31.10.2018 Projekt

BZKI

Begleitforschung ZDKI – Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie

Projekt abgeschlossen

Laufzeit: 01.02.2015 bis 31.10.2018

Antragsteller: VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V.

Projektträger: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH

Projektkoordinator: Dr. Stefan Heusinger

Fördermittelträger: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Verbundpartner:

Institut für Automation und Kommunikation e.V. (ifak)
Technische Universität Kaiserslautern
Technische Universität Dresden
Universität Bremen, Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZi)

Drahtlose Kommunikation über Mobiltelefone, SmartPhones, iPads, Tablets und Notebooks ist mittlerweile aus dem privaten Sektor nicht mehr wegzudenken.In der zukünftigen Industriewelt, die unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ diskutiert wird, ist die drahtlose Kommunikation zwischen verteilten Systemen ebenfalls nicht mehr wegzudenken. Spezielle Anforderungen für sicherheitskritische Anwendungen und für den Einsatz in kritischen Infrastrukturen werden auf vielen Ebenen diskutiert.

Um die Regelung komplexer Prozesse zu ermöglichen, muss zudem eine extrem geringe Latenz mit geringem Jitter erreicht werden. Gleichzeitig ist eine hohe Zuverlässigkeit der Kommunikation bei gleichzeitig hoher Gerätedichte sicherzustellen.

Alleine das Thema IT-Security ist so umfangreich, dass dazu DIN und DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE Koordinationsstellen eingerichtet haben und derzeit eine „Normungslandschaft“ erstellen, in der ein Überblick über die relevanten Anforderungen gegeben werden soll. Das Ergebnis soll spätestens Ende 2015 auf www.dke.de publiziert werden.

Zu den weiteren Aspekten der zuverlässigen drahtlosen Kommunikation in der Industrie galt es, zunächst verschiedene Regelwerke auf relevante Festlegungen zu sichten. Die DKE fasste Normen, Spezifikationen und laufende Projekte in einer Aufstellung zusammen.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert in diesem Zusammenhang zudem eine Reihe von Forschungsprojekten:

PROWILAN, zu sicheren drahtlosen Funksystemen für „Augmented Reality“-Anwendungen (Entwicklung von neuartigen drahtlosen Kommunikationslösungen für den industriellen Einsatz);
DEAL, zur Steigerung der Produktionsleistung mit zuverlässiger Funktechnologiem (Realisierung eines vollständigen drahtlosen Echtzeitkommunikationssystems als Ersatz von kabelgebundenen Systemen);
HiFlecs, zu innovativen Funktechnologien für die industrielle Automatisierung (Entwicklung innovativer industrieller Funksysteme mit neuen Funktionalitäten für regelungstechnische Anwendungen auch in Echtzeit);
OWICELLS, zur optischen drahtlosen Kommunikationstechnik für die Automobilproduktion (Erweiterung von derzeitigen Datenübertragungssystemen um eine optische Drahtlosübertragungstechnik);
KoI, zu latenzarmer und verlässlicher Industriekommunikation (Erstellung eines integrierten Gesamtkonzepts für die drahtlose Kommunikation im industriellen Umfeld zur Erhöhung der Flexibilität in der Fertigung);
Treufunk, zu zuverlässigen Funktechnologien für industrielle Steuerungen (Entwicklung eines Mikrochips für eine sichere, schnelle und zuverlässige drahtlose Kommunikation in Industrieanwendungen).

Um die in diesen Projekten erzielten Erkenntnisse zu bündeln und weiterzuvermitteln, hat das BMBF eine Begleitforschung unter Leitung der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE eingesetzt. Konsortialpartner der DKE sind das Institut für Automation und Kommunikation e. V. Magdeburg (ifak), die Technische Universität Dresden, die Technische Universität Kaiserslautern und das Technologiezentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen.

Das „Begleitforschungsvorhaben zur zuverlässigen drahtlosen Kommunikation in der Industrie“ (BZKI) genannte Projekt unterstützt die o. g. Einzelprojekte insbesondere bei:

der Identifizierung und gemeinsamen Überwindung von Innovationshürden,
der übergreifenden Zusammenarbeit und
dem Ergebnistransfer.

Über die Ergebnisse werden wir an dieser Stelle berichten.

Projektbeschreibung

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert Forschungsinitiativen auf dem Gebiet der „Zuverlässigen drahtlosen Kommunikation in der Industrie“ im Rahmen des Förderprogramms „IKT 2020 – Forschung für Innovationen“. Neben den Forschungsprojekten zu den genannten Schwerpunkten wird ein wissenschaftliches Begleitprojekt gefördert.

