Industrie 4.0 und Internet der Dinge im industriellen Umfeld

Roboter durchlaufen dabei einen revolutionären Prozess. Dieser beginnt bei Roboter-basierten Automationslösungen, die sensitiv und sicher werden. In zwei weiteren Schritten werden sie mobil und kognitiv. Roboter werden selbständig lernen und ihr Wissen an andere Roboter weitergeben. Sogenannte Cobots, kollaborierende Roboter, werden als Assistenten des Menschen arbeiten. Exoskelette, die heute bereits von der Medizin bei Behinderungen eingesetzt werden, werden Menschen bei schwierigen Tätigkeiten im Arbeitsalltag entlasten.

Wir fungieren als Brückenbauer zwischen Maschinenbau, Informatik, Elektrotechnik und Medizintechnik. In unseren Expertennetzwerken tauschen sich Forscher und Entwickler aus Instituten und Industrie intensiv zu Schlüsseltechnologien der Robotik aus:

• Autonomie
• Bilderkennung
• Bionik
• Energieversorgung
• Lagebestimmung im Raum
• Künstliche Intelligenz
• mobile Systeme
• Sensorik
• Mensch-Roboter-Kooperation

Die Anwendungen sind dabei nicht auf Industrie-Automatisierung beschränkt, sondern umfassen auch Pflegeroboter und Roboter für das tägliche Leben. Die Anbindung weiterer Aspekte wie autonome Bewegung und autonomes Fahren zur Automobilindustrie sowie zu anderen wichtigen Branchen und Anwendungen beschleunigt die Entwicklung insgesamt.

Die Potenziale stecken primär:

• in der Beschleunigung und Flexibilisierung von Produktions- und Logistikprozessen
• in der Reduktion des Erfassungsaufwands und
• in der Optimierung von Datensicherheit und -konsistenz.

In jedem vorstellbaren Industrie-4.0-Szenario kommen die Schwerpunktthemen Big Data, Cloud-Computing, Cyber Security, Mensch-Roboter-Kooperation und Mobility vor. Ein Fokusthema ist die Ausgestaltung des Verbindungslayers für die horizontale und vertikale Integration.

Wir stehen für die schnelle Überführung neuer Anforderungen und Entwicklungsergebnisse in Normen und Standards. Zahlreiche Beispiele aus der Vergangenheit belegen, dass bei der Vernetzung von Geräten zu Systemen Normen und Standards für Semantik, Interoperabilität, Cyber Security und Datensicherheit eine entscheidende Rolle spielen, um sowohl die funktionale als auch die IT-Sicherheit der Systeme herzustellen.

Industrie 4.0 stellt eine neue Herausforderung dar: als „System of Systems" wird branchenübergreifend vernetzt. Für diese Herausforderungen sind wir hervorragend aufgestellt. Als neutrale Plattform mit Methoden zur schnellen Konsensbildung, als Organisation, die alle Branchensprachen spricht, durch die konsequente Nutzung von Use-Cases und durch die Einbindung aller relevanten Kreise.

Branchen und Fachbereiche mit großer Relevanz für Industrie 4.0 sind:

• Maschinenbau
• Automatisierungstechnik
• Informations- und Kommunikationstechnik
• Ergonomie
• Sicherheitstechnik
• Dienstleistung
• Instandhaltung
• Logistik.

Mit dem „Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0“ hat die Plattform Industrie 4.0 bereits im Jahr 2015 die Grundlage für ein gemeinsames Verständnis und eine gemeinsame Sprache für die Akteure von Industrie 4.0 geschaffen. RAMI 4.0 dient als Grundlage für ein gemeinsames Problemverständnis in den relevanten Fachkreisen. Es beschreibt die Struktur von Anwendungsfällen und ist Ausgangspunkt der auf ihr aufbauenden Werkzeuge.

Zusammen mit dem DIN geben wir einen gremien- und organisationsübergreifenden Überblick zu existierenden, relevanten Normen und Standards. Wir listen eine Vielzahl anwendbarer einzelner Referenzarchitekturmodelle für wichtige Teilbereiche von Industrie 4.0 auf, die alle wiederum im RAMI 4.0 verortet werden. So lässt sich ihr Erweiterungs­- und Überarbeitungsbedarf ermitteln.

