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Das Forschungscluster Industrie 4.0 stellt in acht Beiträgen aktuelle Ergebnisse aus seinen vielfältigen Forschungsprojekten vor. Es werden virtuelle Techniken in der Produktentwicklung, Lehrkonzepte für Industrie 4.0, Energy Harvesting bei Antennen, Energiemanagement in Produktionsanlagen, firmenübergreifende IT-Security Anforderungen, dezentral gesteuerte Produktionsprozesse und Spracherkennung mit Mikrocontrollern behandelt.

Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, ein einfach verständliches Simulationsmodell zur Darstellung der Wirkung von Kabelschirmen bei Betrachtung verschiedener Schirmauflageverfahren zu entwickeln. Die erarbeiteten Ergebnisse decken sich mit der allgemein vertretenen Meinung, dass die beste Schirmwirkung durch eine beidseitige und flächige Schirmauflage erzielt wird. Zuerst werden Grundlagen erklärt, wobei sich auf relevante Literatur bezogen wird. Daraus wird das Simulationsmodell hergeleitet, dessen Ergebnisse anhand von theoretischen Überlegungen und praktischen Messungen überprüft werden. Die vorliegende Arbeit ist interessant für Ingenieurinnen und Ingenieure der Automatisierungstechnik in der Prozess- und Fertigungsindustrie, die ein grundlegendes Verständnis für relevante Effekte der Kabelschirmung bilden wollen.

Dieses Research Paper befasst sich mit dem Thema der Hochverfügbarkeit von Automatisierungsnetzwerken am Beispiel von PROFINET. Anhand von verschiedenen PROFINET-Topologien soll verdeutlicht werden, durch welche Maßnahmen eine hohe Verfügbarkeit erzielt werden kann. