Industrielle Automatisierungs- und Informationstechnik: IT-Architekturen, Kommunikation und Software zur Systemgestaltung
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin, Heidelberg
Springer Vieweg
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVII, 241 Seiten Illustrationen |
| ISBN: | 9783662563540 3662563541 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG
1
1.1 WAS
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK HEUTE UND
IN ZUKUNFT LEISTET
1
1.2 ZUM
SELBSTVERSTAENDNIS DER
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
3
1.3 DIE
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK IN DIESEM
BUCH
6
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
9
2 WAS IST
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK?
11
2.1 GRUNDBEGRIFFE DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
12
2.1.1 TECHNISCHES SYSTEM, TECHNISCHE ANLAGE
UND TECHNISCHER
PROZESS
12
2.1.2 AUTOMATEN UND
AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
15
2.2
DIE SYSTEMTHEORIE DER KYBERNETIK
IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
17
2.2.1 DER
REGELKREIS UND SEINE KOMPONENTEN
18
2.2.2 AKTOREN
19
2.2.3
SENSOREN
20
2.2.4
STEUERUNG ODER
REGELUNG?
22
2.3 HISTORIE UND
FORTSCHRITT IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
23
2.4 EINFLUSS DER
SOFTWARE, DER INFORMATIONSTECHNIK
UND DER DATEN
AUF DIE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
26
2.4.1 SOFTWAREINTENSIVE
AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
26
2.4.2 SOFTWAREENTWICKLUNGSPROZESSE
IN DER
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
27
2.4.3 CYBER-PHYSISCHE AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
29
2.4.4 DER DIGITALE ZWILLING
31
2.5 DIE ROLLE DES MENSCHEN IN
DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 33
2.6 AUTONOME SYSTEME
36
2.7 DENKANSTOESSE
39
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
40
XI
XII INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS
3
WO WIRD AUTOMATISIERUNGSTECHNIK EINGESETZT UND WIE SEHEN
SYSTEMTOPOLOGIEN UND
IT
-ARCHITEKTUREN AUS?
43
4.5.2 SE(
4.5.3
AG
3.1 ANWENDUNG DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK IN DEN BRANCHEN 44
4.6 DENKANSTAE
3.1.1 AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
IN DEN BRANCHEN 44
WEITERFUEHRENDE
3.1.2 EINTEILUNG VON AUTOMATISIERTEN SYSTEMEN 46
5
IT
ZUR
VERNETZI
3.1.3 ANFORDERUNGEN AN DIE AUTOMATISIERUNGSSYSTEME 48
IN
DER AUTOMAT
3.1.4 WEITERE ANFORDERUNGEN AN AUTOMATISIERUNGSSYSTEME 49
5.1
EINFUEHRUNJ
3.2 SYSTEMTOPOLOGIEN UND
IT
-ARCHITEKTUREN DER
ANLAGENAUTOMATISIERUNG . . 51
5.1.1
KO
3.2.1 EIGENSCHAFTEN VON SYSTEMEN DER ANLAGENAUTOMATISIERUNG 51
5.1.2
AN
3.2.2 DIE AUTOMATISIERUNGSPYRAMIDE 52
AU
3.2.3 ZUORDNUNG VON
IT
-SYSTEMEN ZU DEN EBENEN 54
5.1.3
VEI
3.2.4
IT
-SYSTEMBAUSTEINE DER ANLAGENAUTOMATISIERUNG 56
UNI
3.2.5 DIE VIRTUALISIERUNG DER HIERARCHIEN 57
5.2
KABELGEBU
3.2.6
DAS REFERENZARCHITEKTURMODELL INDUSTRIE 4.0 (RAMI 4.0) 59
5.2.1
FEL
3.3
IT
-ARCHITEKTUREN DER
PRODUKTAUTOMATISIERUNG 61
5.2.2 KO
3.3.1
IT
-ARCHITEKTUR VON SYSTEMEN DER PRODUKTAUTOMATISIERUNG 62
5.3
KABELLOSE
3.3.2 BEISPIELE
FUER DIE PRODUKTAUTOMATISIERUNG
64
5.4
KOMMUNIL
3.4
IT
-ARCHITEKTUREN VON HOCHVERNETZTEN AUTOMATISIERUNGSSYSTEMEN 65
5.5 DAS
INTERN
3.4.1
IT
-ARCHITEKTUREN FUER HOCHVERNETZTE AUTOMATISIERUNGSSYSTEME . . . 66
5.5.1
DI(
3.4.2 BEISPIEL: CAR-TO-CAR-KOMMUNIKATION 68
5.5.2
IO'
3.4.3 BEISPIEL: WERTSCHOEPFUNGSNETZWERKE AUF BASIS
5.5.3
SIC
VON HOCHVERNETZTEN AUTOMATISIERUNGSSYSTEMEN 69
5.6
DENKANSTAE
3.5 DENKANSTOESSE 72
WEITERFUEHRENDE
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 73
6
FALLSTUDIE:
KOG
4 SOFTWARE
FUER INDUSTRIELLE AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
75
6.1
WARUM
KO
4.1 SOFTWARE FUER AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
76
6.1.1
WC
4.1.1 WIE PROGRAMMIERT MAN AUTOMATISIERUNGSSYSTEME HEUTE? 76
6.1.2
DII
4.1.2 WAS IST DAS BESONDERE AN ECHTZEITSOFTWARE9
78
6.2
AUSWAHL
4.2 SOFTWARE FUER DIE ANLAGENAUTOMATISIERUNG
79
6.2.1 ULI
4.2.1 SPEICHERPROGRAMMIERBARE
STEUERUNGEN
80
6.2.2 RA
4.2.2 UEBERGEORDNETE KOORDINATION
VON PROZESSEN
82
6.2.3
LIL
4.3 SOFTWARE FUER DIE PRODUKTAUTOMATISIERUNG 84
6.2.4
KA
4.3.1
ENTWICKLUNG VON
EMBEDDED
SYSTEMS
84
6.2.5
W'
4.3.2 PROGRAMMIERSPRACHEN UND ENTWICKLUNGSUMGEBUNGEN 85
6.3
WELCHE
4.3.3 BETRIEBSSYSTEME IN DER AUTOMATISIERUNG 88
INFORMATIV
4.3.4 AUTOMATISCHE SOFTWAREENTWICKLUNGSPROZESSE
6.3.1
ZE
IN
DER PRODUKTAUTOMATISIERUNG
89
6.3.2
GR
4.4 SOFTWARE FUER DIE HOCHVERNETZTE AUTOMATISIERUNG
92
6.3.3
FE
4.5 STEUERUNGSPARADIGMEN UND SERVICE-ARCHITEKTUREN 94
6.3.4
AR
4.5.1 GRUNDLEGENDE STEUERUNGSPARADIGMEN DER ZYKLISCHEN
6.3.5
VE
UND EREIGNISORIENTIERTEN STEUERUNG 94
6.3.6
TE
EICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
4.5.2 SERVICE-ARCHITEKTUREN 98
43
4.5.3 AGENTENORIENTIERTE ARCHITEKTUREN 100
44
4.6 DENKANSTOESSE
101
44
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
103
46
5 IT ZUR VERNETZUNG UND KOMMUNIKATION
48
IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
105
49
5.1 EINFUEHRUNG
106
51
5.1.1 KONNEKTIVITAET UND INTEROPERABILITAET 106
51
5.1.2 ANFORDERUNGEN
AN DIE VERNETZUNG IN DER
52
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
107
54
5.1.3 VERNETZUNG VON SYSTEMEN UND KOMPONENTEN IM GROSSEN
56
UND IM KLEINEN 109
57
5.2 KABELGEBUNDENE SYSTEME FUER DIE LOKALE VERNETZUNG
111
59
5.2.1 FELDKOMMUNIKATION
112
61
5.2.2 KOMMUNIKATION BASIEREND AUF INDUSTRIAL ETHERNET
114
62
5.3 KABELLOSE
KOMMUNIKATIONSTECHNOLOGIE 116
64
5.4 KOMMUNIKATION MIT OBJEKTEN 118
65
5.5 DAS
INTERNET DER DINGE (IOT) - VERNETZUNG IM GROSSEN
120
66
5.5.1 DIE
INDUSTRIAL
INTERNET REFERENCE ARCHITECTURE
120
68
5.5.2
IOT-PROTOKOLLE ZUR VERBINDUNG VON KOMPONENTEN 122
5.5.3
SICHTWEISEN AUF DIE ARCHITEKTUREN
UND PROTOKOLLE 125
69
5.6 DENKANSTOESSE 127
72
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR 129
73
6 FALLSTUDIE: KOGNITIVE SENSOREN FUER MOBILE AUTONOME SYSTEME
131
75
6.1 WARUM KOGNITIVE SENSOREN?
132
76
6.1.1 WORUM GEHT
ES BEI KOGNITIVEN SENSORSYSTEMEN'
132
76
6.1.2 DIE STRUKTUR EINES KOGNITIVEN SENSORS
133
78
6.2 AUSWAHL DER SENSORVERFAHREN
134
79
6.2.1
ULTRASCHALL
134
80
6.2.2 RADAR
134
82
6.2.3 LIDAR 135
84
6.2.4 KAMERAS ZUR BILDVERARBEITUNG
136
84
6.2.5
WELCHE SENSORVERFAHREN SOLLTEN BERUECKSICHTIGT WERDEN? 136
85
6.3
WELCHE ELEKTROTECHNISCHE HARDWARE ZUR SCHNELLEN
88
INFORMATIONSVERARBEITUNG BIETET SICH AN? 138
6.3.1 ZENTRALE VERARBEITUNGSEINHEIT (CPU) 139
89
6.3.2 GRAFIKVERARBEITUNGSEINHEIT (GPU) 139
92
6.3.3
FELDPROGRAMMIERBARE LOGIK-ARRAYS (FPGA) 140
94
6.3.4 ANWENDUNGSSPEZIFISCHE
INTEGRIERTE SCHALTUNG (ASIC) 140
6.3.5
VERGLEICH DER HARDWARE ZUR
INFORMATIONSVERARBEITUNG 141
94
6.3.6 TECHNISCHE ANFORDERUNGEN AN AUTONOME
TRANSPORTSYSTEME 142
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
6.4 ENTWICKLUNG EINER VORGEHENSWEISE 143
6.4.1 ENTWICKLUNGSOPTIONEN UND AUSWAHL VON TECHNOLOGIEN
143
6.4.2 ENTWICKLUNG EINES
MEHRGENERATIONENPLANS
