CPS.HUB NRW-Fachgruppen: Themen, Meilensteine und

CPS.HUB NRW-Fachgruppen:
Themen, Meilensteine und
Projektvorschläge
Stand Mai 2015
Cyber Physical Systems –
Status quo und Perspektiven in
Nordrhein-Westfalen
Die digitale Transformation verändert
Unternehmen, Märkte und Branchenstrukturen
so tiefgreifend, dass kein Stein auf dem
anderen bleibt. Wirtschaft und Forschung
stehen vor einem Paradigmenwechsel: Cyber
Physical Systems (CPS), die die Basis für
Innovationen von morgen bilden, können nicht
mit den Modellen und Verfahren von heute
entwickelt werden. Es werden dringend neue
Ansätze benötigt, um die Entwicklung und den
Betrieb von Cyber Physical Systems
beherrschbar zu machen und Innovationshemmnisse zu überwinden. Unternehmen
Monika Gatzke,
müssen neue Technologieinfrastrukturen
Clustermanagement
aufbauen, die verschiedene Ebenen
IKT.NRW
zusammenführen: Software, Hardware,
Robotics, Kommunikation, Cloud und
Sicherheit. Und natürlich geht es auch um neue Geschäftsmodelle.
Gemeinsam mit namhaften Experten haben wir diesen Wandel aus
NRW-Sicht untersucht und umfassendes Wissen in den relevanten
CPS-Domänen aufgebaut. Beim Crossover Roundtable des CPS.HUB
NRW - Innovation Platform for Cyber Physical Systems am 29. April
2015 in Dortmund wurde Bilanz gezogen: Was haben wir bereits
erreicht und was brauchen wir in NRW noch für eine erfolgreiche
digitale Transformation? Dabei ist nicht nur die geballte DigitalKompetenz des Landes sichtbar geworden. Dank der einzigartigen
Zusammenarbeit zwischen IKT-Wirtschaft, traditioneller Industrie,
Verbänden und Politik ist NRW auf der Überholspur in Sachen Cyber
Physical Systems (CPS): Acht Fachgruppen zu zukunftsweisenden
Technologie- und Anwendungsthemen wie Industrie 4.0, über 400
vernetzte Akteure, eine Roadmap, acht Studien – das sind die "Hard
Facts" aus zweieinhalb Jahren intensiver Arbeit.
Diese Broschüre gibt einen umfassenden Überblick über die Ziele,
Themen und Meilensteine der Fachgruppen. Sie sind noch nicht dabei
und möchten Teil des dynamischen Netzwerks werden? Dann kommen
Sie auf uns zu.
Ihre
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Fachgruppe Software
Systeme der Zukunft sind Software-gesteuert: Software
ist das logische Bindeglied aller Komponenten der vernetzten Welt –
ob in der Smart Factory oder im intelligenten Verkehr. Damit diese
Systeme zuverlässig funktionieren, arbeiten wir an neuen
Modellierungs- und Simulationsverfahren, mit denen die Abläufe in der
Realität möglichst umfassend abgebildet werden können.
Lead Expert
Erreichte Meilensteine:

Kick-off der Fachgruppe (Mai 2013) / http://tiny.cc/9fl0xx

Studie: Cyber-Physical Systems – Potenzial und Kompetenzen in
NRW (November 2013) / http://tiny.cc/ril0xx

Thesenpapier für IKT.NRW Roadmap 2020 (Oktober 2013)

IuK-Tag 2013 / http://2013.iuk-tag-nrw.de/

Gemeinsamer Workshop mit der Fachgruppe Devices:
Innovatives Software-Engineering für die Industrie 4.0 (Juli 2014)

IuK-Tag 2014 / http://www.iuk-tag-nrw.de/
Prof. Dr. Volker Gruhn
Paluno – The Ruhr Institute for
Software Technology,
Universität Duisburg-Essen
Kontakt:
Marc Hesenius
Tel.: 0201.183 7044
[email protected]
Aktuelle Themen der Fachgruppe:
Technische Herausforderungen

