Context-Aware Connectivity and Service Infrastructure for Cyber-Physical Production Systems (CoCoS)
IT-Infrastruktur für intelligente Fabriken Produktionsanlagen optimieren und vernetzen
  • Projekt CoCoS stärkt die deutsche Fertigungsindustrie
  • Entwicklung einer Infrastruktur für Cyber-Physische Produktionssysteme in Smart Factories
  • Flexible Kommunikation statt fester, hierarchischer Ebenen
Cyber-Physische Produktionssysteme (CPPS) ermöglichen der Industrie, in Zukunft deutlich flexibler und effizienter zu produzieren als bisher. Sie 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 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 recht 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 und zumeist teuer. Im Gegensatz dazu können CPPS prompt auf einen geänderten Bedarf reagieren. Alle produktionstechnischen Prozesse sind eng mit den betriebswirtschaftlichen Prozessen verknüpft, lassen sich 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 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. Zu ihren Eigenschaften gehören eine hohe (vertikale) Skalierbarkeit und eine gute Erweiterbarkeit. 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, dem sowohl Industrieunternehmen als auch akademische Partner angehören. 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, die trustsec IT-Solutions GmbH in Stuttgart und 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 befinden. CoCoS leistet 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 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.

CoCoS-System

Das Projektteam entwickelt eine durchgängige Informationsinfrastruktur für eine vernetzte Produktion in intelligenten Fabriken. Sie umfasst zwei Plattformen: die Vernetzungsplattform und die darauf aufbauende Diensteplattform. Die Infrastruktur ermöglicht Unternehmen, verschiedene Fertigungsschritte - zum Beispiel das Stanzen, Fräsen und Montieren von Werkstücken - mit einheitlich verbundenen Produktionsleitsystemen (MES) zu steuern. Eine solche Smart Factory ist flexibel erweiterbar. Verschiedene Produktionseinheiten werden über Cloud-Computing miteinander vernetzt.

Hintergrund im Internet:
Technologieprogramm "Autonomik für Industrie 4.0"
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

Journalistenkontakt:
René Ziegler,
Telefon: +49 711 811-7639

Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunter-nehmen und erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2013 nach vorläufigen Zahlen mit rund 281 000 Mitarbeitern einen Umsatz von 46,4 Milliarden Euro (Hinweis: Aufgrund veränderter gesetzlicher Konsolidierungsregularien sind die Kennzahlen für 2013 mit den früher ver-öffentlichten Kennzahlen für 2012 nur bedingt vergleichbar). Die Aktivitäten gliedern sich in die vier Unternehmensbereiche Kraftfahrzeugtechnik, Industrietechnik, Gebrauchsgüter sowie Energie- und Gebäudetechnik. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre rund 360 Tochter- und Regionalgesellschaften in rund 50 Ländern; inklusive Vertriebspartner ist Bosch in rund 150 Ländern vertreten. Dieser weltweite Entwicklungs-, Fertigungs- und Vertriebsverbund ist die Voraussetzung für weiteres Wachstum. Im Jahr 2013 meldete Bosch rund 5 000 Patente weltweit an. Ziel der Bosch-Gruppe ist es, mit ihren Produkten und Dienstleistungen die Lebensqualität der Menschen durch innovative, nutzbringende sowie begeisternde Lösungen zu verbessern und Technik fürs Leben weltweit anzubieten.

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.

Mehr Informationen unter http://twitter.com/BoschPresse
Verbundpartner:

Bosch


DFKI


DMG


trustsec


TUB


XETICS



Projektträger:

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)


BMWi-
Technologieprogramm:

AUTONOMIK für Industrie 4.0


BMWi