Industrie 4.0 – Cyber-physische Systeme

Summary

Cyber-physische Systeme (CPS) ermöglichen den kontinuierlichen Austausch von Informationen zwischen Maschinen, Anlagen und Werkstücken. Diese Systeme verbinden die physische und digitale Welt, indem sie Produktionsanlagen mit Sensoren, Aktoren und Kommunikationstechnologie ausstatten, die über das Internet verbunden sind. Materialien und Werkstücke tragen selbst Informationen in sich und sind Teil des industriellen Internets der Dinge. CPS bestehen aus drei logischen Ebenen, wobei die Prozesssteuerung teilweise dezentralisiert wird und von den Werkstücken übernommen werden kann.

Takeaways

• 😀 Cyber-Physische Systeme (CPS) ermöglichen den kontinuierlichen Austausch von Informationen zwischen Maschinen, Anlagen und Materialien.
• 😀 Alle Komponenten der Produktionsanlage, einschließlich Werkstücken und Materialien, sind mit Sensoren, Aktuatoren und Computern ausgestattet.
• 😀 Die Systeme sind über das Internet miteinander verbunden, was eine nahtlose Kommunikation zwischen physischen und digitalen Welten ermöglicht.
• 😀 Selbst Materialien und Werkstücke tragen Informationen und werden in das industrielle Internet der Dinge integriert.
• 😀 CPS bestehen aus drei logischen Ebenen: einem Dienstesystem, einer Prozessebene und einer physischen Ebene.
• 😀 Die Dienstesystem-Ebene ist für die Verteilung von Intelligenz und die logische Vernetzung verantwortlich.
• 😀 Die Prozessebene speichert Zustandsdaten von Prozessen, die für die Steuerung der Produktion wichtig sind.
• 😀 In der physischen Ebene sind Produktionsanlagen, Maschinen und Produkte miteinander verbunden.
• 😀 Der erste Einsatz von CPS ermöglicht eine dezentrale Prozesssteuerung, bei der Werkstücke teilweise selbst die Steuerung übernehmen können.
• 😀 Durch die Integration von Sensoren und Kommunikationstechnologien wird die Produktion effizienter und flexibler.
• 😀 CPS repräsentiert die Verschmelzung der physischen Welt mit der digitalen Welt, was die Produktion intelligenter und autonomer macht.

Q & A

Was sind Cyber-Physische Systeme (CPS)?

Cyber-Physische Systeme (CPS) sind Systeme, die den kontinuierlichen Austausch von Informationen zwischen Anlagen, Maschinen und einzelnen Produktionsstücken ermöglichen. Sie verbinden die physische und die digitale Welt durch den Einsatz von Sensoren, Aktoren, Computern und Kommunikationstechnologie.

Wie werden CPS in Produktionsanlagen eingesetzt?

In Produktionsanlagen werden alle Komponenten, einschließlich Materialien und Werkstücke, mit Sensoren, Aktoren, Computern und Kommunikationstechnologie ausgestattet. Diese Komponenten sind über das Internet miteinander verbunden, um Informationen auszutauschen und Prozesse zu steuern.

Was ist das Industrielle Internet der Dinge?

Das Industrielle Internet der Dinge beschreibt eine Umgebung, in der sogar Materialien und Werkstücke Informationen tragen und somit in den Informationsaustausch und die Vernetzung eingebunden sind. Hierbei kommunizieren physische Objekte miteinander, um den Produktionsprozess zu optimieren.

Welche logischen Ebenen umfasst ein Cyber-Physisches System?

Ein Cyber-Physisches System besteht aus drei logischen Ebenen: Einer Dienste-System-Ebene, auf der die Intelligenz allokiert ist und die logische Vernetzung stattfindet, einer Prozessdaten-Ebene, auf der Zustände und Daten gelagert werden, und einer physischen Ebene, auf der Produktionsanlagen, Maschinen und Produkte angebunden sind.

Welche Funktion übernimmt die Dienste-System-Ebene in einem CPS?

Die Dienste-System-Ebene eines CPS ist verantwortlich für die Allokation der Intelligenz und die Durchführung der logischen Vernetzung. Hier werden auch wichtige Entscheidungen zur Steuerung des Systems getroffen.

Was passiert auf der Prozessdaten-Ebene eines CPS?

Auf der Prozessdaten-Ebene eines CPS werden vor allem Prozessdaten über den Zustand der Systeme und Maschinen gespeichert. Diese Daten sind notwendig, um die Prozesse effizient und sicher zu steuern.

Was ist die Aufgabe der physischen Ebene in einem CPS?

Die physische Ebene in einem CPS ist die Ebene, auf der die physischen Objekte wie Produktionsanlagen, Maschinen und Produkte direkt eingebunden sind. Diese Objekte sind mit Sensoren und Aktoren ausgestattet, um Informationen zu sammeln und zu verarbeiten.

Wie ermöglicht CPS die Dezentralisierung der Prozesssteuerung?

CPS erlauben die Dezentralisierung der Prozesssteuerung, indem Werkstücke teilweise selbst Prozesssteuerungen übernehmen. Dies reduziert die Notwendigkeit zentraler Steuerungen und ermöglicht eine flexiblere und schnellere Reaktion auf Veränderungen im Produktionsprozess.

Welche Technologien werden für die Vernetzung in einem CPS verwendet?

Für die Vernetzung in einem CPS werden Technologien wie Sensoren, Aktoren, Computer und Kommunikationstechnologien eingesetzt. Diese Technologien ermöglichen den Austausch von Informationen und die Steuerung der Produktion.

Wie trägt das Internet zum Funktionsprinzip von CPS bei?

Das Internet ermöglicht es, dass die verschiedenen Komponenten eines CPS, wie Maschinen und Produktionsstücke, miteinander kommunizieren und Daten austauschen. Durch die Verbindung über das Internet sind die Systeme in der Lage, sich gegenseitig zu steuern und den Produktionsprozess zu optimieren.