Komplexität und Adaptivität
- Flexibilität, Autonomität, Kontextbewusstsein
- Interaktions- und sozio-technische Aspekte
- Langlebigkeit und Evolution

Architektur und Aufbau von CPS
- Dezentralität, Mobilität, Nichtdeterminismus
Menschliche Herausforderungen

Integration verschiedener Fachbereiche

Kommunikation zwischen Spezialisten
Mitmachen
Sie haben Interesse an einer
Mitwirkung in der Fachgruppe?
Dann nehmen Sie Kontakt mit
uns auf unter
Projektvorschläge für den IKT.NRW-Leitmarktwettbewerb:

Gesundheit: Assistenzsysteme für Laien in Notfallsituationen

Produktion: Supply Chain Mgmt. in JIT-Produktionsstätten

Logistik: Monitoring der Transportbedingungen
http://cps-hubnrw.de/#Kontakt
oder per E-Mail an
[email protected]
3
Fachgruppe Cloud Computing
Cloud Computing wird in Zukunft unverzichtbar für die
flexible Auswertung von Daten (Big Data) und die Steuerung von
Komponenten in Cyber Physical Systems sein. Um die Vorteile u. a. im
Hinblick auf neue Geschäftsmodelle in der Industrie 4.0 nutzen zu
können, entwickeln wir Werkzeuge und Methoden des Cloud
Computing für den Einsatz in speziellen Anwendungen weiter .
Lead Expert
Erreichte Meilensteine:

IT Gipfel: Präsentation der Cloud Plattform „Logistic Mall“ der
Kanzlerin (November 2013) / http://tiny.cc/zmo0xx

Aufnahme öffentlicher Wirkbetrieb der Logistic Mall (2013) /
http://www.logistics-mall.com

Kick-off-Workshop (Juni 2013) / http://tiny.cc/wl2cyx

Thesenpapier für IKT.NRW Roadmap 2020 (Oktober 2013)

Studie: Cloud Computing und Cyber Physical Systems (April
2014) / http://tiny.cc/xpo0xx

Workshop: Innovative Prozesse, Services und Geschäftsmodelle
in der Industrie 4.0 (Juli 2014)

UserGroup Logistic Mall, offen für alle interessierten
Unternehmen (2015) /
http://www.ccl.fraunhofer.de/de/usergroup.html
Prof. Dr. Jakob Rehof
Fraunhofer Institut für Softwareund Systemtechnik
Kontakt:
Dr. Ulrich Springer
Tel.: 0231.97677 400
[email protected].
de
Aktuelle Themen der Fachgruppe:

Sichere Daten in der Cloud (Industrial Data Space)

Auswertung und Verwertung von Daten in der Cloud,
Big Data

„Digitalisierung“ mit Hilfe der Cloud

Ausbau des Serviceangebotes in der Cloud
Projektvorschläge für den IKT.NRW-Leitmarktwettbewerb:

Rapid Application Development Kit für Cloud Computing

BPM für Cloud Computing

Lifecycle Management für Cloud Services
Mitmachen
Sie haben Interesse an einer
Mitwirkung in der Fachgruppe?
Dann nehmen Sie Kontakt mit
uns auf unter
http://cps-hubnrw.de/#Kontakt
oder per E-Mail an
[email protected]
4
Fachgruppe Cyber Physical
Devices
Cyber Physical Devices (CPDs) – von Sensoren, Aktoren
über eingebettete Systeme bis hin zu Handys und ganzen Produktionsanlagen – bilden die Schnittstelle zwischen dem Cyberspace und der
realen Welt. Damit die Zusammenarbeit zwischen beiden Welten
reibungslos funktioniert, arbeiten wir daran, diese Schnittstellen
komfortabel und transparent zu gestalten. Gleichzeitig schaffen wir
Vorbilder für neue Geschäftsmodelle und Dienste, die durch die
Vernetzung aus den neu gewonnenen Daten (Big Data) entstehen.
Lead Expert
Erreichte Meilensteine:

Kick-off (Juni 2013) / http://tiny.cc/o31cyx

Thesenpapier für IKT.NRW Roadmap 2020 (Oktober 2013)

IuK-Tag 2013 / http://2013.iuk-tag-nrw.de/

Studie: Cyber Physical Devices – Die Schnittstelle zwischen
Cyberspace und realer Welt (Dezember 2013) /
http://tinyurl.com/l7b7vyx

Gemeinsamer Workshop mit der Fachgruppe Software:
Innovatives Software-Engineering für die Industrie 4.0 (Juli 2014)

IuK-Tag 2014 / http://www.iuk-tag-nrw.de/
Prof. Dr. Gregor Engels
Universität Paderborn
Kontakt:
Dr. Lisa Kleinjohann
Tel.: 05251.60 6102
[email protected]
Aktuelle Themen der Fachgruppe:

Methodischer Entwurf (Simulation, Standards)

Sensordatenauswertung (Video, Audio)

Sensororientierte Komposition von Diensten

Energieeffizienz

Selbstorganisation, Autonomie (Self-X)

Context awareness

Usability von Devices (Mobiler Zugriff, HTML 5)

Kooperation Mensch-Roboter
Mitmachen
Sie haben Interesse an einer
Mitwirkung in der Fachgruppe?
Dann nehmen Sie Kontakt mit
uns auf unter
Projektvorschläge für den IKT.NRW-Leitmarktwettbewerb:

Produktion: Kooperative Fertigung, Ursability von Maschinen,
AR/VR

Mobilität: Intelligente und vernetzte Fahrzeuge

Energie: Intelligente Steuerung der Energieerzeugung und
Nutzung

Smart Cities: Logistik, Mobilität, Energie, zivile Sicherheit
Dr. Bernd Kleinjohann
Tel.: 05251.60 6101
[email protected]
http://cps-hubnrw.de/#Kontakt
oder per E-Mail an
[email protected]
5
Fachgruppe Cybernetics &
Robotics
Neben der Fachexpertise in den einzelnen technologischen
Bereichen ist ein „Supervisor“-Blick auf das Gesamtsystem notwendig:
Was eigentlich ist die „Intelligenz“ von CPS, wie funktioniert die
Entscheidungsfindung in dezentral gesteuerten Systemen, und wieviel
Autonomie von Robotern ist möglich, nötig und erwünscht? Mithilfe der
Kybernetik (engl. Cybernetics) entwickeln wir Ansätze für die
intelligente Steuerung hybrider Systeme aus Robotern, IT-Agenten und
Menschen.
Lead Expert
Erreichte Meilensteine:


Studie: Kybernetik und die Intelligenz vernetzter Systeme
(Dezember 2014) / http://tinyurl.com/nwmyzmo
Prof. Dr. Sabina Jeschke
IMA/ZLW & IfU – RWTH
Aachen
Kick-off „Wenn Maschinen kooperieren lernen – Dezentrale
Steuerung und Intelligenz in vernetzen Systemen“ (Februar
2015) / http://tinyurl.com/mgb9u9d
Kontakt:
Aktuelle Themen der Fachgruppe:
Dr. Tobias Meisen
Tel.: 0241.80911 39
[email protected]
Steigerung der Selbstständigkeit in der Produktion
- kooperative Robotik
- verteilte Teams mit dezentralen Steuerungsparadigmen
- systeminhärente Intelligenz zur Steigerung von Prozess- und
Produktqualität sowie Sicherheit
Christian Büscher
Tel.: 0241.80911 38
[email protected]
Aufbrechen von hierarchischen Strukturen zur Komplexitätsreduktion
- dezentral verteile Agenten und Dienste
- offene Sprachen und semantische Interpretation für
Kommunikation und Kooperation
Projektvorschläge für den IKT.NRW-Leitmarktwettbewerb:

Mobilitätsmanagement in der Smart City

3M: Mensch, Maschine, Mobilität

Intelligente Kommunikation in CPPS

Aus- und Weiterbildung von Fachkräften in der Industrie 4.0
Mitmachen
Sie haben Interesse an einer
Mitwirkung in der Fachgruppe?
Dann nehmen Sie Kontakt mit
uns auf unter
http://cps-hubnrw.de/#Kontakt
oder per E-Mail an
[email protected]
6
Fachgruppe Cyber Physical
Security
Bisher abgeschottete Systeme wie z. B. Produktionsanlagen
werden durch die Anbindung an das Internet plötzlich angreifbar. Damit
Sicherheit nicht zum Hemmnis sondern zum Enabler für innovative
Anwendungen wird, entwickeln wir ganzheitliche und kostengünstige
Sicherheitskonzepte (Cyber Physical Security), die alle Ebenen
umfassen: eingebettete Sicherheit, Softwaresicherheit, Systemsicherheit und Datenschutz.
Lead Expert
Erreichte Meilensteine:




Thesenpapier für IKT.NRW Roadmap 2020 (Oktober 2013)
Veranstaltungen zum Thema Cyber Physical Security
- 5. IuK-Tag am 20.11.2015 in Bochum: Digital Industrial NRW
– Smart & Secure
Gemeinsame Konsortien/Forschung
Dialog mit den anderen Fachgruppen
- Anforderungen und Grenzen
- Anwendungsfelder für Security und Privacy
Prof. Dr. Thorsten Holz
Ruhr-Universität Bochum
Kontakt:
Prof. Dr. Thorsten Holz
Tel.: 0234.32 25199
[email protected]
Aktuelle Themen der Fachgruppe:




Steigende Komplexität durch zunehmende
Vernetzung/Kommunikation
- Cloud Computing als Chance und Risiko
- (Echtzeit-)Anforderungen als Herausforderung
Zunehmendes Risiko für Cyberangriffe
- Hochofen in Deutschland als Ziel (BSI/2014)
Security und Privacy als Enabling Factor
Schutz vor Reverse Engineering
Projektvorschläge für den IKT.NRW-Leitmarktwettbewerb:



Eindeutige und sichere Identitätsnachweise für Produkte,
Prozesse und Maschinen (Lightweight Crypto)
Schutz vor Produktpiraterie (Obfuscation und Schutz gegen
Reverse Engineering)
Integrierte Sicherheitskonzepte, -architekturen und -lösungen
(holistischer Ansatz für konkreten Anwendungsfall)
Mitmachen
Sie haben Interesse an einer
Mitwirkung in der Fachgruppe?
Dann nehmen Sie Kontakt mit
uns auf unter
http://cps-hubnrw.de/#Kontakt
oder per E-Mail an
[email protected]
7
Fachgruppe CPS in der
Produktionspraxis
Lead Expert
Um Unternehmen auf ihrem Weg in die "Industrie 4.0" zu
unterstützen, zeigen wir anhand von konkreten Anwendungsfällen die
Potenziale von Cyber Physical Systems für die Produktionspraxis auf.
Im Vordergrund stehen die aktuelle sowie zukünftige CPS-Kompetenz
des Landes NRW. Das entwickelte Konzept der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung trägt dazu bei, die Investitionsentscheidung in neue
Technologien zu erleichtern.
Erreichte Meilensteine:


Kick-off-Workshop: Cyber Physical Systems in der
Produktionspraxis. Chancen für IKT und Industrie in NordrheinWestfalen (Juni 2014) http://tinyurl.com/q93xmxz
Studie: Cyber Physical Systems in der Produktionspraxis (April
2015) / http://tinyurl.com/ltldvn4
Prof. Dr. Volker Stich
FIR an der RWTH Aachen
Kontakt:
Aktuelle Themen der Fachgruppe – Ergebnisse der Studie:






