Industrie 4.0

In der Industrie 4.0, oft auch Industrial Internet of Things (IIoT) genannt, verzahnt sich die Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik. Treibende Kraft dieser Entwicklung ist die rasant zunehmende Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft. Hierdurch verändert sich nachhaltig die Art und Weise, wie zukünftig in Deutschland produziert und gearbeitet wird: Nach Dampfmaschine, Fließband, Elektronik und IT bestimmen nun intelligente Fabriken (sogenannte „Smart Factories“) die vierte industrielle Revolution. Technische Grundlage hierfür sind intelligente, digital vernetzte Systeme, mit deren Hilfe eine weitestgehend selbstorganisierte Produktion möglich wird: Menschen, Maschinen, Anlagen, Logistik und Produkte kommunizieren und kooperieren in der Industrie 4.0 direkt miteinander [1].

Risiken durch Vernetzung

Einhergehend mit der zunehmenden Vernetzung treten neue Angriffsszenarien in der Automatisierungstechnik zu Tage. Hersteller, Systemintegratoren und Betreiber sind sich möglicher Gefahren oft nicht bewusst. Bestehende Produktionsanlagen werden mit vernetzten Komponenten nachgerüstet. Vorher nicht für den vernetzten Einsatz gedachte Komponenten werden dabei angreifbar. Außerdem ist das Vertrauen in die eigene Technik oft groß, obwohl teilweise grundlegende Sicherheitseigenschaften wie die Aktualisierungsfähigkeit fehlen. Die Auswirkungen von Manipulationen können zu Wirtschaftsspionage, Datendiebstahl sowie zu Betriebstörungen bis hin zum Totalverlust führen. Für Deutschland als Industriestandort kann dies dramatische Folgen haben. Die wissenschaftliche Aufarbeitung in Form von Studien und gesetzliche Rahmenwerke sind vorhanden. Aufklärung und ein Bewußtseinswandel zum Thema Cybersicherheit ist vonnöten.

Didaktisches Konzept

Die beschriebenen Schritte bilden die Grundlage eines zu erarbeitenden Konzepts, welches Gefahren von Industrie 4.0 und mögliche Lösungsansätze didaktisch aufbereitet darstellt. Personen ohne tiefere IT-Kenntnisse sollen sich so selbst ein Bild der Thematik machen können. Der Demonstrator soll auf Messen oder für Besucher unseres Fachbereichs in unseren Räumen einsetzbar und dauerhaft ohne menschlichen Eingriff betrieben werden können.

Spielerische Realisierung im IoT

Als Hardware stehen Bausätze von Fischertechnik und Raspberry Pi’s zur Verfügung. Hiermit soll eine intuitive Umsetzung des didaktischen Konzepts entstehen. Eine Integration von Raspberry und einem Hardwaremodell auf Basis von Fischertechnik mittels aktueller Funktechnik (Bluetooth Low Energy BLE) bietet die Grundlage. Die Teilprozesse sind dabei jeweils durch einen Raspberry Pi als Steuereinheit repräsentiert.

Das bringst Du am besten mit

Für den hardwarenahen Teil:
Kenntnisse über hardwarenahes Programmieren, Linux und optimalerweise über BLE in Linux und Programmierung in Python und C,praktisches Geschick, Kenntnisse über Robotik, Automationstechnik und IoT-Grundlagen

Für die didaktische Umsetzung:
Kenntnisse in Angular oder anderen Techniken für GUI-Realisierungen auf Raspberry, Kenntnisse von User Experience in didaktisch aufbereiteter Form

Für alle:
Interesse an neuen Technologien und Lernfreude, Kenntnisse über webbasierte Protokolle, agile Herangehensweise und das Projektergebnis selbst gestalten wollen. Die besten Ideen kommen beim zusammen machen. :-)

Zusammen mit

Das Projekt führen wir zusammen mit der Comlet Verteilte Systeme GmbH durch. Deren Darmstädter Niederlassung vertritt den Bereich Security Engineering und bringt ihre Erfahrung im Bereich der Beratung für Cybersicherheit bei der Industrieautomation mit ein.

Die Termine

Das Projekt führen wir als Blockveranstaltung in der vorlesungsfreien Zeit vom 5. bis zum 23. März jeweils ganztags durch. Das Kickoff beginnt am 5. März um 10:15 Uhr. Ein zweiter Teil des Projekts ist im September wiederum als Blockveranstaltung angedacht.

Weitere Informationen bei

Prof. Dr. Jens-Peter Akelbein - Laborleiter EST
Mario Hoss - wissenschaftl. Mitarbeiter
Bettina Kurz-Kalweit - wissenschaftl. Mitarbeiter und Laboringenieurin EST

[1] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Plattform Industrie 4. 0 – Was ist Industrie 4.0?:
http://www.plattform-i40.de/I40/Navigation/DE/Industrie40/WasIndustrie40/was-ist-industrie-40.html

[2] fischer Holding GmbH & Co. KG
https://www.fischertechnik.de/de-de/simulieren/industrie-40

Wer kennt das nicht? Ihr schmeißt mit Euren Komilitonen eine Fachbereichsfeier. Aber wie regelt Ihr das mit dem Bezahlen?

Müsst Ihr während der Ausgabe von drei Bieren und zwei Bratwürsten noch schnell im Kopf den Gesamtpreis zusammen rechnen und dann abkassieren? Ah, da war noch was, der Gast bekommt ja auch noch sein Rückgeld, also schon wieder rechnen... Und könnt Ihr Euch dabei selbst ein Bierchen gönnen ohne den Überblick zu verlieren?...

Oder stellt Ihr einen Kassierer ab, der dann die entsprechenden Getränke- und Essensbons ausgibt, so dass Ihr an der Ausgabe nur noch die Bons wieder entwerten müsst?...

Und was halten die Partygäste davon, wenn sie sich zunächst an Kasse und dann auch noch ein zweites Mal an der Bar/Theke anstellen müssen? :-(

Wer dieses Szenario schon mal als Organisator oder auch als Gast erlebt hat, hat bestimmt die Erfahrung gemacht, dass keine der herkömmlichen Bezahlstrategien wirklich befriedigend ist.

Daher wollen wir in diesem Projekt versuchen, mit Hilfe der aktuellen Technik ein besseres Konzept zu finden.

Dazu wollen wir in diesem Projekt ein prototypisches Bezahlsystem entwickeln, das idealerweise bargeldlos ist. Dabei spielen die Anforderungen aus User-Sicht (Organisator sowohl auch Gast) die größte Rolle.

Rudi Scheitler und Bettina Kurz