Cyber-Physische Systeme

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Cyber-Physische Systeme

 

„Cyber-physische Systeme (CPS) sind gekennzeichnet durch eine Verknüpfung von realen (physischen) Objekten und Prozessen mit informationsverarbeitenden (virtuellen) Objekten und Prozessen über offene, teilweise globale und jederzeit miteinander verbundene Informationsnetze.“ [Aca12]

Seit den 1970er-Jahren können informationsverarbeitende Komponenten mit physischen Objekten in der Automatisierungstechnik mit einander kommunizieren (eingebettete Systeme bzw. Embedded Systems). Eine Vernetzung dieser Teilsysteme ist aktuell in der Automation Stand der Technik. Dazu kommt nun die Einführung von CPS, welche es ermöglichen, Informationen aus den vernetzten Teilsystemen über offene und globale Informationsnetze (bspw. das Internet) zu verbreiten bzw. bereitzustellen.

Bedeutender Vorteil der dadurch entsteht ist, dass verfügbare Daten, Informationen oder Dienste aus dem Gesamtsystem den Teilsystemen zu jeden Zeitpunkt und an einer beliebigen Stelle bereitgestellt und verwendet werden können. Die Komplexität die aus solchen Systemen hervorgeht, wird durch eine integrierte lokale Intelligenz und der Fähigkeit adaptiv auf sich wechselnde Umgebungsbedingungen zu reagieren von den CPS aufgefangen. Dies ermöglicht dem Bediener der Systeme eine schnellere und einfachere Bedienung der Systeme obwohl die Komplexität des Gesamtsystems permanent steigt [VDI13].

Allgemein können verschiedene Anforderungen an CPS gestellt werden. Zum einen müssen sie sich selbst und dazugehörige Komponenten identifizieren. Weiter soll das System in der Lage sein anfallende Daten und/oder Informationen intelligent zu verarbeiten und entsprechend zu sichern. Die so gewonnen Daten müssen einen Interaktion sowie eine Kommunikation innerhalb der heterogenen CPS-Netze gewährleisten. Allgemein kann man Cyber-Physische Systeme aus zwei verschiedenen Blickwinkeln betrachten. Zum einen die IT-Sicht, bei welcher die Informationen im Fokus sind. Hierbei werden gewonnen Information intelligent an Aktoren, mechanische Komponenten oder an Softwaresysteme weitergeleitet und verarbeitet. Aus der Sicht von Ingenieuren, stehen die Sensorik bzw. Aktorik sowie die Embedded Systems im Fokus, da dies die Schnittstellen zwischen den mechanischen Komponenten wie Anlagen und den Informationen sind. (s. Abb. X)

Cyber-Physische Produktion Systems (CPPS)

Betrachtet man nun die Stufe der Produktionsanlagen, die sich adaptiv anpassen sollen sowie sich selbst konfigurieren und sich teilweise selbstorganisieren sollen, befindet man sich auf der Ebene der Cyber-Physischen Produktionssysteme. Durch die Umsetzung des CPPS-Gedanken ist es möglich, kostengünstiger und effizienter zu produzieren. Durch diese Veränderung ist es wichtig, dass der Bediener die für ihn relevanten Informationen in geeigneter Form dargestellt bekommt, so dass er obwohl der gestiegenen Komplexität richtige Entscheidungen treffen kann, um so die neuen Möglichkeiten optimal zu nutzen. [VDI13]

Quellen

[Aca12] Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems, Acatech 2012
[VDI13] VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik, Thesen und Handlungsfelder – Cyber-Physical Systems: Chancen und Nutzen aus Sicht der Automation, April 2013
 

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