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Erweiterung des „Secure Plug & Work“ für Safety-kritische Systeme
Abstract
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 ServiceKontingent, welches ein Maschinenbauer seinen Kunden im Bereich der Instandhaltung anbieten kann, durch die Ressource Mensch stark limitiert und nur ortsgebunden einsetzbar.
Durch herkömmliche Instandhaltungsprozesse entstehen somit oft hohe Kosten, sowohl für den Maschinenbauer als auch für den Anwender.
Die Themenbereiche, zu denen es jeweils reichlich Beiträge gibt:
Assistenzsysteme
Kommunikationsmodelle
Systemtechnische Methoden
AutomationML
Simulation im Lebenszyklus
Roboter Engineering
Methoden zur Digitalisierung
Virtuelle Inbetriebnahme
Kommunikations- und Infrastruktur
Safety & Security
Digital Plant
Process Industries
... Typically, machine builders choose the process of a safety risk assessment to identify hazards and appropriate countermeasures to minimize the risks associated with the identified hazards to grant conformity for a machine with the applicable legislation. With the rise of Plug & Produce approaches in order to achieve goals, such as lot size one, sustainable production, customer-oriented on-demand production, or increased efficiency, one aspect has been not been considered so far, namely the associated repetition of the corresponding needed safety risk assessment [6]. Nevertheless, this is mandatory e.g. for the European markets according to the Machinery Directive 2006/42/EG. ...
In order to ensure the safety and security of industrial systems with regard to all life cycle phases from development through operation to disposal, specific regulatory and normative requirements are imposed. Due to the digitalization, interconnection, and constantly increasing complexity of manufacturing systems in the context of Industrie 4.0, the manual effort necessary to achieve the required safety and security is becoming ever greater and almost impossible to manage, especially for small and medium-sized enterprises. Therefore, this paper examines the existing challenges in this area in more detail and gives an outlook on the possible solutions to ensure safety and security much quicker and with less manual effort. The overall vision is a (partially) automated risk assessment of modular systems with respect to safety and security, including the alignment of the corresponding processes from both domains and the formalization of the information models needed.
Als Ethernet TSN (Time Sensitive Networks) werden IEEE 802.1-Standards bezeichnet, welche den Ethernet MAC-Layer und Ethernet-Switching um Zeitsynchronisation, kleine Übertragungslatenz und höchste Verfügbarkeit ergänzen. Welche der einzelnen IEEE-Standards für welche Protokolle (PROFINET, OPC UA, EtherCAT, Modbus, Videostreams usw.) und Anwendungen (Motion Control, Process Automation, Safety, Sensor-to-Cloud) eingesetzt werden, ist z.B. Nutzerorganisationen überlassen. Für die Protokolle PROFINET und OPC UA gibt es inzwischen z.B. Spezifikationen oder Entwürfe für die Umsetzung von Ethernet TSN als Protokoll-integrierte Lösungen inkl. Systemkonfiguration. Verschiedene Ansätze sehen teilweise auch konvergente Netze vor, bei denen Protokoll-/Anwendungskonfiguration und Netzkonfiguration getrennt sind und in denen unterschiedliche Protokolle von den Ethernet TSN-Mechanismen profitieren können. Das Fraunhofer IOSB-INA hat einen Ethernet TSN-Testaufbau mit einer Safety-Anwendung aufgebaut und die Möglichkeiten der Leistungssteigerung der Safety-Kommunikation durch Ethernet TSN evaluiert. Die Messungen zeigten, dass der Jitter durch TSN deutlich reduziert wird und die maximale Latenz geringer ist. Damit lässt sich z.B. der notwendige Sicherheitsabstand zwischen sicherer Sensorik und gefährdender Aktorik reduzieren.
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