Um diese Arbeiten zu koordinieren, initiierten bitkom, DIN, VDE DKE, VDMA, ZVEI und Plattform Industrie 4.0 das Standardization Council Industrie 4.0, mit Geschäftsstelle bei VDE|DKE. Das Council unterstützt die Praxiserprobung in Testzentren. Ergänzt durch eine enge Zusammenarbeit mit dem von Akteuren der Plattform Industrie 4.0 neu gegründeten Verein Labs Network Industrie 4.0 können neue Industrie-4.0-Lösungen und die darin genutzten Standards getestet werden.

Hier setzt CERT@VDE an: die erste Plattform zur Koordination von IT-Security-Problemen speziell für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) im Bereich Industrieautomation. Sie bietet Herstellern, Integratoren, Anlagenbauern und Betreibern aus dem Bereich Industrieautomation die Möglichkeit zum Informationsaustausch und konkrete Unterstützung beim Thema Sicherheit der IT-Systeme und Schutz vor Cyberattacken.

Heutige Produktionsanlagen sind mit steigender Automatisierung durch vernetzte Rechner-, Mess-, Steuer- und Regelsysteme gekennzeichnet. Damit wird in den beteiligten Industrieanlagen nicht nur die vorhandene Office-IT, sondern auch die Produktion zu einem sicherheitskritischen IT-Komplex. Die Zahl der Angreifer (Einzelpersonen, Unternehmen und staatliche Stellen) hat in den letzten Jahren stark zugenommen und wird weiter wachsen. Angreifer verbessern laufend ihre Angriffsstrategien und haben neben dem wirtschaftlichen einen zunehmend auch kriminell motivierten Hintergrund. Deshalb werden die Kosten zur Entwicklung und Umsetzung hinreichender Sicherheitskonzepte in Zukunft steigen, um mit überschaubaren Aufwänden ein angemessenes Sicherheitsniveau zu erreichen.

Bei Industrie 4.0 werden die nur schwer vorhersehbaren, komplexen Sicherheitsprobleme aufgrund der Wechselwirkung zwischen Office-IT und Produktions-IT erfasst und neu bewertet. Relevante Bedrohungen müssen rechtzeitig erkannt werden, damit zielgerichtete Gegenmaßnahmen mögliche Sicherheitsdefizite abwenden können. Nur ein strategisch entwickeltes, ganzheitliches, standardisiertes Konzept für die IT-Sicherheit in Industrie 4.0 kann den Sicherheitsbedarf in Produktion und Fertigung zufriedenstellend decken.

Eine zentrale Rolle für die IT Sicherheit im Bereich Industrie 4.0 wird die derzeit in der Entwicklung befindliche Normenreihe IEC 62443 einnehmen, die in Deutschland von VDE DKE begleitet wird. Sie befasst sich mit der IT-Sicherheit in der Automatisierungstechnik und schließt kritische Infrastrukturen wie die Energiedomäne mit ein. Ziel sind einheitlich verstandene, standardisierte IT-Sicherheit­s­niveaus, deren Einhaltung bewertbar und nachprüfbar ist.

In den USA, in China, Korea oder Japan besteht großes Interesse an den europäischen und vor allem deutschen Strategieprozessen. So wurde bei der Sitzung des deutsch-chinesischen Gemeinschaftskomitees für Normung und Standardisierung im Mai 2015 die neue Arbeitsgruppe „Intelligent Manufacturing“ gegründet.

In den USA hat sich mit dem Industrial Internet Consortium (IIC) bereits eine ernst zu nehmende Interessensgemeinschaft gebildet. Vertreter der Plattform Industrie 4.0 und des IIC haben sich auf eine Zusammenarbeit geeinigt, unter anderem für eine künftige Interoperabilität der Systeme und die Nutzung gemeinsamer Testumgebungen.

Wir arbeiten intensiv an der Verbreitung und Verankerung deutscher Positionen in wichtigen Ländern und Regionen und unterstützen damit die deutsche Industrie und das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) bei ihrer Innovationstätigkeit.

Gleichzeitig lassen wir Informationen aus unserer internationalen Tätigkeit in nationale Netzwerke einfließen. Das kommt vor allem dem deutschen Mittelstand zugute, der als Ausrüster und/oder Nutzer von Industrie 4.0 an entsprechenden Informationen aus erster Hand interessiert ist.
Unternehmen haben dabei auch die Möglichkeit, sich mit ihren Positionen in die nationale Normenarbeit einzubringen und so mitzugestalten. Ein wichtiges Instrument ist unser „Use Case Repository", das wir seit einigen Jahren betreiben. Hier können Unternehmen ihre Use Cases einbringen, die sich damit in der internationalen Normung und Standardisierung berücksichtigen lassen.