Florian PethigFraunhofer Institute of Optronics, System Technologies and Image Exploitation | IOSB · Industrial Automation Branch (IOSB-INA)
Florian Pethig
M.Sc.
Working on software architecture and components of a "Digital Twin Platform for Industrie 4.0"
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Citations
Introduction
Achieving the vision of Industrie 4.0 through standardization.
Education
September 2012 - March 2017
September 2007 - December 2010
Publications
Publications (49)
One of the many opportunities Industrie 4.0 (I4.0) offers, is to reduce (re-)configuration effort. Today, a variety
of vendor-specific information models prevents an efficient configuration of Condition Monitoring (CM) for adaptable Cyber-Physical Production Systems (CPPS). The manual configuration of signals that should be monitored is a tedious a...
![Figure 14: The data type MachineInformation Type [6]](profile/Florian-Pethig/publication/320035806/figure/fig2/AS:542795083378688@1506423840161/The-data-type-MachineInformation-Type-6_Q320.jpg)
An important basis and the central challenge for the successful implementation of Industrie 4.0 is the manufacturer-independent exchange of data by establishing uniform interfaces in production. The standard “Open Platform Communications Unified Architecture” (OPC UA) is increasingly establishing itself in the field of machine and plant engineering...
In an Industrie 4.0 (I4.0), rigid structures and architectures applied in manufacturing and industrial information technologies today, should be replaced by highly dynamic and self-organizing networks. Today’s proprietary technical systems lead to strictly defined engineering processes and value chains. Interacting Digital Twins (DT) are considered...
In an Industrie 4.0 (I4.0), rigid structures and architectures applied in manufacturing and industrial information technologies today will be replaced by highly dynamic and self-organizing networks. Today’s proprietary technical systems lead to strictly defined engineering processes and value chains. Interacting Digital Twins (DTs) are considered a...
Interoperability and scalability are key requirements for the implementation of Industrie 4.0 (I4.0) application scenarios targeting flexible and resilient production systems. In place of the rigid structures and heterogeneous communication solutions used in Operational Technology (OT) today, loosely coupled systems using standardized interfaces an...
The aim of this document is to make selected specifications of the structure of the Administration Shell in such a way that information about assets and I4.0 Components can be exchanged in a meaningful way between partners in a value creation network.
This part of this document therefore focuses on the question of how such information needs to be p...
Die Mehrwerte von Industrie 4.0, wie beispielsweise die Einführung von Digitalen Zwillingen, sind hinlänglich bekannt und durch vielfältige exemplarische Umsetzungen und Anwendungsfälle belegt. Dass die Transformation und damit die flächendeckende Umsetzung heute noch nicht abgeschlossen ist, liegt nicht etwa an fehlenden Rechen- und Speicherkapazi...
The aim of this document is to make selected specifications of the structure of the Administration Shell in such a way that information about assets and I4.0 Components can be exchanged in a meaningful way between partners in a value creation network.
This part of this document therefore focuses on the question of how such information needs to be p...
Major benefit of Digital Twins lies in collaboration across value added chains based on semantic interoperability. The concept of the Asset Administration Shell (AAS) enables sharing of semantically enriched information in Industrie 4.0 application scenarios and beyond. Nevertheless, a technical infrastructure is needed that can ensure data soverei...
Gaining added value from industrial data is a
challenging process. It is often unknown which data is available,
in what form and what it means. In addition, the infrastructure
to integrate the data into appropriate services is often missing.
Another challenge is the heterogeneity of solutions, technologies
and infrastructure on the shop floor. This...
Momentan werden neue Kommunikationstechnologien wie z. B. OPC UA, TSN oder auch SDN ausgearbeitet und eingeführt, um den Anforderungen einer Industrie 4.0 gerecht zu werden. Dabei konzentriert man sich verständlicherweise hauptsächlich auf die funktionalen Aspekte der jeweiligen Technologie. Dabei können bestimmte grundlegende Qualitätsmerkmale abe...