145
6.4.3 KONZEPT UND ROADMAP FUER DIE KOMMUNIKATION
MIT DEM MANAGEMENT
147
6.5 DENKANSTOESSE
149
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
150
7 FALLSTUDIE: IT-INTEGRATION IN DER
ANLAGENAUTOMATISIERUNG 151
7.1 HERAUSFORDERUNGEN AN DIE
IT-ARCHITEKTUR IN DER
ANLAGENAUTOMATISIERUNG
152
7.2 BEISPIEL: HORIZONTALE INTEGRATION
VON STEUERUNGEN
AUF BASIS EINER
SERVICEORIENTIERTEN ARCHITEKTUR
154
7.2.1 EINSATZ
EINER SERVICEORIENTIERTEN ARCHITEKTUR (SOA) 155
7.2.2 EINSCHAETZUNG ZUR SOA
157
7.3 OPEN PLAERM COMMUNICATIONS
UNIFIED ARCHITECTURE (OPC UA) 158
7.3.1 KONZEPT VON OPC UA
158
7.3.2 WAS LEISTET OPC UA9
159
7.4 WEITERE INTEROPERABILITAETS- UND
INTEGRATIONSANSAETZE
160
7.4.1 FIELD DEVICE
INTEGRATION (FDI)
161
7.4.2 MODULE TYPE PACKAGE (MTP)
162
7.4.3 DIE NAMUR OPEN ARCHITECTURE (NOA) ZUR VERTIKALEN
INTEGRATION
162
7.4.4 WELCHE ANSAETZE ZUR INTEROPERABILITAET
GIBT ES NOCH' 164
7.5
DENKANSTOESSE 165
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR 166
8 FALLSTUDIE: AUTOMOTIVE-IT HEUTE UND
IN ZUKUNFT 169
8.1 TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNGEN
171
8.1.1 TREND: VERNETZUNG VON SOFTWAREDEFINIERTEN FAHRZEUGEN
171
8.1.2 TREND: DATA LOOP ZUR KONTINUIERLICHEN ENTWICKLUNG
AUTONOMER SYSTEME
173
8.1.3 TREND: NEUE
TECHNOLOGIE-PLATTFORM FUER DAS AUTONOME FAHREN . . 174
8.2 AUSGANGSLAGE: DIE ENTWICKLUNGS-
UND INTEGRATIONSPLATTFORM
AUTOSAR 175
8.3
AUF DEM WEG ZUR LOESUNGSFINDUNG 176
8.3.1 EXPERTENBEFRAGUNGEN ZUR IT FUER DIE MOBILITAET DER ZUKUNFT 177
8.3.2
BEISPIEL EINER KONKRETISIERUNG 179
8.4 STRATEGISCHE
PERSPEKTIVEN UND INTERESSENSLAGEN 180
8.4.1 STRATEGISCHE
PERSPEKTIVE: NEUES FUER DEN KUNDEN 181
8.4.2 STRATEGISCHE
PERSPEKTIVE: MOEGLICHKEITEN FUER DAS
GESCHAEFT 181
INHALTSVERZEICHNIS
8.4.3 ST
AT
8.4.4 ST
8.5
DENKANSTI
WEITERFUEHRENDE
9 WIE ENTSTEHT V
9.1 WERTE ERZI
9.2 BEISPIELE
IN DER IND
9.2.1 1V1
LC
9.2.2
M
AI
9.2.3
M
9.2.4 FA
9.3 EINE
MED
9.3.1 M
9.3.2
EI
9.3.3
9.4
VOM TECH
9.5 DENKANSTI
WEITERFUEHRENDE
10 ASPEKTE ZUR E
10.1 EIN BLIC
10.2 EINSATZE
10.2.1
10.2.2
10.3 WIRTSCHI
10.4 TECHNISC
10.4.1
10.4.2
10.5 NICHT TEE
TECHNOLE
10.5.1
10.5.2
10.5.3
10.6
DENKANS
WEITERFUEHRENDE
INHALTSVERZEICHNIS
XV
ZEICHNIS
. 143
. 143
145
8.4.3 STRATEGISCHE PERSPEKTIVE: INNENSICHT DER
AUTOMOTIVE-UNTERNEHMEN
8.4.4 STRATEGISCHE PERSPEKTIVE: WETTBEWERBER SUCHEN CHANCEN
182
183
8.5
DENKANSTOESSE 184
. 147 WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
184
. 149
9 WIE ENTSTEHT WERTSCHOEPFUNG DURCH AUTOMATISIERUNGSTECHNIK? 187
. 150
9.1
WERTE ERZEUGEN 188
. 151
9.2 BEISPIELE FUER NUTZEN UND MEHRWERTE DURCH AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
IN DER INDUSTRIE 189
. 152
9.2.1 MEHRWERT AUFGRUND DER ERHOEHUNG DER BETRIEBLICHEN
LEISTUNGSFAEHIGKEIT
189
154
9.2.2 MEHRWERT DURCH EINE DIREKTE VERBINDUNG ZU DEN
155
AUTOMATISIERUNGSSYSTEMEN IM BETRIEB 190
157
9.2.3 MEHRWERT AUFGRUND VON DATENOEKONOMIE
192
158
9.2.4 FAZIT ZU DEN MEHRWERTEN UND POTENZIALEN FUER EINE
158
WERTSCHOEPFUNG 193
159
9.3 EINE METHODIK ZUR WERTEORIENTIERTEN SYSTEMGESTALTUNG 194
160
9.3.1 METHODIK DER WERTANALYSE 194
161
9.3.2 EIN BEISPIEL ZUR ANWENDUNG DER METHODE 196
162
9.3.3 GEHT ES AUCH AGILER? 199
9.4 VOM TECHNISCHEN PRODUKT
ZUM ERFOLGREICHEN GESCHAEFTSMODELL 200
YYYY 162
9.5
DENKANSTOESSE
203
YY. 164
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 205
YY. 165
10 ASPEKTE ZUR
EINFUEHRUNG IN DIE PRAXIS
207
. YY 166
10.1 EIN
BLICK ZURUECK
208
169
10.2 EINSATZENTSCHEIDUNGEN UND AUSWAHL VON AUTOMATISIERUNGSTECHNIK . 209
171 10.2.1 UNTERSCHEIDUNG DER SYSTEMWELTEN INFORMATIONSTECHNIK (IT)
171 UND
OPERATIONAL TECHNOLOGY (OT) 210
10.2.2 BEWEGGRUENDE FUER
DEN EINSATZ VON OT UND IT IN DER PRAXIS 211
. 173
10.3 WIRTSCHAFTLICHE ABWAEGUNGEN 213
. 174
10.4 TECHNISCHE GRENZEN DES EINSATZES VON AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 215
10.4.1 GRENZEN DER REALISIERBARKEIT AUFGRUND VON KOMPLEXITAET 215
. 175 10.4.2 GRENZEN AUFGRUND VON NICHT DETERMINISTISCHEM VERHALTEN
217
. 176
10.5 NICHT TECHNISCHE HERAUSFORDERUNGEN BEIM EINSATZ NEUER
. YY 177 TECHNOLOGIEN 219
. 179
10.5.1 WAS BEHINDERT TECHNOLOGISCHE INNOVATION? 219
. 180
10.5.2 WIE KANN INNOVATION IN DIE PRAXIS TRANSFERIERT WERDEN? 220
. 181
10.5.3 WIE LASSEN SICH INTERESSENSVERTRETER FUER DIE
. 181
TECHNOLOGIEEINFUEHRUNG GEWINNEN? 221
10.6 DENKANSTOESSE
223
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
224
UEBER
DEN
I
PROFESSOR
MICHAE
MATISIERUNGSTECHNI
AACHEN
IM
RAHMEI
NACH
DER PROM(
DORT
ACHT JAHRE
IN
ZESSKETTE
-
PRODUK
TAETIGKEIT
ALS ABTEI
BAUTE
ER DAS
OFFS]
DEUTSCHLAND,
USA
WEYRICH
FUER ZWEI
LUNGSLEITER
ZUSTAEND
UND
DIENSTLEISTUNG,
IM JAHR 2009 ER
LEITET ER DAS
INSTITUT
STUTTGART.
ER IST STU
MICHAEL WEYRIC
TECHNIK
UND HAT ZA!
GESELLSCHAFT
FUER
MI
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
11
AUF DEM WEG IN DIE ZUKUNFT
225
11.1
REIFEGRADMODELLE ZUR EINORDNUNG VON ENTWICKLUNGEN
226
11.1.1 DIE DIGITALE REIFE
VON PRODUKTFAEHIGKEITEN 226
11.1.2 DIE DIGITALE REIFE VON
PROZESSEN IN DER
ANLAGENAUTOMATISIERUNG
229
11.1.3
DIE REIFEGRADE DER MENSCH-MASCHINE-INTERAKTION
AUF DEM WEG ZUR AUTONOMIE 230
11.2 WELCHE TECHNOLOGISCHEN TRENDS
BESTEHEN UND WELCHE
ENTWICKLUNGEN
SIND ABSEHBAR?
231
11.2.1 TREND:
ALLGEGENWAERTIGE VERBINDUNG ZU DEN
SYSTEMEN
IM FELD 232
11.2.2
TRENDS DER MODULARITAET, DER
KONNEKTIVITAET,
DES DIGITALEN ZWILLINGS UND DER AUTONOMIE
BZW. KI 233
11.3 WAS
KOMMT ALS NAECHSTES?
235
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
237
STICHWORTVERZEICHNIS
239 |
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG
1
1.1 WAS
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK HEUTE UND
IN ZUKUNFT LEISTET
1
1.2 ZUM
SELBSTVERSTAENDNIS DER
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
3
1.3 DIE
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK IN DIESEM
BUCH
6
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
9
2 WAS IST
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK?
11
2.1 GRUNDBEGRIFFE DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
12
2.1.1 TECHNISCHES SYSTEM, TECHNISCHE ANLAGE
UND TECHNISCHER
PROZESS
12
2.1.2 AUTOMATEN UND
AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
15
2.2
DIE SYSTEMTHEORIE DER KYBERNETIK
IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
17
2.2.1 DER
REGELKREIS UND SEINE KOMPONENTEN
18
2.2.2 AKTOREN
19
2.2.3
SENSOREN
20
2.2.4
STEUERUNG ODER
REGELUNG?
22
2.3 HISTORIE UND
FORTSCHRITT IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
23
2.4 EINFLUSS DER
SOFTWARE, DER INFORMATIONSTECHNIK
UND DER DATEN
AUF DIE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
26
2.4.1 SOFTWAREINTENSIVE
AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
26
2.4.2 SOFTWAREENTWICKLUNGSPROZESSE
IN DER
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
27
2.4.3 CYBER-PHYSISCHE AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
29
2.4.4 DER DIGITALE ZWILLING
31
2.5 DIE ROLLE DES MENSCHEN IN
DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 33
2.6 AUTONOME SYSTEME
36
2.7 DENKANSTOESSE
39
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
40
XI
XII INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS
3
WO WIRD AUTOMATISIERUNGSTECHNIK EINGESETZT UND WIE SEHEN
SYSTEMTOPOLOGIEN UND
IT
-ARCHITEKTUREN AUS?
43
4.5.2 SE(
4.5.3
AG
3.1 ANWENDUNG DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK IN DEN BRANCHEN 44
4.6 DENKANSTAE
3.1.1 AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
IN DEN BRANCHEN 44
WEITERFUEHRENDE
3.1.2 EINTEILUNG VON AUTOMATISIERTEN SYSTEMEN 46
5
IT
ZUR
VERNETZI
3.1.3 ANFORDERUNGEN AN DIE AUTOMATISIERUNGSSYSTEME 48
IN
DER AUTOMAT
3.1.4 WEITERE ANFORDERUNGEN AN AUTOMATISIERUNGSSYSTEME 49
5.1
EINFUEHRUNJ
3.2 SYSTEMTOPOLOGIEN UND
IT
-ARCHITEKTUREN DER
ANLAGENAUTOMATISIERUNG . . 51
5.1.1
KO
3.2.1 EIGENSCHAFTEN VON SYSTEMEN DER ANLAGENAUTOMATISIERUNG 51
5.1.2
AN
3.2.2 DIE AUTOMATISIERUNGSPYRAMIDE 52
AU
3.2.3 ZUORDNUNG VON
IT
-SYSTEMEN ZU DEN EBENEN 54
5.1.3
VEI
3.2.4
IT
-SYSTEMBAUSTEINE DER ANLAGENAUTOMATISIERUNG 56
UNI
3.2.5 DIE VIRTUALISIERUNG DER HIERARCHIEN 57
5.2
KABELGEBU
3.2.6
DAS REFERENZARCHITEKTURMODELL INDUSTRIE 4.0 (RAMI 4.0) 59
5.2.1
FEL
3.3
IT
-ARCHITEKTUREN DER
PRODUKTAUTOMATISIERUNG 61
5.2.2 KO
3.3.1
IT
-ARCHITEKTUR VON SYSTEMEN DER PRODUKTAUTOMATISIERUNG 62
5.3
KABELLOSE
3.3.2 BEISPIELE
FUER DIE PRODUKTAUTOMATISIERUNG
64
5.4
KOMMUNIL
3.4
IT
-ARCHITEKTUREN VON HOCHVERNETZTEN AUTOMATISIERUNGSSYSTEMEN 65
5.5 DAS
INTERN
3.4.1
IT
-ARCHITEKTUREN FUER HOCHVERNETZTE AUTOMATISIERUNGSSYSTEME . . . 66
5.5.1
DI(
3.4.2 BEISPIEL: CAR-TO-CAR-KOMMUNIKATION 68
5.5.2
IO'
3.4.3 BEISPIEL: WERTSCHOEPFUNGSNETZWERKE AUF BASIS
5.5.3
SIC
VON HOCHVERNETZTEN AUTOMATISIERUNGSSYSTEMEN 69
5.6
DENKANSTAE
3.5 DENKANSTOESSE 72
WEITERFUEHRENDE
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 73
6
FALLSTUDIE:
KOG
4 SOFTWARE
FUER INDUSTRIELLE AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
75
6.1
WARUM
KO
4.1 SOFTWARE FUER AUTOMATISIERUNGSSYSTEME
76
6.1.1
WC
4.1.1 WIE PROGRAMMIERT MAN AUTOMATISIERUNGSSYSTEME HEUTE? 76
6.1.2
DII
4.1.2 WAS IST DAS BESONDERE AN ECHTZEITSOFTWARE9
78
6.2
AUSWAHL
4.2 SOFTWARE FUER DIE ANLAGENAUTOMATISIERUNG
79
6.2.1 ULI
4.2.1 SPEICHERPROGRAMMIERBARE
STEUERUNGEN
80
6.2.2 RA
4.2.2 UEBERGEORDNETE KOORDINATION
VON PROZESSEN
82
6.2.3
LIL
4.3 SOFTWARE FUER DIE PRODUKTAUTOMATISIERUNG 84
6.2.4
KA
4.3.1
ENTWICKLUNG VON
EMBEDDED
SYSTEMS
84
6.2.5
W'
