Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

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Bridging the Gap Between IDS and Industry 4.0 - Lessons Learned and Recommendations for the Future

2024 , Alexopoulos, Kosmas , Bakopoulos, Emmanouil , Larrinaga Barrenechea, Felix , Castellvi, Silvia , Firouzi, Farshad , Luca, Gabriele de , Maló, Pedro , Marguglio, Angelo , Meléndez, Francisco , Meyer, Tom , Orio, Giovanni di , Pethig, Florian , Ruíz, Jesús , Treichel, Tagline , Usländer, Thomas , Volz, Friedrich , Watson, Kym , Stojanovic, Ljiljana

The Plattform Industrie 4.0 (PI4.0) and the International Data Spaces Association (IDSA) are two independent, parallel initiatives with clear focuses. While PI4.0 addresses communication and interaction between networked assets in a smart factory and/or supply chain across an asset or product lifecycle, IDSA is about a secure, sovereign system of data sharing in which all stakeholders can realize the full value of their data. Since data sharing between companies requires both interoperability and data sovereignty, the question emerges regarding the feasibility and rationality of integrating the expertise of PI4.0 and IDSA. The IDS-Industrial Community (IDS-I) is an extension of IDSA whose goal is to strengthen the cooperation between IDSA and PI4.0. Two fields of expertise could be combined: The Platform's know-how in the area of Industrie 4.0 (I4.0) and the IDSA's expertise in the areas of data sharing ecosystems and data sovereignty. In order to realize this vision, many aspects have to be taken into account, as there are discrepancies on multiple levels. Specifically, at the reference architecture level, we have the RAMI4.0 model on the PI4.0 side and the IDS Reference Architecture Model (IDS-RAM) on the IDSA side. While the existing I4.0 and IDS specifications are incompatible e.g. in terms of models (i.e., the AAS metamodel and the IDS information model) and APIs, there is also the issue of interoperability between I4.0 and IDS solutions. This position paper aims to bridge the gap between IDS and PI4.0 by not only analyzing how their existing concepts, tools, etc. have been "connected" in different contexts. Rather, this position paper makes recommendations on how different technologies could be combined in a generic way, independent of the concrete implementation of IDS and/or I4.0 relevant technology components. This paper could be used by both the IDS and I4.0 communities to further improve their specifications, which are still under development. The lessons learned and feedback from the initial joint use of technology components from both areas could provide concrete guidance on necessary improvements that could further strengthen or extend the specifications. Furthermore, it could help to promote the IDS architecture and specifications in the industrial production and smart manufacturing community and extend typical PI4.0 use cases to include data sovereignty by incorporating IDS aspects.

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Manufacturing-X: Die Branche der Fabrikausrüster

2023 , Sauer, Olaf , Haller, Marc Leon , Wagner-Sardesai, Saskia , Henke, Jürgen , Schmelting, Jürgen , Meyer, Tom , Kujath, Marc , Seidel, Holger , Kuhn, Thomas , Schnicke, Frank , Harst, Simon , Wenzel, Ken , ten Hompel, Michael , Henke, Michael , Clausen, Uwe , Ihlenfeldt, Steffen

