Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Time-Sensitive Networking over Metropolitan Area Networks for Remote Industrial Control
    ( 2021)
    Tschöke, Simon
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    Lynker, Frederic
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    Buhr, Hauke
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    Schreiner, Florian
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    Willner, Alexander
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    Vick, Axel
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    Chemnitz, Moritz
    The benefits of the currently evolving IEEE Time-Sensitive Networking (TSN) standard have already been globally recognized. Whereas the application of TSN in a LAN is currently widely and globally tested, TSN in a Metropolitan Area Network (MAN) has not been a major focus until now. The possible benefits of utilizing co-located Edge Clouds in order to support multiple urban production sites with industrial realtime applications open a wide range of new business models. Therefore, we have analyzed the feasibility of transparently using PROFINET over TSN via a Dense Wavelength Division Multiplex (DWDM) link, where a machine park is controlled remotely by an Edge-based virtual Programmable Logic Controller (vPLC). As a result, we are able to setup a TSN connection over a MAN with a one-way delay of about 156.5 J.ms and a jitter of about 12 ns. This work can be extended to allow for dynamically provisioned TSN flows and multi-path Frame Replication and Elimination (FRER) for distributed hard real-time machine control and adoption to Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) 5G campus networks.
  • Publication
    UrbanTSN - Automatisierung mit Echtzeit-Internet
    ( 2020)
    Chemnitz, Moritz
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    Wolff, Tobias
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    Vick, Axel
    Die individualisierte Massenproduktion mit hochgradig wandelbaren Produktionskapazitäten erfordert das Umdenken auch in der Steuerungstechnik. Das Ziel der Auftragsforschung im Projekt UrbanTSN ist die Ablösung der starren Liniensteuerung klassisch hierarchischer Fabrikautomatisierung durch eine mit Docker und Codesys virtualisierte, mit USDL und WSDL flexibel orchestrierte und damit ad hoc skalierbare Online-Steuerungstechnik. Diese Entwicklung auf dem Gebiet der Industrie 4.0 verbindet erfolgreich die Errungenschaften der fortgeschrittenen IKT-Welt mit den anspruchsvollen Anforderungen der industriellen Produktionslandschaft.
  • Publication
    Reale Daten für Simulationen im digitalen Zwilling
    ( 2019)
    Chemnitz, Moritz
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    Heimann, Oliver
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    Vick, A.
    Die hohen Anforderungen an moderne Fertigungssysteme erfordern leistungsfähige Engineering-Lösungen. Wie man die Identifikation von Fehlerursachen in komplexen Anlagen erleichtert, wurde in einer Machbarkeitsstudie des Fraunhofer IPK im Auftrag von Siemens DI FA untersucht. In der vorgestellten Lösung werden die Daten der Anlage auf Feldbusebene erfasst und in den digitalen Zwilling eingespeist. So kann das Verhalten der Komponenten taktgenau nachvollzogen werden. Dies erlaubt einen tiefen Einblick in das System und unterstützt so bei der Fehlerbehebung.
  • Publication
    Zusammenfassung und Ausblick
    ( 2019)
    Chemnitz, Moritz
  • Publication
    Datengetriebene Anwendungserstellung
    ( 2019)
    Fraas, Philipp
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    Thierse, Paul
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    Chemnitz, Moritz
  • Publication
    4G/5G-Campusnetze und FTS-Einsatz
    ( 2019)
    Chemnitz, Moritz
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    Vick, Axel
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    Lambrecht, Jens
    Für die Einbindung eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTS) hat die Deutsche Telekom erstmals ein LTE-Campusnetz auf dem Betriebsgelände von Osram in Schwabmünchen installiert. Es stellt exklusive Netzwerkressourcen bereit und gewährleistet, dass die übermittelten Daten nie das Unternehmensnetz verlassen. Darauf aufbauend, wurde ein robotergestützter Materialtransport innerhalb der Fabrik umgesetzt. Die von der Gestalt Robotics GmbH realisierten Softwaredienste zur Lokalisierung und Navigation können so auf einer Edge-Cloud berechnet werden. Als Bindeglied zwischen manuellen und automatischen Prozessen kommen vom Fraunhofer-IPK neu entwickelte Materialübergabestationen mit LTE-Gateways zum Einsatz. Die Edge-Cloud-basierte Steuerung kann nun auch komplexeste Planungsaufgaben vom Flottenmanagement bis zum KI-gestützten Materialfluss für die gesamte Fabrik übernehmen. Die Anbindung von weiteren LTE-Endgeräten ermöglicht eine Vielzahl neuer Anwendungen. Diese sind dabei nicht auf die Steuerung von Transportfahrzeugen beschränkt. Die große Bandbreite des Netzes erlaubt u. a. auch die funkbasierte Anbindung von Kameras, so dass automatisierte Vollständigkeits- und Qualitätsprüfungen durch cloudbasierte Bildverarbeitungsdienste umsetzbar werden.
  • Publication
    Vernetzte Transportroboter in der Fabriklogistik
    ( 2019)
    Chemnitz, Moritz
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    Vick, Axel
    Die Transformation zur digitalen und flexiblen Produktion ist für Unternehmen schwierig. Während die klassischen Wertschöpfungsprozesse ihrem Ende entgegensehen, müssen neue Produkte entwickelt und die Produktion geplant und vorbereitet werden. Dafür steht in Zukunft immer weniger Zeit zur Verfügung, sodass grundsätzlich völlig andere Fertigungs- und Logistikkonzepte in der Fabrik etabliert werden müssen. Eine besonders wandelbare und skalierbare Technologie bietet hier die mobile Robotik in Kombination mit einem privaten Mobilfunknetz und Edge-Cloud Rechenleistung.
  • Publication
    Selbstorganisierende Produktion - SOPRO
    ( 2012)
    Hohwieler, Eckhard
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    Eggers, Achim
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    Schallock, Burkhard
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    Baumann, Michael
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    Kraft, Manfred
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    Urban, Kamilla
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    Niedermayer, Michael
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    Schlenker, Dirk
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    Schrank, Kai
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    Patzlaff, Marcel
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    Erdene-Ochir, Tuguldur
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    Chemnitz, Moritz