Produkte, Dienste – von morgen im Zeichen globalisierter Wertschöpfungsketten« zur Erforschung bestehender Sicherheitsrisiken bei. Deren Ergebnisse sollen den Unternehmen helfen, den erhöhten Anforderungen zu begegnen.

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