Verlässliche vernetzte Systeme

Vernetzte Systeme in Industrie und Automotive bieten viele Vorteile

Intelligente, digital vernetzte Systeme sind die Basis für Technologien wie das vernetzte Fahren und eine selbstorganisierte Produktion im Zuge von Industrie 4.0. Ein wichtiger Vorteil ist, dass sich damit intelligentere und flexiblere Steuerungsfunktionen umsetzen lassen, beispielsweise in der Fertigung oder im Fahrzeug. Anbieter von vernetzten Systemen können Funktionen in Cloud, Fog oder näher gelegene Edge-Knoten auslagern. Gerade ressourcenintensive Funktionen können dadurch einfacher umgesetzt und auch außerhalb des Systems gesteuert sowie überwacht werden.

Der Einsatz von vernetzten Systemen bieten Unternehmen in der Automotive- und Fertigungsindustrie zahlreiche Vorteile. Technologien wie das industrielle Internet der Dinge (IIoT) werden dadurch erst möglich und sorgen für eine kostengünstige und effiziente Produktion. Anbieter vernetzter Systeme können zudem neue und intelligentere Lösungen in ihr Portfolio aufnehmen, beispielsweise zur präventiven Instandhaltung und Wartungsoptimierung von Maschinen (predictive und prescriptive maintenance). Nicht zuletzt lassen sich mit vernetzten Systemen auch neue Geschäftsmodelle realisieren, zum Beispiel Infrastructure-as-a-Service, Platform-as-a-Service und Software-as-a-Service.

An sicherheitskritische Funktionen im Fahrzeug oder in der Fertigung gibt es jedoch hohe Anforderungen. Komplexe und vernetzte Gesamtsysteme müssen daher stets sicher (safe), verfügbar und echtzeitfähig sein, damit ihre Vorteile auch in diesen Bereichen zum Tragen kommen.

Vernetzte Gesamtsysteme mit Edge, Fog und Cloud bringen Unsicherheiten mit sich

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Dafür ist es notwendig, jederzeit auf Qualitätsschwankungen in der Verbindung zu reagieren, die beim Zusammenspiel vieler einzelner Systeme in einem vernetzten Gesamtsystem entstehen. Vor allem dynamische Umgebungen, in denen kontinuierlich Maschinen, Anwendungen und Netze hinzukommen oder wegfallen, erfordern eine permanente Adaption. Ein Ökosystem aus verschiedenen Endgeräten und Edge, Fog oder Cloud zur Entwicklungszeit als Testsystem zu realisieren, ist mit einem sehr hohen Aufwand verbunden. Auch Tests in realer Umgebung sind aufwendig und kostenintensiv. Zudem befinden sich Edge-Clouds, die kürzere Antwortzeiten ermöglichen werden, noch im Aufbau. Der Einsatz sicherheitskritischer Funktionen in der Cloud ist technisches Neuland und wird von aktuellen Standards noch nicht abgedeckt.

Das Fraunhofer IKS macht Ihre vernetzten Systeme sicher und verlässlich

Unser Ziel ist es, dass Unternehmen aus sicherheitskritischen Bereichen wie der Automobilindustrie oder Produktion die Vorteile vernetzter Systeme dennoch vollständig nutzen können. Die Ansätze des Fraunhofer-Instituts für Kognitive Systeme IKS verbessern daher die Echtzeitfähigkeit, Verfügbarkeit und Safety von vernetzten Systemen. Wir bieten Ihnen

  • die Bewertung von Verteilungskonzepten für Edge-, Fog- und Cloudbasierte Anwendungen
  • Absicherungskonzepte und eine Referenzarchitektur für verlässliche verteilte Anwendungen
  • die Simulation von Verteilungsszenarien in einem Virtual Exploration Space
  • Verfahren für das Monitoring und die Prädiktion der Verbindungsqualität, beispielsweise für Funkkanäle über LTE, 802.11p oder 5G
  • Verfahren für die Adaption von Software an verschiedene Quality-of-Service-Level (QoS-Level)
  • Aufeinander abgestimmte Fail-Operational-Konzepte für Ende-zu-Ende-Architekturen (E2E)

Neben der Auftragsentwicklung bieten wir Ihnen verschiedene weitere Möglichkeiten der Zusammenarbeit, wie beispielsweise gemeinsame Innovationsteams, Studien und Potenzialanalysen. Hier finden Sie einer Übersicht unserer Kooperationsmöglichkeiten.