The publication provides valuable information on the Asset Administration Shell:
It describes the information content and serialization formats of an Asset Administration Shell.
It specifies a technology-neutral UML model, an XML and JSON schema and mappings for OPC UA, AutomationML and the Resource Description Framework (RDF).
It includes a defin...
In atp-magazin 2019(11-12):
Im digitalen Zwilling wird ein wesentliches Mittel für Produktivitätssteigerungen im Zeitalter der industriellen Digitalisierung gesehen. Daher versuchen Wissenschaft und Industrie eine Deutungshoheit über diesen Begriff zu erlangen. Die meisten Ansätze erklären den Begriff in Form einer klassischen Definition. Trotz ein...
Manufacturing industry is facing major challenges to meet customer requirements, which are constantly changing. Therefore, products have to be manufactured with efficient
processes, minimal interruptions, and low resource consumptions. To achieve this goal, huge amounts of data generated by industrial equipment needs to be managed and analyzed by m...
In Industrie 4.0, the number of connected and data generating devices is increasing
drastically. This massive amount of industrial data should be available in realtime
everywhere in a company or even across company borders for new business models
or analysis and thus business improvement. However, the capabilities of traditional
tools for data coll...
Im digitalen Zwilling wird ein wesentliches Mittel für Produktivitätssteigerungen im Zeitalter der industriellen Digitalisierung gesehen. Daher beschäftigen sich zahlreiche Publikationen mit diesem Begriff. Dieser Beitrag zeigt zunächst die Ursprünge des Begriffs und setzt sich mit ausgewählten Definitionen auseinander. Diese unterstützen allerding...
Der digitale Zwilling ist die digitale Repräsentanz eines Assets und unterstützt die horizontale Vernetzung von Lebenszyklusphasen. Hierbei beinhaltet er z. B. Daten zu Produktdesign, Verwendung oder Wartung. Genau wie das Asset selbst, entwickelt sich der digitale Zwilling über den Lebenszyklus weiter. Diese theoretische Betrachtung ist bei der Um...
Die Anwendung von Big Data-Technologien im Bereich der Fertigung ist derzeit aufgrund der Vielzahl von Protokollen und Datenformaten, die von bestehenden System verwendet werden, stark eingeschränkt. Die manuelle Datenerfassung aus einem geschlossenen, proprietären System und die anschließende Integration der Daten durch Experten sind oft die einzi...
![Fig. 1. Cloud Computing Architecture [5]](profile/Khaled-Al-Gumaei/publication/326539673/figure/fig1/AS:740698735247362@1553607748788/Cloud-Computing-Architecture-5_Q320.jpg)
![Fig. 2. Three-Tier Industrial Internet of Things System Architecture [15].](profile/Khaled-Al-Gumaei/publication/326539673/figure/fig2/AS:740698735263752@1553607748812/Three-Tier-Industrial-Internet-of-Things-System-Architecture-15_Q320.jpg)
![Fig. 3. I4.0 Component [24]](profile/Khaled-Al-Gumaei/publication/326539673/figure/fig3/AS:740698735247363@1553607748833/Component-24_Q320.jpg)
![Fig. 5. Cloud-based Industrial IoT and Big Data Architecture [15], [38]](profile/Khaled-Al-Gumaei/publication/326539673/figure/fig5/AS:740698735271950@1553607748870/Cloud-based-Industrial-IoT-and-Big-Data-Architecture-15-38_Q320.jpg)
The industrial internet of things (IIoT) is growing at an exponential rate generating massive amounts of industrial data. This data must be leveraged to support business and operational goals. As a result, there is an urgent need for adopting big data technologies to enable data analytics in industrial automation. This paper explores interrelations...
Verwaltungsschalen bilden zusammen mit den Assets der digitalen Fabrik I4.0-Komponenten. Die Interaktionen zwischen den Verwaltungsschalen der Industrie 4.0-Komponenten bilden das I4.0-System zur Umsetzung der Wertschöpfungsketten. In mehre-ren I4.0-Szenarien sind Verhandlungen oder Einigungsprozesse über technische Machbar-keit, organisatorische o...
