Sicheres »Plug and work« in Fabriken Fraunhofer IOSB initiiert Industrie-4.0-Großprojekt

Um schnelle und sichere Inbetriebnahme von Maschinen, Anlagen und deren Komponenten in der Industrie 4.0 geht es im vor kurzem gestarteten Forschungsprojekt »SecurePLUGandWORK«.

Mit 6 Mio. Euro Gesamtvolumen ist das Projekt laut dem beteiligten Fraunhofer IOSB eines der größten des Bundesforschungsministeriums im Zusammenhang mit der vierten industriellen Revolution.

Eine der Grundideen cyber-physischer Produktionssysteme ist, dass sich Maschinen und Anlagen oder einzelne Komponenten, etwa Spindeln, Greifer und andere Feldgeräte, selbstständig mittels Selbstkonfigurations-Mechanismen in die Produktion integrieren, ohne dass ein Ingenieur oder Software-Entwickler eingreift. Das Fraunhofer IOSB (Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung) bezeichnet dieses Prinzip als »PLUGandWORK«.

Im Rahmen von »SecurePLUGandWORK« erarbeiten zehn Projektpartner aus Wirtschaft und Wissenschaft eine durchgängige und sichere »PLUGandWORK«-Lösung für Fabriken, über die Ebenen der klassischen Automatisierungspyramide hinweg. »Wenn neue Komponenten oder Maschinen in das Produktionssystem eingebracht werden oder Änderungen erfolgen, sollen alle nötigen Software-Bausteine und -Systeme von der Feldebene bis zur MES-Ebene mit möglichst wenig manuellem Konfigurationsaufwand aktualisiert werden«, erläutert Olaf Sauer vom Fraunhofer IOSB das Ziel von »SecurePLUGandWORK«.

Für Einzelmaschinen und große verkettete Anlagen entwickeln die Projektpartner die gleichen Mechanismen: Komponenten werden ohne Engineering-Aufwand eingeklinkt. Dies gelingt, weil gemeinsame Komponenten- und Anlagenmodelle sowie eine gemeinsame, standardisierte Beschreibungssprache genutzt werden. »Das Projekt 'SecurePLUGandWORK‘ ist eine perfekte Ergänzung unserer Arbeiten im Spitzencluster 'Intelligente Technische Systeme it’s OWL‘, weil wir uns nun der bisher nicht adressierten Herausforderung der IT-Sicherheit widmen können«, erklärt Prof. Jürgen Jasperneite, Leiter des Fraunhofer-Anwendungszentrums IOSB-INA. »Werden Maschinenkomponenten unbefugt in eine Produktionsanlage eingefügt, kann es zu Stillständen und gefährlichen Fehlfunktionen der Maschine, aber auch zu unautorisierter Datennutzung oder Manipulation kommen. Aktuelle Produktionsanlagen haben noch keinen ausreichenden Schutz dagegen.« Die entwickelten Lösungen werden deshalb anhand konkreter anwendungsorientierter Demonstratoren den Industriepartnern präsentiert.

Um der Datensicherheit willen erhält jede Komponente ein eigenes Zertifikat, und die Übermittlung der Daten wird verschlüsselt. Damit ist auch gesichert, dass nur authentifizierte Bauteile als Ersatzteile eingebaut werden können und nicht Plagiate ungekannter Billiganbieter.

Ziel des Projekts sind industrietaugliche Beschreibungsmittel, Verfahren und Methoden zur sicheren Autokonfiguration auf Basis existierender Standards. Genutzt werden soll die Autokonfiguration für neue Maschinen, Anlagen und ihre Komponenten sowie für Änderungen daran. Die Projektpartner werden die Ergebnisse in die nationale und internationale Standardisierung einbringen. Als konkrete Ergebnisse des Projekts sind Demonstratoren geplant, anhand derer die »SecurePLUGandWORK«-Mechanismen präsentiert werden.