Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Filters
14
14
Reset filters

Settings
Now showing 1 - 10 of 14
  • Publication
    Untersuchung der Netzlastrobustheit von OPC UA - Standard, Profile, Geräte und Testmethoden
    ( 2020)
    Gamper, Sergej
    ;
    Poudel, Bal Krishna
    ;
    Schriegel, Sebastian
    ;
    Pethig, Florian
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    Momentan werden neue Kommunikationstechnologien wie z. B. OPC UA, TSN oder auch SDN ausgearbeitet und eingeführt, um den Anforderungen einer Industrie 4.0 gerecht zu werden. Dabei konzentriert man sich verständlicherweise hauptsächlich auf die funktionalen Aspekte der jeweiligen Technologie. Dabei können bestimmte grundlegende Qualitätsmerkmale aber leicht unterschätzt oder einfach übersehen werden. Dieses Dokument beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob das Thema der Netzlastrobustheit bei OPC UA im Standard oder bei der Zertifizierung der OPC UA-fähigen Geräte bereits eine Rolle spielt. Wie die Erfahrungen der letzten Jahrzehnte in der Nutzung der Ethernet-basierten industriellen Netzwerke (z. B. PROFINET) zeigen, spielt dieses Thema eine sehr wichtige Rolle.
  • Publication
    Real-time Industrial Communication by using OPC UA Field Level Communication
    ( 2020)
    Kumar Panda, Santosh
    ;
    Majumder, Mainak
    ;
    Wisniewski, Lukasz
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    Real-time behaviour is one of the most important aspects of field level automation networks in factory communication. Various Real-Time Ethernet (RTE) technologies have been developed over the years to cope with the network requirements like latency, Quality-of-Service (QoS), reliability etc. of the field level networks. Because of their nature of vendor-dependency, these technologies have been incompatible with one another. In the era of Industry 4.0, an innovative approach is required to bring together this technology in order to solve the interoperability issue. Open Platform Communication Unified Architecture (OPC UA) is a vendor-neutral communication protocol which can be an answer to this incompatibility problem of field level factory networks. This paper aims to use OPC UA as a field level communication protocol in combination with the Time-sensitive networking (TSN) standards to simulate the real-time behaviour of field network.
  • Publication
    Work-in-Progress: Semantic Knowledge Base as a Solution for Heterogeneous Industrial Network Management
    ( 2020)
    Majumder, Mainak
    ;
    Soler Perez Olaya, S.
    ;
    Ehrlich, Marco
    ;
    Wisniewski, Lukasz
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    ;
    Wollschlaeger, Martin
    The advent of Industry 4.0 brings the Internet of Things (IoT) and Cyber-Physical Systems (CPSs) inside the factory premise and made the boundaries between the information and operational technologies (IT OT) obsolete. This, in turn, introduces the problem of interoperability due to the integration of multiple industrial protocols and technologies from various automation networks. The aim of this paper is to investigate this interoperability problem of heterogeneous network management and propose a semantic network knowledge base as a solution to it. It also describes a set of generic interface functions for data acquisition.
  • Publication
    A Simulation Model for Integrating 5G into Time Sensitive Networking as a Transparent Bridge
    ( 2020)
    Martenvormfelde, Lukas
    ;
    Neumann, Arne
    ;
    Wisniewski, Lukasz
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    The advances in industrial automation systems rise more stringent demands for reliable and flexible communication. 5G and TSN have been discussed widely as promising candidates that fulfil these requirements. To take advantage of the combination of both of these technologies, an integration of 5G with TSN is part of the current work on the 5G specifications.In this paper, a simulation approach for OMNeT++ based on the existing TSN model NeSTiNg and a novel lightweight 5G user plane model that is still under development is presented. By means of a relevant closed loop control simulation, the known issue of different scheduling periods is reproduced in a minimal simulation scenario. Furthermore, crucial further steps to optimize the model towards an IEEE 802.1Qbv TSN bridge are identified as future tasks.
  • Publication
    An Approach for Data Pipeline with Distributed Query Engine for Industrial Applications
    ( 2020)
    Chowdhury, Arnab Ghosh
    ;
    Illian, Marvin
    ;
    Wisniewski, Lukasz
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    The data driven services in industrial automation systems are transforming the world of automation industry by optimizing industrial processes and providing Value Added Services (VASs) with the grace of Industry 4.0, Big Data and Artificial Intelligence (AI). A demand driven data pipeline is essential to connect different industrial data sources in a shop floor with different data storage systems for service provisioning. This paper analyzes an experimental approach and corresponding challenges to optimize computing resource allocation in industrial applications to construct such demand driven data pipeline to provide data driven services through an open source, flexible and extensible distributed query engine known as Presto, which can perform interactive analytical queries for different purposes such as condition monitoring, asset management or many others.