Momentan werden neue Kommunikationstechnologien wie z. B. OPC UA, TSN oder auch SDN ausgearbeitet und eingeführt, um den Anforderungen einer Industrie 4.0 gerecht zu werden. Dabei konzentriert man sich verständlicherweise hauptsächlich auf die funktionalen Aspekte der jeweiligen Technologie. Dabei können bestimmte grundlegende Qualitätsmerkmale abe...
![Abbildung 10: Interaktionsprotokoll "Ausschreibungsverfahren" [14]](profile/Alexander-Belyaev-4/publication/330290047/figure/fig1/AS:713542097457153@1547133101687/Abbildung-10-Interaktionsprotokoll-Ausschreibungsverfahren-14_Q320.jpg)
Industrie 4.0 verspricht eine neue Stufe der Organisation und der Steuerung von Wertschöpfungsketten. Durch die Vernetzung zu einem Internet der Dinge mit Hilfe von Daten und Diensten sowie einer umfassenden Kooperation von Komponenten eines Industrie 4.0-Systems entstehen dynamische, selbstorganisierende, selbstoptimierende und unternehmensübergre...
Inhalt (Auszüge…)
Fertigungsautomation – Plant Lifecycle Management
Multidimensionale Datenmodellierung und Analyse zur Qualitätssicherung in der
Fertigungsautomatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
B. Lindemann, N. Jazdi, M. Weyrich, Institut für Automatisierungstechnik und
Softwar...
-Industrie 4.0 -Interoperable Kommunikation und die Verwaltungsschale -Beispiel eines Demonstrators -Fazit
![Figure 3. Service and interaction layers of I4.0 components [4]](profile/Alexander-Willner/publication/317688958/figure/fig2/AS:670509171748870@1536873252209/Service-and-interaction-layers-of-I40-components-4_Q320.jpg)
Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus sowie Betreiber sehen sich heute mit abstrakten Industrie-4.0-Konzepten konfrontiert, die mehr Effizienz und Flexibilität versprechen, jedoch keine konkreten Handlungsempfehlungen geben. Sie verwenden heute viele unterschiedliche industrielle Kommunikationslösungen mit dem damit verbundenen Aufwand für die...
In Prozessdaten stecken wertvolle Informationen, welche über die reine Prozesssteuerung hinaus zur Überwachung, Diagnose und Optimierung der Prozesse genutzt werden können. Die Anforderungen an eine Systemarchitektur, mit der diese Funktionen umgesetzt werden können, sind dabei vielfältig: historische Datenhaltung, Plug and Play, Ortsunabhängigkeit...
![Abbildung 14: Der Datentyp MachineInformation Type [6]](profile/Florian-Pethig/publication/316432275/figure/fig1/AS:486600376360961@1493025978570/Abbildung-14-Der-Datentyp-MachineInformation-Type-6_Q320.jpg)
Wichtige Grundlage für die erfolgreiche Einführung von Industrie 4.0 ist der herstellerunabhängige Austausch von Daten in der Produktion. Für diesen Zweck etabliert sich zunehmend der offene Schnittstellenstandard OPC UA. Der VDMA-Leitfaden „Industrie-4.0-Kommunikation mit OPC UA“ zeigt, wie Unternehmen Industrie-4.0-Kommunikation mit OPC UA erfolg...
Kurzfassung
Die vorausschauende Instandhaltung (engl. Predictive Maintenance) gewinnt für die produzierende Industrie weltweit an Bedeutung, da Produktionsmodernisierungen im Rahmen der Industrie 4.0 sowie die zunehmende Verwendung von heterogenen Sensoreinheiten die Instandhaltungsplanung immer komplexer gestalten. Darüber hinaus ist das ServiceKo...
