IoT-COMMS

Industrie im Wandel

Der Kernpunkt von Industrie 4.0 liegt sicherlich in der Intelligenz – statt von Industrie 4.0 könnte man also auch von der intelligenten Fabrik sprechen. Schaut man in heutige Fabriken, so ist eine große Zahl von Produktionsanlagen noch »dumm«, sprich sie arbeiten stoisch ihre Vorgaben ab. Gänzlich anders sieht das in der Zukunft aus. Die Produktionsmaschinen vernetzen und unterhalten sich, tauschen gegenseitig Informationen aus, treffen eigene Entscheidungen und steuern sich selbst. Auch die Produkte haben »Köpfchen«. Sie wissen jederzeit, wo sie sind, und kennen ihre Historie, ihren aktuellen Zustand sowie den Weg zu ihrem Zielzustand. Dies hat weitreichende Auswirkungen. Es lässt die Produktion flexibler werden – bis hin zu einer Losgröße eins. Das kann heißen: Jeder Kunde kann sein Produkt nach den eigenen Vorstellungen gestalten, beispielsweise über eine entsprechende App.

Infrastruktur der Informationsgesellschaft

Das IoT ist als „Infrastruktur der Informationsgesellschaft“ eine der Grundlagen für die digitale Transformation des privaten Lebens und der Wirtschaft. Aktuelle Marktstudien erwarten bis 2021 weltweit eine Gesamtanzahl von 28 Mrd. „IoT-Devices“ [Ericsson Mobility
Report, Juni 2016]. Das Forschungzentrum IoT-COMMs zielt mit seiner Arbeit darauf ab, die Forschung in den Basistechnologien Vernetzung, Lokalisierung und Informationssicherheit voranztreiben und zu kombinieren, um die Entwicklung auf zwei Schlüsselbranchen für IoT zu fokussieren: Agile und mobile Produktionssysteme im Umfeld der Industrie 4.0 sowie Mobilitätswendungen und autonomes Fahren. Im Fokus stehen insbesondere Robustheit, Störsicherheit und kurze Verzögerungszeiten sowie Informationssicherheit und Authentizität.

Vor allem in den Kernbereichen Vernetzung, Lokalisierung und Informationssicherheit werden disruptive Nutzungsszenarien in den Anwendungsbereichen Produktion und Mobilität erprobt-

Kernbereich Lokalisierung

Der PRS-Service von Galileo ermöglicht den Aufbau von Empfängern, die eine gegen Täuschung gesicherte Orts- und Zeitinformation liefern, aber so nur für hoheitliche Anwendungen eingesetzt werden dürfen. Server-basierte Lösungen des PRS sind auch für sicherheitskritische zivile Anwendungen nutzbar. Sie bestehen aus einem Mobilteil ohne Security-Modul und einem Serverteil, der die Entschlüsselung und die Signalverarbeitung übernimmt. Das Mobilteil empfängt, verstärkt und digitalisiert die Signale. Für die einmalige
Orts- oder Zeitinformation können kurze Datensequenzen empfangen und zur Auswertung auf den Server verschickt werden.

Kernbereich Vernetzung

Für Die Vernetzung der IoT-Netze der Zukunft wird je nach spezifischen Anforderungen ein Mix von schmalbandiger und breitbandiger Kommunikationstechnologie gebraucht

Kernbereich Informationssicherheit

In Verbindung mit den zuvor genannten Kernthemen und den Anwendungsbereichen ergeben sich wichtige Fragestellungen bezüglich der Informationssicherheit. IoT-Plattformen müssen sowohl für Knoten ohne besondere Energieeinschränkung, wie die Zugangspunkte zu dem Galileo PRS-basierten Positionsservice, als auch für Batterie-gestützte Sensoren im Kontext der schmalbandigen Funkvernetzung gegen viele Klassen von Angriffen geschützt werden.

 

Anwendungsbereiche

Agile und mobile Produktionssysteme:

Agile und mobile Produktionsverbünde, die sich durch kabellose Kommunikation und Lokalisierung innerhalb der Fabrik autark konfigurieren und temporär auf modulare Art und Weise koppeln (Flexibilisierung der Produktion)

Wirkstellennahe Sensoren zur adaptiven Prozessregelung durch kabellose, latenzarme Kommunikation und Datenverarbeitung innerhalb der Maschine (Realisierung von Hochleitungsprozessen)

Selbstbeschreibende Schnittstellen und Datenformate zum sicheren Austausch von digitalen Modellen sowie Sensor- und Maschinendaten (Realisierung von Plug-and-Work-Prinzipien durch intelligente Produkt-, Prozess- und Anlagenmodelle)  

Diese Forschungsarbeiten münden in neue mechatronische Konzepte bzw. Systemlösungen und neuen Lösungen zur Modellierung/Steuerung von Produktionssystemen.

Mobilitätsanwendungen und autonomes Fahren

Niedriglatente und hochzuverlässige Informationsverteilung in Fahrzeugumgebungen durch Millimeterwellentechnologie für die kooperative Umfeldwahrnehmung von automatisierten Fahrzeuge  

Adaptive Kommunikationssystemen mit heterogenen Technologien (mmWave/cmWave) sowie infrastrukturassistierte Fahrzeugkommunikation

Vernetzung von Verkehrsinfrastruktursensoren durch schmalbandige drahtlose IoT Kommunikation

Hochgenaue Lokalisierung durch Galileo Services in Kombination mit digitalen Karten, Landmarking und kommunikationsgestützte Ortung

Integration (asymmetrischer) kryptographischer Verfahren mit besonders hoher Performance und geringer Latenz