Diese Begleitforschung soll übergeordnete Fragestellungen zur drahtlosen Kommunikation in der Industrie bearbeiten. Dafür sollen die Einzelprojekte zusammengeführt, koordiniert und im Gesamtzusammenhang behandelt werden. Weiterhin soll ein Prozessvorschlag zur Klärung der Frage erarbeitet werden, wie und welche thematischen Aspekte z. B. hinsichtlich Normung und Standardisierung der neuartigen Funktechnologien im gegebenen Themenfeld der Bekanntmachung zu betrachten sind. Auch gilt es die Abstimmung und Offenlegung der Schnittstellen und die Sicherstellung der Interoperabilität der einzelnen Lösungen zu betrachten. Hierzu sollen Netzwerk-bildende Aktivitäten wie z. B. gemeinsame Workshops für die Bearbeitung dieser Themen und zur Verbreitung der Forschungsergebnisse organisiert und moderiert werden. Die Schnittstelle zwischen den einzelnen Projekten und der Begleitforschung bildet ein Fachbeirat, in den die Koordinatoren der einzelnen Projekte eingebunden werden.

Neben der Integration und Optimierung von Funkübertragungsverfahren werden im Rahmen des BMBFFörderprogramms auch neue innovative Funkübertragungsverfahren entwickelt und in Richtung Standardisierungeingebracht (ETSI TCs, insbesondere TG41, IEEE Gruppen 802.11 und 802.15.4, IEC). Ziel der Begleitforschung ist es eine übergeordnete, für die deutsche Industrie geeignete und sinnvoll umsetzbare Standardisierungsstrategie zu entwickeln.

Insofern Lösungen entwickelt werden, die auch mit zellularen Systemen interagieren, müssen weiterhin die 3GPP-Arbeit und die spezifischen 5G-Aktivitäten als Ziel von Umsetzungsplänen berücksichtigt werden.

Durch das vorliegende BMBF-Förderprogramm „IKT 2020 – Forschung für Innovationen“ mit der Initiative „Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie“ wird die Erforschung völlig neuer Lösungen für diesen Anwendungsbereich unterstützt, wobei bisher noch nicht erreichbare Zeit- und Zuverlässigkeitseigenschaften im Fokus stehen müssen. Zur Sicherstellung der Relevanz der entstehenden Lösungen und der Akzeptanz durch den Zielmarkt, ist zudem eine enge Zusammenarbeit und Vernetzung mit den relevanten Fachkreisen notwendig.

Aufgaben der DKE

Zu den Aufgaben gehört die Aufbereitung der Normungsaktivitäten in den nachfolgen aufgeführten Gremien und die Herstellung von Kontakten zu den Einzelprojekten mit relevanten Themenstellungen und aktive Mitarbeit zum Einbringen von Vorschlägen aus den Einzelprojekten:

DKE Steuerkreis "Normung Industrie 4.0" AK "Wireless"
DKE AK 956.0.2 "Wireless industrial Networks"
DKE K731 "Funktechnik"
IEC SC65C WG 16 "Wireless"
IEC SC65C WG 17 "Wireless Coexistence"
CENELEC TC65X WG1 "Wireless Communication for Industrial Automation"
ETSI
OneM2M
Weitere relevante Gremien

Mitarbeit durch Kontakte zu folgenden Gremien und aktive Mitarbeit zum Einbringen von Vorschlägen aus den Einzelprojekten:

IEEE 802.11
ETSI ITS
Car-2-Car Communication Consortium (C2C-CC)
Gemeinschaftsarbeitskreis Normenausschuss Automobiltechnik/DKE (GAK NAAutomobil/DKE)

Projektmotivation

Für die erfolgreiche Positionierung der deutschen Wirtschaft ist es wichtig, die positiven Effekte der Normung und Standardisierung von Beginn an in den Entwicklungsprozess mit einzubeziehen und nicht wie in anderen Technologiefeldern, nachzulagern. Dieser besondere, entwicklungsbegleitende Charakter der Normung und Standardisierung soll im Rahmen der Begleitforschung zur Anwendung kommen. Weiterhin sollen die Projektergebnisse einer schnellen deutschen Konsensbildung zugeführt und zügig in internationale und europäische Normen zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft umgesetzt werden.

Projektergebisse

Veröffentlichungen:

VDE/DIN Normungsroadmap Industrie 4.0, 2015 sowie 2018
VDE-ITG Positionspapier Resiliente Netzwerke, 2017
VDE-ITG Positionspapier Funk-technologien für Industrie I4.0, 2017
Stellungnahme der TaskForce 5G im ZVEI an die BNetzA, 2017
BMVI Fokusgruppe 5G zu Anwendermodelle zum Digital Gipfel 2018

Wissenschaftliche Veröffentlichungen:

Anforderungsprofile im ZDKI
Aspekte der Zuverlässigkeitsbewertung im ZDKI

Events:

Konferenz „Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie“ 2015
Konferenz „Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie“ 2016
Konferenz „Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie“ 2017
Abschlusskonferenz integriert in die Konferenzserie „Future Industrial Communication“, 11.-13. September 2018, Berlin

Beiträge zur Standardisierung:

Anforderungsbeschreibung in der 3GPP TR 22.804
Anforderungsbeschreibung in der IEC 62657-1

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