Kurzfassung
Die vorausschauende Instandhaltung (engl. Predictive Maintenance) gewinnt für die produzierende Industrie weltweit an Bedeutung, da Produktionsmodernisierungen im Rahmen der Industrie 4.0 sowie die zunehmende Verwendung von heterogenen Sensoreinheiten die Instandhaltungsplanung immer komplexer gestalten. Darüber hinaus ist das ServiceKo...
Industrie 4.0 sieht eine unternehmens- und bereichsübergreifende horizontale und vertikale Kommunikation und Kooperation aller Teilnehmer vor, die nur auf Basis vereinbarter gemeinsamer Standards gelingen kann. Das RAMI4.0 liegt als Referenzarchitektur und die I40-Komponente als Anforderungsbeschreibung vor. Die Arbeitsgruppe „Ontologie und Grammat...
Zusammenfassung
Verwaltungsschalen bilden zusammen mit den Assets der digitalen Fabrik I4.0-Komponenten. Interaktionen zwischen den Verwaltungsschalen sind wichtige Bestandteile der Wertschöpfungsketten in den I4.0-Systemen. Dafür benötigen die Verwaltungsschalen eine gemeinsame Sprache. Auf der Basis der Festlegungen der DIN SPEC 91345, d. h. des...
![Figure 10 Energy balance in Vlotho (15.06.2015) [12]](profile/Florian-Pethig/publication/280529757/figure/fig3/AS:422139053514755@1477657201481/Energy-balance-in-Vlotho-15062015-12_Q320.jpg)
![Figure 1: Diagram showing the inside of a nacelle and main components [4]](profile/Jens-Eickmeyer/publication/280040233/figure/fig1/AS:304340247040000@1449571777421/Diagram-showing-the-inside-of-a-nacelle-and-main-components-4_Q320.jpg)
The wind energy sector grew continuously in the last 17 years, which illustrates the potential of
wind energy as an alternative to fossil fuel. In parallel to physical architecture evolution, the
scheduling of maintenance optimizes the yield of wind power plants. This paper presents an
innovative approach to condition monitoring of wind power plant...
Während hierzulande OPC UA als der künftige Kommunikations-beziehungsweise Schnittstellen-standard im Kontext von Industrie 4.0 gehandelt wird, rückt insbesondere in Nordamerika ein weiterer Standard immer stärker in den Fokus: MTConnect. Was verbirgt sich konkret dahinter? Welche Vor-und Nachteile bietet diese Lösung verglichen mit OPC UA? Gibt es...
Die Idee hinter der Vision von der „Smart Factory“ ist die eigenständige Optimierung ihres Energiebedarfs sowie die Selbstdiagnose sich schleichend entwickelnder ProzessAnomalien. Unabdingbare Voraussetzung hierfür sind jedoch präzise Prozessdaten. Wie lassen sich diese möglichst effizient generieren?
Model-learning is the key to the new generation of intelligent automation systems: Without the automatic generation of models from system observations, models of the plant's behavior will not be available for most systems. And without such models, no intelligent capabilities such as self-diagnosis or self-optimization can be implemented. This paper...
This paper presents a novel approach for data acquisition in distributed, heterogeneous automation systems as a basis for new condition monitoring, anomaly detection and visualization applications. The described solution enables process data acquisition in real time Ethernet systems, using the Precision Time Protocol (PTP) from IEEE 1588 for synchr...
This paper presents a novel model-based approach for the prediction of energy consumption in production plants in order to detect anomalies. A special Ethernet-based data acquisition approach is implemented that features real-time sampling of process and energy data. Hybrid timed automaton models of the supervised production plant are generated and...
Questions
Question (1)
Suppose you have multiple distributed sensor nodes which write to some kind of aggregation server, e.g. in the cloud. Maybe these nodes have a poor mobile connection and need to preprocess data before sending it most efficiently via the mobile connection. What are common techniques for preprocessing this data (lossless compression/ compression with losses etc.?