4.3.2 PROGRAMMIERSPRACHEN UND ENTWICKLUNGSUMGEBUNGEN 85
6.3
WELCHE
4.3.3 BETRIEBSSYSTEME IN DER AUTOMATISIERUNG 88
INFORMATIV
4.3.4 AUTOMATISCHE SOFTWAREENTWICKLUNGSPROZESSE
6.3.1
ZE
IN
DER PRODUKTAUTOMATISIERUNG
89
6.3.2
GR
4.4 SOFTWARE FUER DIE HOCHVERNETZTE AUTOMATISIERUNG
92
6.3.3
FE
4.5 STEUERUNGSPARADIGMEN UND SERVICE-ARCHITEKTUREN 94
6.3.4
AR
4.5.1 GRUNDLEGENDE STEUERUNGSPARADIGMEN DER ZYKLISCHEN
6.3.5
VE
UND EREIGNISORIENTIERTEN STEUERUNG 94
6.3.6
TE
EICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
4.5.2 SERVICE-ARCHITEKTUREN 98
43
4.5.3 AGENTENORIENTIERTE ARCHITEKTUREN 100
44
4.6 DENKANSTOESSE
101
44
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
103
46
5 IT ZUR VERNETZUNG UND KOMMUNIKATION
48
IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
105
49
5.1 EINFUEHRUNG
106
51
5.1.1 KONNEKTIVITAET UND INTEROPERABILITAET 106
51
5.1.2 ANFORDERUNGEN
AN DIE VERNETZUNG IN DER
52
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
107
54
5.1.3 VERNETZUNG VON SYSTEMEN UND KOMPONENTEN IM GROSSEN
56
UND IM KLEINEN 109
57
5.2 KABELGEBUNDENE SYSTEME FUER DIE LOKALE VERNETZUNG
111
59
5.2.1 FELDKOMMUNIKATION
112
61
5.2.2 KOMMUNIKATION BASIEREND AUF INDUSTRIAL ETHERNET
114
62
5.3 KABELLOSE
KOMMUNIKATIONSTECHNOLOGIE 116
64
5.4 KOMMUNIKATION MIT OBJEKTEN 118
65
5.5 DAS
INTERNET DER DINGE (IOT) - VERNETZUNG IM GROSSEN
120
66
5.5.1 DIE
INDUSTRIAL
INTERNET REFERENCE ARCHITECTURE
120
68
5.5.2
IOT-PROTOKOLLE ZUR VERBINDUNG VON KOMPONENTEN 122
5.5.3
SICHTWEISEN AUF DIE ARCHITEKTUREN
UND PROTOKOLLE 125
69
5.6 DENKANSTOESSE 127
72
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR 129
73
6 FALLSTUDIE: KOGNITIVE SENSOREN FUER MOBILE AUTONOME SYSTEME
131
75
6.1 WARUM KOGNITIVE SENSOREN?
132
76
6.1.1 WORUM GEHT
ES BEI KOGNITIVEN SENSORSYSTEMEN'
132
76
6.1.2 DIE STRUKTUR EINES KOGNITIVEN SENSORS
133
78
6.2 AUSWAHL DER SENSORVERFAHREN
134
79
6.2.1
ULTRASCHALL
134
80
6.2.2 RADAR
134
82
6.2.3 LIDAR 135
84
6.2.4 KAMERAS ZUR BILDVERARBEITUNG
136
84
6.2.5
WELCHE SENSORVERFAHREN SOLLTEN BERUECKSICHTIGT WERDEN? 136
85
6.3
WELCHE ELEKTROTECHNISCHE HARDWARE ZUR SCHNELLEN
88
INFORMATIONSVERARBEITUNG BIETET SICH AN? 138
6.3.1 ZENTRALE VERARBEITUNGSEINHEIT (CPU) 139
89
6.3.2 GRAFIKVERARBEITUNGSEINHEIT (GPU) 139
92
6.3.3
FELDPROGRAMMIERBARE LOGIK-ARRAYS (FPGA) 140
94
6.3.4 ANWENDUNGSSPEZIFISCHE
INTEGRIERTE SCHALTUNG (ASIC) 140
6.3.5
VERGLEICH DER HARDWARE ZUR
INFORMATIONSVERARBEITUNG 141
94
6.3.6 TECHNISCHE ANFORDERUNGEN AN AUTONOME
TRANSPORTSYSTEME 142
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
6.4 ENTWICKLUNG EINER VORGEHENSWEISE 143
6.4.1 ENTWICKLUNGSOPTIONEN UND AUSWAHL VON TECHNOLOGIEN
143
6.4.2 ENTWICKLUNG EINES
MEHRGENERATIONENPLANS
145
6.4.3 KONZEPT UND ROADMAP FUER DIE KOMMUNIKATION
