Resilienzprojekt "RePro"
Resiliente Kommunikationssysteme fĂŒr sichere und flexible Produktionssysteme
Motivation
Im Projekt Resiliente Kommunikationssysteme fĂŒr sichere und flexible Produktionssysteme (RePro) wird eine resiliente und leistungsstarke Netzwerk- und Datenverarbeitungsinfrastruktur fĂŒr automatisierte, flexible Produktionsumgebungen entwickelt.
Heutige Campusnetzwerke können bestimmte Anforderungen, wie etwa geringe Latenz, hohe ZuverlĂ€ssigkeit und schnelle DatenĂŒbertragung erfĂŒllen, indem sie die Netzwerkparameter gezielt anpassen. Jedoch werden die Optionen zur intelligenten Anpassung und Verarbeitung von Daten fĂŒr eine resiliente Kommunikation oftmals nicht vollstĂ€ndig ausgeschöpft. DemgegenĂŒber wird im Projekt RePro eine hybride Kommunikationssystemarchitektur entwickelt. Diese nutzt intelligente Steuerungsmechanismen, um die vorhandenen Netzressourcen effizient zu verwenden und sich an die anspruchsvollen Anforderungen von hochautomatisierten und flexiblen Produktionssystemen anzupassen.
Im Vordergrund stehen hierbei neben ökonomisch vorteilhaften auch ökologisch und sozial nachhaltige Zielstellungen. Zur Erzielung einer anwendungsspezifischen und bestmöglichen adaptiven Resilienz kann die Systemplattform auf Technologien zur intrinsischen als auch extrinsischen Resilienzerzeugung zurĂŒckgreifen.
Ziele und Vorgehen
Das Fördervorhaben adressiert die Förderrichtlinie âResilienz â WiderstandsfĂ€hige digitale Systemeâ im Forschungsprogramm fĂŒr Kommunikationssysteme âSouverĂ€n. Digital. Vernetzt.â. Dabei werden folgende Forschungsaspekte adressiert:
- Neue Architekturen fĂŒr resiliente Kommunikationssysteme, die die Resilienz von Grund auf im Design berĂŒcksichtigen, offene Schnittstellen bereitstellen, keine Insellösungen darstellen und die selbststĂ€ndige und schnelle Abstimmung zur Störungserkennung und -behebung ermöglichen unter GewĂ€hrleistung der Kommunikationssicherheit.
- Neue Technologien fĂŒr resiliente Kommunikationssysteme, die die notwendige DienstgĂŒte der Anwendungen garantieren, wie z. B. durch das intelligente und sichere Steuern von Datenströmen in resilienten Transportnetzen, durch Mehrantennentechnologie oder durch das Koexistenz- und Interferenzmanagement zwischen verschiedenen Teilsystemen bei resilienter (drahtloser) Kommunikation.
Im Vorhaben werden die Ausfallsicherheit und ZuverlÀssigkeit von Systemen (Ausfall- und Angriffssicherheit), die Nachhaltigkeit, FlexibilitÀt und ModularitÀt der Systeme sowie die potenziellen Einsparungen bei beispielsweise Lager- und Transportkosten untersucht.
Im Rahmen des Forschungsprojektes RePro werden zwei konkrete AnwendungsfÀlle genauer betrachtet. Im ersten Anwendungsfall liegt der Fokus auf einer resilienten Kommunikation in der Endmontage eines Automobilherstellers. Hierbei wird besonders die Kommunikation zwischen autonom fahrenden Fahrzeugen, fahrerlosen Transportsystemen (AGV), den Montage- und Fertigungsschritten in der Produktion sowie der Peripherie analysiert. Der zweite Anwendungsfall befasst sich mit der Kommunikation in innovativen, zirkulÀren Produktionsprozessen innerhalb flexibler und modularer Fertigungsumgebungen.
Beide AnwendungsfĂ€lle fĂŒhren zur Entwicklung einer EntscheidungsunterstĂŒtzung, um ein bedarfsgerechtes, widerstandsfĂ€higes Kommunikationssystem in Produktionsumgebungen zu implementieren. Die entstehende EntscheidungsunterstĂŒtzung soll den Nutzern ermöglichen, aus verschiedenen Standards (IEEE, 3GPP, …) und technologischen Varianten (5G, 6G, WiFi, LoRa, …) auswĂ€hlen zu können, um dadurch die Resilienz im entsprechenden Anwendungsfall zu steigern. Durch eine kontinuierliche Risikobewertung mit dynamischer Sicherheitskonfiguration erfolgt automatisch eine Bewertung der Sicherheit. Ein Beitrag zur Standardisierung der Systeme wird mit der Entwicklung eines Zertifizierungssystems geleistet.
Innovationen und Perspektiven
Die vierte industrielle Revolution eröffnete bereits groĂe Chancen die WettbewerbsfĂ€higkeit europĂ€ischer Produktionsstandorte im internationalen Vergleich langfristig zu erhalten. Der Kern der technologischen Revolution liegt hierbei in der horizontalen Vernetzung sowie vertikalen Integration technischer Systeme in Echtzeit. Kommunikationssysteme stellen darin eine der wichtigsten Grundbausteine der digitalen Transformation dar, deren LeistungsfĂ€higkeit in Wechselbeziehung zu nahezu allen ökonomischen, ökologischen und sozialen Zielkriterien von digitalisierten Produktionssystemen stehen. Die fortgeschrittene technische Durchdringung von Unternehmen bringt derweil neue Herausforderungen hervor, worin die Bereitstellung von resilienten Kommunikationssystemen eine bedeutende Rolle einnimmt. Das Projekt RePro adressiert entscheidende HĂŒrden, welche durch die Entwicklung resilienter Kommunikationssysteme und Netzwerktechnologien ĂŒberwunden und auf diese Weise die WettbewerbsfĂ€higkeit deutscher und europĂ€ischer Produktionsstandorte gestĂ€rkt werden können.