  • Publication
    Ethernet TSN Nano Profil - Migrationshelfer vom industriellen Brownfield zum Ethernet TSN-basierten IIoT
    ( 2020)
    Schriegel, Sebastian
    ;
    Biendarra, Alexander
    ;
    Kobzan, Thomas
    ;
    Leurs, Ludwig
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    IEEE 802.1 Ethernet TSN ermöglicht Netzwerkkonvergenz für zeitsensitive Applikationen und Protokolle und ist damit eine wichtige Basistechnologie für universelle, einheitliche und durchgängige industrielle Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud. Es ist allerdings nicht einheitlich definiert, welche TSN- und Ethernet-Funktionen mit welchen Ressourcen (z. B. Speicher) dafür notwendig sind bzw. genutzt werden sollen. Hersteller, die IEC und die IEEE arbeiten deshalb daran Ethernet TSN für den Einsatz in der industriellen Automation in einem engeren Rahmen zu definieren als die IEEE 802.1-Standardfamilie dies tut. Das entsprechende Profil IEC/IEEE 60802 TSN Profile for Industrial Automation soll 2021 fertig sein. Die hohe Einsatz- und Anforderungsbandbreite (Sensor bis Cloud) macht eine homogene Lösung aber schwer und die Entwicklung und Verbreitung der Technologie in den Anwendungen wird sehr viel Zeit benötigen. In diesem Beitrag wird ein TSN-Nano Profil vorgeschlagen, das einerseits Ethernet TSN für die Feldebene (Sensoren und Aktoren) skalieren soll und andererseits passende heutige IEC-Echtzeit Ethernet-Hardware mit speziellen Umsetzungsmethoden per Firmware mit TSN-Funktionen updaten kann und so die Markteinführung von Ethernet TSN in der Automation und auch das Retrofitting von existierenden Anlagen vereinfacht und beschleunigt. Es wird vorgeschlagen das Ethernet TSN Nano Profil in das IEC/IEEE 60802 TSN-IAProfil aufzunehmen und so eine Profilskalierung für einfachste Geräte zu erzielen und Retrofitting zu ermöglichen.
  • Publication
    Automatische Bewertung und Überwachung von Safety & Security Eigenschaften. Strukturierung und Ausblick
    ( 2020)
    Ehrlich, Marco
    ;
    Benk, Stefan
    ;
    Harder, Dimitri
    ;
    Kleen, Philip
    ;
    Trsek, Henning
    ;
    Schriegel, Sebastian
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    Um die Sicherheit von industriellen Fertigungsanlagen von der Entwicklung über den Betrieb bis zur Entsorgung zu gewährleisten, werden bestimmte regulative und normative Anforderungen gestellt. Durch die Vernetzung und die weiteren Entwicklungen im Rahmender Industrie 4.0 wird der manuelle Aufwand zum Erreichen dieser Sicherheit immer größer und nahezu nicht mehr durchführbar, gerade für kleine und mittelständische Unternehmen. Deswegen untersucht diese Arbeit die vorhandenen Problemstellungen genauer und gibt einen Ausblick auf die möglichen Lösungen in diesem Bereich. Das Ziel ist eine(teil-) automatisierte Sicherheitsbetrachtung von modularen Fertigungsanlagenmit Bezug auf Safety und Security.
  • Publication
    Plug & Play Retrofitting Approach for Data Integration to the Cloud
    ( 2020)
    Kumar Panda, Santosh
    ;
    Wisniewski, Lukasz
    ;
    Ehrlich, Marco
    ;
    Majumder, Mainak
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    Driven by rapid digitalisation, production systems are becoming more flexible and adaptable with the help of emerging concepts like the Internet of Things (IoT) and Industry 4.0. Often, these transformations are not fully implemented in Small and Medium-sized Enterprises (SMEs) due to the replacement cost of existing machines. This paper aims to develop a Plug Play retrofitting platform, where Industry 4.0 compliant sensor systems can be attached, detected, and configured automatically to the existing production environment. The purpose of the retrofitting is to integrate the sensor system with a cloud platform that would provide persistent storage for sensor data as well as the functionalities to perform monitoring, analysis, and predictive learning.
  • Publication
    Multi-Agent Context-Aware Dynamic-Scheduling for Large-scale Processing Networks
    ( 2020)
    Qu, Shuhui
    ;
    Chen, Yirong
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    ;
    Lepech, Michael D.
    ;
    Wang, Jie
    Optimally scheduling jobs in processing networks to meet multiple objectives for economic considerations and operational efficiencies has been a hot topic. However, most data-driven methods are rarely applied. One of the critical reasons is that the scheduling policy generated by these methods tends to bias toward the specific environment. In order to better deal with the discrepancy, this work in progress paper presents a context-aware dynamic scheduling method (CADS) that can adaptively select a specific policy based on the on-demand context. The CADS has two components: 1) The evaluation module that evaluates the performances of the policies that are learned from each operational context; 2) The decision-making module that maintains the knowledge of each policy's performance under each context and constructs the weighted best-fit policy based on the identified context. The promising preliminary result using numerical simulation that demonstrates the effectiveness of CADS is presented. CADS outperforms traditional scheduling methods in various kinds of processing network environments.
  • Publication
    5G into Profinet integration as a use case for network slicing
    ( 2019)
    Neumann, Arne
    ;
    Wisniewski, Lukasz
    ;
    Jasperneite, Jürgen
    The upcoming fifth generation of mobile networks (5G) is supposed to enable innovation in industries like factory and process automation by addressing machine-type communication and its requirements of reliability and latency. However, 5G will not immediately fulfill all the requirements raising from industrial applications at reasonable costs. The integration of 5G as a network entity into an industrial communication system is therefore considered as an applicable migration path. In this paper, a flexible and adaptive integration of a 5G mobile network into the industrial Ethernet protocol Profinet utilizing the network slicing concept will be proposed.