Internet of Things und Industrie 4.0

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Kapitel 1. Motivation, warum dieses Essential

   Wolfgang Babel

   Zusammenfassung

   IoT, Industrie 4.0 sind Schlagworte unserer Zeit und werden oftmals genannt, ohne zu wissen was sich hinter den Begriffen verbirgt. In diesem essential wird versucht die Begriffe klar zu definieren und ihre Abhängigkeiten im Umfeld der sich seit mehr als 50 Jahren entwickelnden industriellen Technologien zu erläutern. Insbesondere geht es dabei um die Definition von IoT in Verbindung mit intelligenten Sensoren und Maschinen, die miteinander kommunizieren.

3. Kapitel 2. Die Geschichte von IoT (Internet of Things)

   Wolfgang Babel

   Zusammenfassung

   IoT (Internet of Things) [1, 2] oder heute auch IIoT (Industrielles IoT oder Allesnetz) war lange vor Industrie 4.0 das Thema für Vernetzungs- und Kommunikation-Strukturen. Selbst wenn einige Themen bezüglich des Datenschutzes und der Datenerfassung (auch bei autonomen Fahrzeugen) bei IoT kritisch zu sehen sind, beinhaltet Industrie 4.0 und ‚Made in China 2025‘ komplett die damalige IoT-Strategie.

4. Kapitel 3. RFID (Radio Frequeny Identification) und seine wesentlichen Merkmale

   Wolfgang Babel

   Zusammenfassung

   Die Entwicklung von IoT (Internet of Things) ist eng verbunden mit der RFID-Technik (Radio Frequency Identification) als wesentliches Merkmal für intelligente Sensorlösungen.

5. Kapitel 4. IoT und Industrie 4.0 – Zusammenhänge

   Wolfgang Babel

   Zusammenfassung

   Wie bereits ausgeführt, ist IoT eng mit Industrie 4.0 und der momentanen Automatisierung in Fabrik und Prozess verbunden. Der Begriff Industrie 4.0 und dessen Inhalte werden näher beschrieben und im Detail erläutert.

6. Kapitel 5. Grundlegende Struktur für IoT – Die Automatisierungspyramide von 1985

   Wolfgang Babel

   Zusammenfssung

   Der Begriff Automatisierungspyramide stammt aus den achtziger Jahren und umfasste zunächst die Ein- und Ausgabeebene (I/O) zwischen Feld, SPS Ebene und SCADA-System (Supervisory Control And Data Aquisition) (Kontrollraum), und war grundlegend für die Automatisierung und die Mensch-Maschine-Schnittstelle, auch Human Machine Interface HMI oder Grafical User Interface GUI genannt. Später kamen die MES-Ebene (Manufacturing Execution System) und ERP-Ebene (Enterprise Ressource Planning-System) hinzu.

7. Kapitel 6. Das OSI-Modell (Open Systems Interconnection Model)

   Wolfgang Babel

   Zusammenfssung

   Das OSI-Modell ist das grundlegende Modell für IoT hinsichtlich der Feldbusse und der Bussysteme. Es regelt die Interfaces in Form von Bussystemen bezüglich unterschiedlicher Netzwerktopologien für die horizontale (z.B. von Maschine zu Maschine) und vertikale Kommunikation (z.B. - von Maschine zum SCADA System) innerhalb der Automatisierungspyramide. Da IoT das Internet zum Inhalt hat, erfolgen die Ausführungen im Wesentlichen nur für die Protokolle, die mit dem Internet im Zusammenhang stehen.

8. Kapitel 7. IoT, Ethernet TCP/IP, OPC UA und Cloud Computing

   Wolfgang Babel

   Zusammenfassung

   IoT meint im großen Rahmen die Vernetzung aller Maschinen und intelligenten Sensoren mittels Internet. Dabei sind das Ethernet, Ethernet TCP/IP, Internet, OPC UA und Cloud Computing wesentliche Bausteine, die im Folgenden erläutert werden.

9. Kapitel 8. Beispiel für eine typische IoT Netzwerktopologie via Cloud mit OPC UA für die Solarzellenherstellung

   Wolfgang Babel

   Zusammenfassung

   Im Folgenden wird ein Beispiel in der Solarindustrie aufgezeigt, welches die Vernetzungstopologie mit OPC UA vom Feld ins MES hat. Diese Art der Kommunikation ist heute typisch für chinesische Solrzellenfertigungen.

10. Kapitel 9. Beispiel einer Kommunikationsvernetzung für Lack schichtdicken-Messung im Automotive

    Wolfgang Babel

    Zusammenfassung

    Wo Automatisierungen vorgenommen werden, darf der Roboter natürlich nicht fehlen: Das gilt ebenso oder erst recht für die Automobilindustrie, in der die ersten Industrieroboter zum Einsatz kamen. Heute sind die Roboter mit Fertigungsbändern gekoppelt und kommunizieren mit den SPS und SCADA Systemen (Supervisory Control And Data Acquisition) im Sinne von IoT. Roboter werden im Karosseriebau, in der Lackierung, beim Punktschweißen, beim Montieren, bei der Assemblage der Windschutzscheibe und des Armaturenbrettes und bei vielen anderen Tätigkeiten eingesetzt.

11. Kapitel 10. Zusammenfassung

    Wolfgang Babel

    Zusammenfassung

    Wir haben in diesem Kurs die Geschichte und Entwicklung von IoT und die Zusammenhänge von IoT in der Automatisierung, angefangen von der Entwicklung des Ethernet, dem Internet bis hin zur Industrie 4.0 betrachtet. IoT ist der Begriff für totale Vernetzung von Maschinen, Roboter und Sensoren und deren Unterstützung vom Menschen.

12. Backmatter