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Cyber-Physical Systems bilden die Grundlage für Industrie 4.0
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Integration und Standardisierung
Die Weiterentwicklung eines einfachen Entwurfs zu einem komplexen System ist nichts Ungewöhnliches, dennoch ist es für Systementwickler oft schwierig, diese Komplexität zu handhaben und gleichzeitig eigene Innovationen zu beschleunigen. Die Kosten für den Entwurf einer Komponente übersteigen oft die Kosten für deren Integration in ein größeres System. Diese Herausforderung beim Entwurf von CPS verstärkt sich weiter, wenn zudem Software, Netzwerke und physikalische Prozesse berücksichtigt werden müssen. Entwickler konzentrieren sich also weniger auf neue Entwürfe, als auf die Integration von Cyber- und physikalischen Komponenten – und das oft mit nur wenig Wissen über das tatsächliche Verhalten einer Komponente, wenn sie mit anderen integriert ist. Systeme werden somit unflexibel und schlecht wartbar. Der Entwicklungsaufwand verlagert sich von Fachkenntnissen zur Systemintegration und von Innovation zur Standardisierung.
Cyber-Physical Systems sind zu komplex, als dass sie mit mehreren verschiedenen Werkzeugen und Techniken entwickelt werden können. Dr. Vijay Kumar, Assistant Director for Robotics and Cyber-Physical Systems im Weißen Haus, unterstreicht diesen wichtigen Punkt. Er gibt an, dass es "dringend notwendig ist, Entwurfsmethoden zu entwickeln, die eine garantierte Echtzeitleistung in CPS bieten". Ingenieure benötigen also Werkzeuge für einen ganzheitlichen Entwurf des Systems und dessen Interaktionen mit der physikalischen Welt. Hier setzt National Instruments mit seinem Konzept des Graphical System Design an.
Ein Beispiel: Im Jahr 2003 waren 55 Millionen Menschen im Nordosten der USA von einem dreitägigen Stromausfall betroffen. Die Modellierungswerkzeuge für den Stromfluss zur Analyse der physikalischen Eigenschaften des Stromnetzes modellierten weder das Verhalten des automatischen Steuer- und Regelsystems, noch die Auswirkung auf das Netzwerk durch nachfolgende Abschaltungen. An diesem Beispiel wird der Bedarf eines ganzheitlichen Entwurfs bei Cyber-Physical Systems deutlich. Verschiedene Entwurfsmethoden für CPS ermöglichen es, die Interaktionen zwischen der Cyberwelt und der physikalischen Welt zu modellieren und zu erforschen. Nur so lassen sich diese und andere Fehler künftig frühzeitig erkennen und verhindern.
- Cyber-Physical Systems bilden die Grundlage für Industrie 4.0
- Integration und Standardisierung
- Plattformbasierter Entwurf von CPS
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