Vernetzung von mobilen CPS und stationären Produktionsmaschinen durch echtzeitfähige Drahtloskommunikation

• Antragsteller: Dr.-Ing. Armin Lechler
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267322895

Die Industrie befindet sich zurzeit auf der Schwelle zur vierten industriellen Revolution. In Zukunft wird die industrielle Produktion durch eine starke Produktindividualisierung und eine hoch flexibilisierte (Großserien-)Produktion gekennzeichnet sein. Um dies zu erreichen, sollen Cyber-physische Systeme (CPS) in die Produktion eingebunden werden und zusammen mit Lagersystemen eine intelligente Fabrik (Smart Factory) bilden. In der intelligenten Fabrik werden dazu unterschiedlichste Informationen zwischen stationären und mobilen CPS ausgetauscht - zunehmend auch drahtlos. Deswegen ist es von entscheidender Bedeutung zu erforschen, wie die Kommunikation zwischen CPS unter Berücksichtigung industrieller Kommunikationsanforderungen ermöglicht werden kann.Um peripheren CPS (wie z.B. fahrerlosen Transportsystemen) zu erlauben, mit Produktionszellen zu interagieren, wird der Einsatz von Drahtloskommunikation in der Zellebene angestrebt. Für die Zellebene gibt es wegen der strengen Anforderungen bezüglich Echtzeit, Datenverkehr, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Synchronität, Reaktionszeit, etc. bisher keine drahtlosen Kommunikationsstandards. Die benötigte Datenrate wird nur bei den drahtlosen Kommunikationsstandards Wi-Fi, Wimax und LTE zur Verfügung gestellt. Neben der Tatsache, dass nur Wimax und LTE-Advanced geschützte Frequenzbereiche benutzen, bietet LTE-Advanced, dank der höheren Datenrate und geringeren Reaktionszeit, die besseren Voraussetzungen für die Nutzung in der Zellebene. Allerdings fehlen bei LTE-Advanced Mechanismen, um Aktionen bei unterschiedlichen Kommunikationsteilnehmern zeitgleich ablaufen zu lassen (fehlende Echtzeitfähigkeit). Dies soll durch eine Erweiterung von LTE-Advanced erreicht werden. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Synchronisierungsmechanismen und Stabilisierungsmechanismen eingebaut werden sowie die angestrebte Zuverlässigkeit garantiert werden. Hierdurch würde die Infrastruktur zur Realisierung von Industrie 4.0 geschaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl