Die Weiterentwicklung des industriellen Internets — das FIND-Projekt

Mit dem FIND-Projekt – FIND steht für Future Industrial Network Architecture – hat sich ein Konsortium aus Unternehmen und Institutionen ein ambitioniertes Ziel gesetzt. Man will das industrielle Internet weiterentwickeln. Welche Ziele die Beteiligten mit dem Projekt noch verfolgen und vor welchen Herausforderungen sie dabei stehen, erklärt Prof. Dr. Hans Schotten, Koordinator des Projekts und wissenschaftlicher Direktor am DFKI, im Interview mit dem INDUSTRIE 4.0- MAGAZIN.

(Bild: DFKI GmbH)

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Herr Prof. Dr.Schotten, können Sie unseren Lesern zu Beginn kurz erläutern, was sich hinter dem FIND-Projekt verbirgt:

Hans Schotten: Das FIND-Projekt (Future Industrial Network Architecture) beschäftigt sich der Weiterentwicklung des industriellen Internets und dabei insbesondere mit der Definition einer zukunftsfähigen Architektur und den Konzepten und Algorithmen, die benötigt werden, um dieses zukünftige industrielle Internet zu steuern.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Wer genau steckt da dahinter?

Schotten: Das FIND-Konsortium besteht aus einer ganzen Reihe von Industrie-Playern, die in diesem Zusammenhang eine große Rolle spielen. Neben dem DFKI als Gesamtkoordinator gehören zum FIND-Konsortium die Robert Bosch GmbH, Festo AG, das Institut für industrielle Informationstechnik der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Lemgo, HMS Technology Center Ravensburg GmbH, die Bosch Rexroth AG, rt-Solutions, Siemens, die TU Dresden und die Universität Passau.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Mit dem FIND-Projekt wollen Sie das industrielle Internet weiterentwickeln, das hört sich sehr ambitioniert an. Wo liegen dabei die größten Herausforderungen?

Schotten: Die größten Herausforderungen sind, dass wir eine relativ heterogene Landschaft an Kommunikationssystemen in der heutigen Industrie haben. Dazu gehören Feldbussysteme oder bereits existierende industrielle Ethernet-Verfahren. Dazu gehört aber auch in Zukunft zunehmend die Einbindung in 5G-Netze, die auch ohne weiteres die Ambition haben in die Fabrik vorzudringen. Das heißt, wir haben unterschiedliche Systeme, die wir in irgendeiner Weise zusammenbringen müssen. Es werden industrielle Anwendungen zu unterstützen sein, die ein sehr breites Spektrum an Anforderungen haben. Das sind zum Teil sehr hohe Sicherheitsanforderungen, das sind für Anwendungen wie die industrielle Inspektion oder Agumented Reality Anforderungen an eine sehr hohe Datenrate. Hinzu kommen Anforderungen an die Zuverlässigkeit, wie man sie z.B. bei funkbasierten Not-Aus-Systemen hat. Vor allen Dingen sind es Anforderungen an niedrige Latenz und Deterministik, wie wir sie für die Steuerung von Motoren, den sogenannten Motion Controls, benötigen. Das heißt also, wir haben ein breites Spektrum sehr extremer Anforderungen und das stellt in Kombination mit der sehr heterogenen Kommunikationslandschaft, die wir in der Fabrik vorfinden, (…). 00:04:15-5

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Ist es denn überhaupt möglich, die gesamten Standards – ob existierende oder auch zukünftige – in Einklang zu bringen?

Schotten: Das ist natürlich eine Frage, die sich aufdrängt: Will man das wirklich mit einem System machen? Die Antwort lautet im Moment klar ‘Ja’. Es hätte sehr große Vorteile, wenn wir auf einer einheitliche, transparente Informationsinfrastruktur zurückgreifen könnten. Das ist tatsächlich im Moment die Ambition. Man möchte also dieses industrielle Ethernet als Basis haben. Das kann natürlich auch über Funk implementiert sein, aber letztlich ist die Ambition, es in dieser Form einheitlich darzustellen.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Wie verhält es sich dabei mit der Sicherheit?

Schotten: Das ist ein ganz zentrales Thema. Wir haben von Anfang an Sicherheitspartner im Konsortium mit dabei, z.B. rt-Solutions. Aber auch alle anderen sind sehr daran interessiert. Wir gehen natürlich davon aus, dass, wenn wir die Kommunikationsinfrastruktur in der Fabrik vereinheitlichen, wir sie auch für potenzielle Angriffe öffnen und dem muss man direkt vorbeugen. Bei der Umsetzung unserer Vision werden wir auf SDN-Technologien (Software Define Networking) zurückgreifen. Das wird die zentrale Steuereinheiten sein. Auch die könnten natürlich Gegenstand von Angriffen – insbesondere auf die Kontroll-Signalisierung – werden. Das ist uns klar, deshalb werden wir von Anfang an nach dem Motto ‘Security by Design’ dafür sorgen, dass entsprechende Mechanismen eingebaut sind, die mit möglichen Angriffsszenarien umgehen können.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Nun soll die Architektur einen automatisierten Ablauf ermöglichen. Inwieweit muss denn überhaupt noch ein manueller Angriff erfolgen?

