Resilienzprojekt "RePro"
Resiliente Kommunikationssysteme fĂźr sichere und flexible Produktionssysteme
Motivation
Im Projekt Resiliente Kommunikationssysteme fĂźr sichere und flexible Produktionssysteme (RePro) wird eine resiliente und leistungsstarke Netzwerk- und Datenverarbeitungsinfrastruktur fĂźr automatisierte, flexible Produktionsumgebungen entwickelt.
Heutige Campusnetzwerke kÜnnen bestimmte Anforderungen, wie etwa geringe Latenz, hohe Zuverlässigkeit und schnelle Datenßbertragung erfßllen, indem sie die Netzwerkparameter gezielt anpassen. Jedoch werden die Optionen zur intelligenten Anpassung und Verarbeitung von Daten fßr eine resiliente Kommunikation oftmals nicht vollständig ausgeschÜpft. Demgegenßber 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 Ăśkonomisch vorteilhaften auch Ăśkologisch und sozial nachhaltige Zielstellungen. Zur Erzielung einer anwendungsspezifischen und bestmĂśglichen adaptiven Resilienz kann die Systemplattform auf Technologien zur intrinsischen als auch extrinsischen Resilienzerzeugung zurĂźckgreifen.
Ziele und Vorgehen
Das FĂśrdervorhaben adressiert die FĂśrderrichtlinie âResilienz â Widerstandsfähige digitale Systemeâ im Forschungsprogramm fĂźr Kommunikationssysteme âSouverän. Digital. Vernetzt.â. Dabei werden folgende Forschungsaspekte adressiert:
- Neue Architekturen fßr resiliente Kommunikationssysteme, die die Resilienz von Grund auf im Design berßcksichtigen, offene Schnittstellen bereitstellen, keine InsellÜsungen darstellen und die selbstständige und schnelle Abstimmung zur StÜrungserkennung und -behebung ermÜglichen unter Gewährleistung der Kommunikationssicherheit.
- Neue Technologien fĂźr resiliente Kommunikationssysteme, die die notwendige DienstgĂźte der Anwendungen garantieren, wie z. B. durch das intelligente und sichere Steuern von DatenstrĂśmen in resilienten Transportnetzen, durch Mehrantennentechnologie oder durch das Koexistenz- und Interferenzmanagement zwischen verschiedenen Teilsystemen bei resilienter (drahtloser) Kommunikation.
Im Vorhaben werden die Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit von Systemen (Ausfall- und Angriffssicherheit), die Nachhaltigkeit, Flexibilität und Modularität der Systeme sowie die potenziellen Einsparungen bei beispielsweise Lager- und Transportkosten untersucht.
Im Rahmen des Forschungsprojektes RePro werden zwei konkrete Anwendungsfälle 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, zirkulären Produktionsprozessen innerhalb flexibler und modularer Fertigungsumgebungen.
Beide Anwendungsfälle fĂźhren zur Entwicklung einer EntscheidungsunterstĂźtzung, um ein bedarfsgerechtes, widerstandsfähiges Kommunikationssystem in Produktionsumgebungen zu implementieren. Die entstehende EntscheidungsunterstĂźtzung soll den Nutzern ermĂśglichen, aus verschiedenen Standards (IEEE, 3GPP, …) und technologischen Varianten (5G, 6G, WiFi, LoRa, …) auswählen zu kĂśnnen, 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 erĂśffnete bereits groĂe Chancen die Wettbewerbsfähigkeit europäischer 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 Leistungsfähigkeit in Wechselbeziehung zu nahezu allen Ăśkonomischen, Ăśkologischen 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 HĂźrden, welche durch die Entwicklung resilienter Kommunikationssysteme und Netzwerktechnologien Ăźberwunden und auf diese Weise die Wettbewerbsfähigkeit deutscher und europäischer Produktionsstandorte gestärkt werden kĂśnnen.