Referenzprojekte

Hier finden Sie eine Übersicht der Referenzprojekte des Fraunhofer IKS zum Thema verlässliche vernetzte Systeme:

 

Resiliente Plattformen für autonome Systeme

Im Rahmen des Projekts haben Hitachi und das Fraunhofer IKS eine resiliente Architektur für Cloud-basierte Steuerungssysteme entwickelt – am Beispiel eines automatisierten Parkservices für Fahrzeuge (automated valet parking) im Parkhaus.

 

Whitepaper

Flexilient End-to-End Architectures

Im Whitepaper »Flexilient End-to-End Architectures« stellt das Fraunhofer IKS einen neuen Ansatz für die Entwicklung und das Management intelligenter, vernetzter autonomer Systeme zur Laufzeit vor.

 

DANA – Analyseplattform für vernetzte eingebettete Systeme

DANA ist eine modellbasierte, offene und erweiterbare Werkzeugplattform zur Überwachung und Absicherung des Interaktionsverhaltens von vernetzten eingebetteten Systemen. Das Tool unterstützt dabei den kompletten Entwicklungsprozess und Lebenszyklus von vernetzten eingebetteten Systemen.

 

Echtzeitvernetztes Fahren mit LTE und Mobile Edge Computing

Im Car2MEC-Projekt entwickelt Fraunhofer IKS (früher: Fraunhofer ESK) zusammen mit seinen Partnern Konzepte für eine verbesserte Konnektivität speziell für Verkehrssicherheitsanwendungen, bei denen Latenz eine kritische Rolle spielt.  

 

ezCar2x®: Applikationen für vernetzte Fahrzeuge effizient entwickeln

Das flexible Software-Framework ezCar2x®, stellt die wichtigen Komponenten zur raschen Erstellung von prototypischen Anwendungen für die Fahrzeug-Umwelt-Vernetzung bereit.

 

Erntemaschinen auf dem Weg ins Internet der Dinge

In einem Gemeinschaftsprojekt haben der Maschinenhersteller Holmer, der Telekommunikationshersteller Huawei und das Fraunhofer IKS (früher: Fraunhofer ESK) die vorausschauende Wartung (predictive maintenance) auf eine Flotte von hochkomplexen Erntemaschinen übertragen.

Safe Intelligence Magazin

Das sind die neuesten Artikel auf unserem Blog im Bereich verlässliche vernetzte Systeme:

 

27.8.2020

Designing and evaluating dependable cloud-based systems

Addressing the challenges in dependable cloud-based cyber-physical systems of systems (CPSoS) requires new approaches that are automated and efficient enough to shift some of the system’s elements to runtime. To design and evaluate the system architecture, Fraunhofer IKS has developed an iterative and automated process.

 

20.8.2020

Dynamic safety assurance in end-to-end architectures

To determine a system’s dependability, scientists at Fraunhofer IKS are developing an adaptive, dynamic and flexible safety analysis process that overcomes the limitations of current methods.

 

16.7.2020

Cloud-based systems face safety and efficiency challenges

The future will rely on widespread, massively-connected, highly-intelligent systems. To implement this vision, we need dependable cloud-based cyber-physical systems. Research in this direction encounters as many opportunities as challenges. Such systems exist in changing environments and interact with other systems and humans, which requires intelligence, autonomy, safety and adaptability – in fact, conflicting goals. An example of this is autonomous driving.

Herausforderungen Cloud-basierter Systeme am Beispiel des Automated Valet Parking

Datenschutz und Datenverarbeitung

Wir setzen zum Einbinden von Videos den Anbieter YouTube ein. Wie die meisten Websites verwendet YouTube Cookies, um Informationen über die Besucher ihrer Internetseite zu sammeln. Wenn Sie das Video starten, könnte dies Datenverarbeitungsvorgänge auslösen. Darauf haben wir keinen Einfluss. Weitere Informationen über Datenschutz bei YouTube finden Sie in deren Datenschutzerklärung unter: http://www.youtube.com/t/privacy_at_youtube

Herausforderungen beim Cloud-basierten Automated Valet Parking

Wenn sicherheitsrelevante Funktionen in die Cloud ausgelagert werden, ist die Verbindungsqualität zur Cloud entscheidend. Wie kann ein Cloud-basiertes System mit Verbindungsabbrüchen umgehen und dabei so effizient wie möglich weiterlaufen, ohne seine Sicherheitsanforderungen zu verletzen? Zusammen mit Industriepartnern hat das Fraunhofer IKS die Auswirkungen von Verbindungsverlusten auf Cloud-basierte Systeme am Beispiel eines automatisierten Parkservice für Fahrzeuge (Automated Valet Parking, AVP) untersucht.