Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

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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.

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Vergleich von Ethernet TSN-Nutzungskonzepten

2020 , Leßmann, Gunnar , Biendarra, Alexander , Schriegel, Sebastian

Bei der Nutzung von IEEE Standards mit dem Schwerpunkt Time Sensitive Networks (TSN) gibt es unterschiedliche mögliche Nutzungskonzepte. Zwei wesentliche Konzepte können unterschieden und anhand von Kriterien verglichen werden. Diese Nutzungskonzepte sind in Bezug auf das Netzwerk diversitär und haben je nach Nutzungskontext Vorteile und Nachteile. Während ein Konzept unter Nutzung von Preemption und Strict Priority in Netzwerken mit skalierter Datenrate Vorteile im Bereich von Speichergrößen der Bridges und Bandbreitennutzung für Best Effort-Daten zeigt, bietet Time Aware Shaping (TAS) insbesondere in Netzwerksegmenten mit einer Datenrate von 100 MBit/s eine kleinere Latenzzeit.

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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.

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Utilizing SDN Infrastructure to provide Smart Services from the Factory to the Cloud

2019 , Kobzan, Thomas , Heymann, Sascha , Schriegel, Sebastian , Jasperneite, Jürgen

Smart Factory Web is an interconnection of factories all over the globe with the goal to form an easy-to-use manufacturing platform. To handle heterogeneous and changing demands of the participating users, the factory has not only to flexibilize its production assets but its network in regards to management and configuration as well. This contribution provides an insight into how this can be achieved by utilizing Software-defined networking for the concrete use case Smart Factory Web. An architecture proposal is given extending the current design of a factory which participates at Smart Factory Web. This proposal is furthermore discussed leading to a step-by-step process how a factory can transform its current traditional network infrastructure to a more flexible SDN based one.

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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.

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