MIT DEM MANAGEMENT
147
6.5 DENKANSTOESSE
149
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
150
7 FALLSTUDIE: IT-INTEGRATION IN DER
ANLAGENAUTOMATISIERUNG 151
7.1 HERAUSFORDERUNGEN AN DIE
IT-ARCHITEKTUR IN DER
ANLAGENAUTOMATISIERUNG
152
7.2 BEISPIEL: HORIZONTALE INTEGRATION
VON STEUERUNGEN
AUF BASIS EINER
SERVICEORIENTIERTEN ARCHITEKTUR
154
7.2.1 EINSATZ
EINER SERVICEORIENTIERTEN ARCHITEKTUR (SOA) 155
7.2.2 EINSCHAETZUNG ZUR SOA
157
7.3 OPEN PLAERM COMMUNICATIONS
UNIFIED ARCHITECTURE (OPC UA) 158
7.3.1 KONZEPT VON OPC UA
158
7.3.2 WAS LEISTET OPC UA9
159
7.4 WEITERE INTEROPERABILITAETS- UND
INTEGRATIONSANSAETZE
160
7.4.1 FIELD DEVICE
INTEGRATION (FDI)
161
7.4.2 MODULE TYPE PACKAGE (MTP)
162
7.4.3 DIE NAMUR OPEN ARCHITECTURE (NOA) ZUR VERTIKALEN
INTEGRATION
162
7.4.4 WELCHE ANSAETZE ZUR INTEROPERABILITAET
GIBT ES NOCH' 164
7.5
DENKANSTOESSE 165
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR 166
8 FALLSTUDIE: AUTOMOTIVE-IT HEUTE UND
IN ZUKUNFT 169
8.1 TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNGEN
171
8.1.1 TREND: VERNETZUNG VON SOFTWAREDEFINIERTEN FAHRZEUGEN
171
8.1.2 TREND: DATA LOOP ZUR KONTINUIERLICHEN ENTWICKLUNG
AUTONOMER SYSTEME
173
8.1.3 TREND: NEUE
TECHNOLOGIE-PLATTFORM FUER DAS AUTONOME FAHREN . . 174
8.2 AUSGANGSLAGE: DIE ENTWICKLUNGS-
UND INTEGRATIONSPLATTFORM
AUTOSAR 175
8.3
AUF DEM WEG ZUR LOESUNGSFINDUNG 176
8.3.1 EXPERTENBEFRAGUNGEN ZUR IT FUER DIE MOBILITAET DER ZUKUNFT 177
8.3.2
BEISPIEL EINER KONKRETISIERUNG 179
8.4 STRATEGISCHE
PERSPEKTIVEN UND INTERESSENSLAGEN 180
8.4.1 STRATEGISCHE
PERSPEKTIVE: NEUES FUER DEN KUNDEN 181
8.4.2 STRATEGISCHE
PERSPEKTIVE: MOEGLICHKEITEN FUER DAS
GESCHAEFT 181
INHALTSVERZEICHNIS
8.4.3 ST
AT
8.4.4 ST
8.5
DENKANSTI
WEITERFUEHRENDE
9 WIE ENTSTEHT V
9.1 WERTE ERZI
9.2 BEISPIELE
IN DER IND
9.2.1 1V1
LC
9.2.2
M
AI
9.2.3
M
9.2.4 FA
9.3 EINE
MED
9.3.1 M
9.3.2
EI
9.3.3
9.4
VOM TECH
9.5 DENKANSTI
WEITERFUEHRENDE
10 ASPEKTE ZUR E
10.1 EIN BLIC
10.2 EINSATZE
10.2.1
10.2.2
10.3 WIRTSCHI
10.4 TECHNISC
10.4.1
10.4.2
10.5 NICHT TEE
TECHNOLE
10.5.1
10.5.2
10.5.3
10.6
DENKANS
WEITERFUEHRENDE
INHALTSVERZEICHNIS
XV
ZEICHNIS
. 143
. 143
145
8.4.3 STRATEGISCHE PERSPEKTIVE: INNENSICHT DER
AUTOMOTIVE-UNTERNEHMEN
8.4.4 STRATEGISCHE PERSPEKTIVE: WETTBEWERBER SUCHEN CHANCEN
182
183
8.5
DENKANSTOESSE 184
. 147 WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
184
. 149
9 WIE ENTSTEHT WERTSCHOEPFUNG DURCH AUTOMATISIERUNGSTECHNIK? 187
. 150
9.1
WERTE ERZEUGEN 188
. 151
9.2 BEISPIELE FUER NUTZEN UND MEHRWERTE DURCH AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
IN DER INDUSTRIE 189
. 152
9.2.1 MEHRWERT AUFGRUND DER ERHOEHUNG DER BETRIEBLICHEN
LEISTUNGSFAEHIGKEIT
189
154