Schotten: Die Automatisierung ist eine der wichtigsten Anforderungen überhaupt, weil wir davon ausgehen, dass das industrielle Internet auch von kleineren Betrieben genutzt wird. Gerade diese Betriebe, die keine großen IT-Abteilungen haben, werden natürlich davon abhängig sein, dass ein solches System sich weitgehend selbst konfiguriert. Das heißt, ein Anwender, der dann häufig aus dem Bereich der Produktionstechnologien kommt, definiert, was er gerne hätte – etwa an Connectivity oder Vernetzungsdienstleistung – also an industrieller Vernetzungsinfrastruktur und dann sollte der Netzwerkcontroller das automatisiert umsetzen und dafür sorgen, dass alles wie vorher definiert zur Verfügung gestellt wird. Wir stellen uns das so vor: Die Anwendungen werden von oben definiert und dann in ein Vernetzungsprofil übersetzt. Dort gibt es eine Intelligenz, die basierend auf dem, was an Vernetzungstechnologien zur Verfügung steht – und auch das wird ja wahrscheinlich recht unterschiedlich sein – die optimale Implementierung sicherstellt. Für den Anwender, der in der Produktion sitzt, bleibt das aber verborgen, damit soll er sich nicht belasten müssen.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Das klingt angenehm für den Anwender…

Schotten: Angenehm für den Anwender, ehrgeizig natürlich für die Umsetzung. Dieses Maß an Automatisierung der Steuerungsvorgänge einer Netzwerkinfrastruktur, die zu dem auch noch ganz neu ist, ist etwas was bisher in diesem Umfang noch nicht gemacht wurde. Wir haben für die öffentlichen Netze bereits über SON (Self Organizing Networks) gesprochen. Das sind aber Lösungen, die davon ausgehen, dass es sehr große Netzwerk Optimierungsabteilungen bei den Netzwerkbetreibern gibt, die ggf. helfen können und auch wissen wie man entsprechende Anforderungen definiert. Hier gehen wir einen deutlichen Schritt weiter, das Netz ist zwar etwas kleiner als das der großen öffentlichen Netze, dafür sind die Anforderungen extremer und wir müssen den Prozess vollständig automatisieren.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Sie sagten, dass Sie sich den Einsatz auch in kleineren Unternehmen vorstellen. Für welche Einsatzbereiche wird denn diese gesamte Architektur besonders interessant sein?

Schotten: Wir sind in FIND sogar sehr stark drauf fokussiert, eine Lösung für den Mittelstand zu entwickeln. Das ist ganz klar die Quelle der Anforderungen, die wir haben: Es ist eine Lösung die im Mittelstand eingesetzt werden soll. Daher auch diese Fokussierung auf die Automatisierung. Zum Einsatz kommt die Lösung in den Bereichen, in denen wir es mit Produktionsumgebungen zu tun haben. Die Infrastruktur wird nicht für eine reine Büro Umgebung designt. Die steht nicht im Fokus. Für solche Umgebungen gibt es heute Lösungen, dort sind auch die Anforderungen nicht so extrem, wie in einem Produktionsbetrieb haben. Bei FIND geht es tatsächlich um die Produktion und um die unterschiedlichen Anforderungen, die sich aus einer Produktionsumgebung heraus ergeben.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Das sind sehr ambitionierte Anforderungen, die sie an sich selbst stellen. Wie sieht es denn mit dem Stand der Dinge aus?

Schotten: Das Projekt hat vor einigen Monaten begonnen. Wir haben in der Zwischenzeit erfolgreich die Use Cases definiert, auf die wir uns konzentrieren wollen. Natürlich kann man sich nicht alle anschauen, sondern muss exemplarische Cases, die besonders repräsentativ für kritischten Anforderungen sind, herausarbeiten. Wir haben uns zudem überlegt, wie eine Demonstration bzw. experimentelle Validierung aussehen soll. Des Weiteren haben wir damit begonnen, erste Schritte in Richtung der Definition einer Architektur vorzunehmen. Es gibt bereits eine Idee, die aber noch in der finalen Diskussion ist. Das sind die ersten Schritte.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Können Sie schon etwas zum weiteren Vorgehen sagen?

Schotten: Wir hoffen, dass wir im nächsten Jahr eine finale Architektur, die es erlaubt alle Lösungsideen umzusetzen, vorstellen können. Möglicherweise werden wir 2018 schon auch einen ersten Demonstrator mit algorithmischen Lösungen haben. Diese werden aber sicher noch nicht das volle Spektrum abbilden können. In 2019 wollen wir dann natürlich die Ergebnisse der automatisierten Steuerslgorithmen präsentieren, die dann ein zunehmend breiteres Spektrum der Anforderungen abdecken können.

INDUSTRIE 4.0-MAGAZIN: Vielen Dank für das Gespräch.

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