Technologie-Basis und Know-how in NRW vorhanden
Industrie 4.0-Forschungsprojekte sichern Zukunftsfähigkeit des
Wirtschaftsstandorts Deutschland
Vernetzte Lösungen mit Sensorik und Aktorik umgesetzt
Verbesserungspotenzial bei dezentraler Informationsverarbeitung
und Integration in die Wertschöpfungskette
Systematische Entscheidung über die Investition in neue
Technologien als Herausforderung
Umsetzung von Industrie-4.0-Lösungen bedeutet
Unternehmenstransformation
Violett Zeller
Tel.: 0241.47705 512
[email protected]
Felix Jordan
Tel.: 0241.47705 519
[email protected]
Projektvorschläge für den IKT.NRW-Leitmarktwettbewerb:


Innovations- und Technologiemanagement für Industrie 4.0
- Technologiekalender
- Methoden und Modelle zur integrierten Betrachtung von IT
und Produktionstechnologien
Industrie-4.0-Use-Case-Atlas
Mitmachen
Sie haben Interesse an einer
Mitwirkung in der Fachgruppe?
Dann nehmen Sie Kontakt mit
uns auf unter
http://cps-hubnrw.de/#Kontakt
oder per E-Mail an
[email protected]
8
Fachgruppe
Kommunikationsnetze
Lead Expert
Mit der fortschreitenden Vernetzung steigt die Zahl der
Kommunikationspartner rasant. Was müssen die Netze der Zukunft
leisten und wie müssen wir sie bauen? Diese Frage steht im
Vordergrund unserer Arbeit. Ziel ist es, Methoden und Qualitätskriterien für das Design der Netze zu entwickeln – damit z. B. auch im
Smart Grid eine zuverlässige Energieversorgung gewährleistet ist.
Erreichte Meilensteine:






Kick-off (mai 2013) / http://tiny.cc/2c4cyx
Thesenpapier für IKT.NRW Roadmap 2020 (Oktober 2013)
Studie: Kommunikationsnetze für Cyber Physical Systems
(November 2013) / http://tinyurl.com/lyrpbg9
Workshop: Innovation und Kooperation für das Internet der
Zukunft (Mai 2014)
Workshop: Intelligente Sensornetze – Geschäftspotenziale und
technologische Herausforderungen (Oktober 2014)
Beiträge zu Ausschreibungen:
- DFG-Schwerpunktprogramm „Cyber Physical Networking“
- Planung BMBF Ausschreibungen zu Industrie 4.0
- EFRE-Leitmarktwettbewerb
Prof. Dr. Christian Wietfeld
TU Dortmund
Kontakt:
Christian Ide
[email protected]
Aktuelle Themen der Fachgruppe:






Dependability: Hohe Zuverlässigkeit / Verfügbarkeit
Echtzeitfähigkeit  Low Latency
Migration von spezifischen Bussystemen zu generischen
Konzepten  Software-Defined Networking
Für Funksysteme:
- Licensed vs. Unlicensed Spectrum
- Dedicated und Virtualized Spectrum
Für bestimmte Anwendungen: Energieeffizienz
Optimierung von LTE für CPS-Anwendungen
Projektvorschläge für den IKT.NRW-Leitmarktwettbewerb:


Kommunikationstechnische Vernetzung von Cyber-PhysischenProduktionssystemen (CPPS) von Produktionsstätten für künftige
„Smart Factories“
IKT-basierte Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Unterstützung
der Flexibilität und die Rekonfigurierbarkeit der Anlagen
Mitmachen
Sie haben Interesse an einer
Mitwirkung in der Fachgruppe?
Dann nehmen Sie Kontakt mit
uns auf unter
http://cps-hubnrw.de/#Kontakt
oder per E-Mail an
[email protected]
9
Fachgruppe IKT und
Energienetze
Um Smart Grids zu realisieren und die Herausforderungen
der Energiewende zu bewältigen, brauchen wir Cyber Physical
Systems für die Energieversorgung, die die speziellen Bedarfe und
Anforderungen von Energienetzen in Hinsicht auf Sicherheit, Planung
und Betrieb berücksichtigen. Wir bündeln das Expertenwissen von
Energie- und IKT-Fachleuten, so dass passgenaue Lösungen
entwickelt werden.
Lead Expert
Erreichte Meilensteine:





Broschüre: „Intelligente Energienetze Forschungsfelder und
Akteure aus Nordrhein-Westfalen“ / http://tinyurl.com/kltmcgm
Beiträge zum VDE-Positionspapier „Kommunikationsnetz
für das Smart Grid“ (zur CeBIT 2015 veröffentlicht)
Organisation & Veranstaltung int. Testivals des ISO/IEC 15118
Arbeitsgremiums zur E-Fahrzeug Ladeschnittstelle,
Chicago (11/2014), Tokyo (4/2015), Dortmund (11/2015)
NRW TIE-IN (Kompetenzzentrum Netze und Infrastruktur) auf
der HANNOVER MESSE 2015 (GGEMO Stand des BMWi)
Impulse für neue Projekte im Vorfeld der Leitmarkt-Wettbewerbe:
- z.B. BMBF Dt.-Franz. Forschungskooperation „Zivile
Sicherheit – Schutz kritischer Infrastrukturen“ (Mai 2014)
- BMWi Kooperationsprojekt „eBusCS“ bringt standardisierte
Ladesysteme für E-Busse auf die Straße
Prof. Dr. Christian Wietfeld
TU Dortmund
Kontakt:
Jens Schmutzler
[email protected]
Aktuelle Themen der Fachgruppe:




Dezentrale Überwachung und Steuerung des Verteilungsnetzes
 LTE-450, PLC, …?
Integrierte Zuverlässigkeitsbetrachtung von Energienetz und IKT
 Schwarzfallfestigkeit
Smarter Planning und Netzautomatisierung
 Wie lassen sich etablierte energietechnische Standards mit
zukünftigen Kommunikationsnetzen verknüpfen?
Interoperable und robuste IKT als Markt Enabler für intelligente
Netze & Elektromobilität
 Standardisierung & Konformitätstests
http://cps-hubnrw.de/#Kontakt
Projektvorschläge für den IKT.NRW-Leitmarktwettbewerb:


Mitmachen
Sie haben Interesse an einer
Mitwirkung in der Fachgruppe?
Dann nehmen Sie Kontakt mit
uns auf unter
Intelligente & IKT-basierte Betriebsprozess- und Netzintegration
der hochstromfähigen Ladeschnittstelle für E-Busse
Standardisierungsbegleitende Technologieevaluierung für die
drahtlose Ladeschnittstelle von E-Fahrzeugen
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oder per E-Mail an
[email protected]
Über CPS.HUB NRW
CPS.HUB NRW ist die Innovationsplattform für die digitale
Transformation in Nordrhein-Westfalen. Im leistungsstarken
Verbund bauen wir technologisches und strategisches Know-how
aus, damit Unternehmen aller Branchen die Möglichkeiten der
Digitalisierung optimal für sich nutzen können – mit smarten
Produkten und Dienstleistungen für die Märkte von morgen:
Industrie 4.0, Smart Grids, eMobility u.a. Der Schlüssel zum
Erfolg: Cyber Physical Systems. Diese softwareintensiven,
hochkomplexen Systeme bilden die Basis für völlig neue
Anwendungen. Über 450 Akteure aus den Branchen IKT,
Maschinenbau, Energie, Logistik, Automotive, Gesundheit,
Medizintechnik in Nordrhein-Westfalen arbeiten bereits
erfolgreich zusammen – profitieren auch Sie vom dynamischen
Netzwerk!
Kontakt
Monika Gatzke | Clustermanagement IKT.NRW
Bergische Universität Wuppertal, Institut SIKoM
Telefon: 0202.439 1026
E-Mail: [email protected]
www.cps-hub-nrw.de
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