Die deutsche Ausrüsterindustrie beliefert weltweit Fabriken mit Produktionslinien, Maschinen, Komponenten, Automatisierungstechnik und produktionsnaher Software. Über viele Jahre waren die Auftragsbücher voll und die Entwicklungs- und Produktionskapazitäten ausgelastet. Die Frage ist: wird das auch in der Zukunft so sein und: wie können die deutschen Ausrüster ihre Wettbewerbsfähigkeit erhalten oder sogar noch verbessern? Welche Rolle spielt dabei die Digitalisierung? Viele Ausrüster haben in den Jahren seit dem Start von „Industrie 4.0“ zaghafte Schritte in die Digitalisierung gemacht, mehr oder weniger erfolgreich; viele proprietäre Lösungen blieben weit hinter den Erwartungen zurück. Entsprechend zurückhaltend sind die Unternehmen nun bei den nächsten Schritten. Damit bleiben sie aber in Bezug auf die Digitalisierung und den mit ihr verbundenen Möglichkeiten für zusätzliche datenbasierte Dienstleistungen rund um Maschinen und Komponenten zurück und verpassen möglicherweise wichtige Innovationschancen. Qualitativ hochwertige Maschinen, Anlagen und Komponenten zu entwickeln, herzustellen und zu liefern wird in Zukunft für den Geschäftserfolg der deutschen Ausrüster nicht mehr ausreichen – sie müssen dringend in datenbasierte Dienste investieren, denn die Kunden von morgen werden diese erwarten. Um die Kräfte bei der Software- und Diensteentwicklung zu bündeln, schlagen die Autoren mehrerer Fraunhofer-Institute die Beteiligung der Ausrüster an industriellen Datenräumen vor: dabei teilen sich die beteiligten Unternehmen die Aufwände zur Entwicklung der ‚Basisdienste‘ und konzentrieren sich vielmehr darauf, Business-Applikationen mit tatsächlichem Kundennutzen zu schaffen. Gleichzeitig gewährleisten Datenräume die Datensouveränität, d.h. die Kontrolle der jeweiligen Dateneigentümer über Daten und deren Nutzung, die sie im Datenraum zur Verfügung stellen, bleibt erhalten. In der hier vorgelegten Studie beschreiben die Autoren zunächst die Branche der Fabrikausrüster und deren Teilbranchen. Basierend auf einer Auswertung aktueller Studien zu Innovationskraft und Digitalisierung der Ausrüsterbranche arbeiten sie heraus, dass es für die Fabrikausrüster höchste Zeit ist, ihr Produktportfolio um digitale Lösungen zu erweitern. Nur so können die Unternehmen den zukünftigen Herausforderungen Stand halten, z.B. Reduzierung der Abhängigkeiten von wenigen Vorleistungslieferanten, verbesserte Resilienz von Lieferketten, Anforderungen an Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft oder dem heute schon spürbaren Fachkräftemangel. Aufbauend auf der Faktenlage und den daraus resultierenden Trends formulieren die Autoren dann thesenartig relevante Entwicklungspfade für die Ausrüsterbranche mit konkreten Vorschlägen bis hin zu neuen Möglichkeiten, Ergebnisse aus F&E-Projekten durch gezielten Einsatz digitalen Wissenstransfers für ausrüstende Unternehmen zu nutzen. Mit der hier vorgelegten Studie stellt der Leitmarkt ‚Anlagenund Maschinenbau‘ der Fraunhofer-Gesellschaft unter Beweis, dass die Fraunhofer Institute über ein umfangreiches Angebot für Fabrikausrüster verfügen, um den Weg in die digitale Zukunft der Branche zielgerichtet, innovativ und investitionssicher zu beschreiten.

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IDS Reference Architecture Model. Industrial Data Space. Version 2.0

2018 , Otto, Boris , Lohmann, Steffen , Steinbuss, Sebastian , Teuscher, Andreas , Auer, Soeren , Boehmer, Martin , Bohn, Juergen , Brost, Gerd , Cirullies, Jan , Ciureanu, Constantin , Corsi, Eva , Danielsen, Soeren , Eitel, Andreas , Ernst, Thilo , Geisler, Sandra , Gelhaar, Joshua , Gude, Roland , Haas, Christian , Heiles, Juergen , Hierro, Juanjo , Hoernle, Joachim , Huber, Manuel , Jung, Christian , Juerjens, Jan , Kasprzik, Anna , Ketterl, Markus , Koetzsch, Judith , Koehler, Jacob , Lange, Christoph , Langer, Dorothea , Langkau, Joerg , Lis, Dominik , Loeffler, Sven , Loewen, Ulrich , Mader, Christian , Menz, Nadja , Mueller, Andreas , Mueller, Bernhard , Nagel, Lars , Nagel, Ralf , Nieminen, Harri , Reitelbach, Thomas , Resetko, Aleksei , Pakkala, Daniel , Patzer, Florian , Pettenpohl, Heinrich , Pietzsch, Rene , Pullmann, Jaroslav , Punter, Matthijs , Quix, Christoph , Rohrmus, Dominik , Romer, Lena , Sandloehken, Joerg , Schoewe, Patrick , Schulz, Daniel , Schuette, Julian , Schweichhart, Karsten , Sol, Egbert-Jan , Sorowka, Peter , Spiegelberg, Gernot , Spiekermann, Markus , Spohn, Christian , Stoehr, Gerrit , Thess, Michael , Tramp, Sebastian , Wappler, Mona , Weiergraeber, Ann-Christin , Wenzel, Sven , Wolff, Oliver , Woerner, Heike

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