9.2.2 MEHRWERT DURCH EINE DIREKTE VERBINDUNG ZU DEN
155
AUTOMATISIERUNGSSYSTEMEN IM BETRIEB 190
157
9.2.3 MEHRWERT AUFGRUND VON DATENOEKONOMIE
192
158
9.2.4 FAZIT ZU DEN MEHRWERTEN UND POTENZIALEN FUER EINE
158
WERTSCHOEPFUNG 193
159
9.3 EINE METHODIK ZUR WERTEORIENTIERTEN SYSTEMGESTALTUNG 194
160
9.3.1 METHODIK DER WERTANALYSE 194
161
9.3.2 EIN BEISPIEL ZUR ANWENDUNG DER METHODE 196
162
9.3.3 GEHT ES AUCH AGILER? 199
9.4 VOM TECHNISCHEN PRODUKT
ZUM ERFOLGREICHEN GESCHAEFTSMODELL 200
YYYY 162
9.5
DENKANSTOESSE
203
YY. 164
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 205
YY. 165
10 ASPEKTE ZUR
EINFUEHRUNG IN DIE PRAXIS
207
. YY 166
10.1 EIN
BLICK ZURUECK
208
169
10.2 EINSATZENTSCHEIDUNGEN UND AUSWAHL VON AUTOMATISIERUNGSTECHNIK . 209
171 10.2.1 UNTERSCHEIDUNG DER SYSTEMWELTEN INFORMATIONSTECHNIK (IT)
171 UND
OPERATIONAL TECHNOLOGY (OT) 210
10.2.2 BEWEGGRUENDE FUER
DEN EINSATZ VON OT UND IT IN DER PRAXIS 211
. 173
10.3 WIRTSCHAFTLICHE ABWAEGUNGEN 213
. 174
10.4 TECHNISCHE GRENZEN DES EINSATZES VON AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 215
10.4.1 GRENZEN DER REALISIERBARKEIT AUFGRUND VON KOMPLEXITAET 215
. 175 10.4.2 GRENZEN AUFGRUND VON NICHT DETERMINISTISCHEM VERHALTEN
217
. 176
10.5 NICHT TECHNISCHE HERAUSFORDERUNGEN BEIM EINSATZ NEUER
. YY 177 TECHNOLOGIEN 219
. 179
10.5.1 WAS BEHINDERT TECHNOLOGISCHE INNOVATION? 219
. 180
10.5.2 WIE KANN INNOVATION IN DIE PRAXIS TRANSFERIERT WERDEN? 220
. 181
10.5.3 WIE LASSEN SICH INTERESSENSVERTRETER FUER DIE
. 181
TECHNOLOGIEEINFUEHRUNG GEWINNEN? 221
10.6 DENKANSTOESSE
223
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
224
UEBER
DEN
I
PROFESSOR
MICHAE
MATISIERUNGSTECHNI
AACHEN
IM
RAHMEI
NACH
DER PROM(
DORT
ACHT JAHRE
IN
ZESSKETTE
-
PRODUK
TAETIGKEIT
ALS ABTEI
BAUTE
ER DAS
OFFS]
DEUTSCHLAND,
USA
WEYRICH
FUER ZWEI
LUNGSLEITER
ZUSTAEND
UND
DIENSTLEISTUNG,
IM JAHR 2009 ER
LEITET ER DAS
INSTITUT
STUTTGART.
ER IST STU
MICHAEL WEYRIC
TECHNIK
UND HAT ZA!
GESELLSCHAFT
FUER
MI
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
11
AUF DEM WEG IN DIE ZUKUNFT
225
11.1
REIFEGRADMODELLE ZUR EINORDNUNG VON ENTWICKLUNGEN
226
11.1.1 DIE DIGITALE REIFE
VON PRODUKTFAEHIGKEITEN 226
11.1.2 DIE DIGITALE REIFE VON
PROZESSEN IN DER
ANLAGENAUTOMATISIERUNG
229
11.1.3
DIE REIFEGRADE DER MENSCH-MASCHINE-INTERAKTION
AUF DEM WEG ZUR AUTONOMIE 230
11.2 WELCHE TECHNOLOGISCHEN TRENDS
BESTEHEN UND WELCHE
ENTWICKLUNGEN
SIND ABSEHBAR?
231
11.2.1 TREND:
ALLGEGENWAERTIGE VERBINDUNG ZU DEN
SYSTEMEN
IM FELD 232
11.2.2
TRENDS DER MODULARITAET, DER
KONNEKTIVITAET,
DES DIGITALEN ZWILLINGS UND DER AUTONOMIE
BZW. KI 233
11.3 WAS
KOMMT ALS NAECHSTES?
235
WEITERFUEHRENDE LITERATUR
237
STICHWORTVERZEICHNIS
239 |
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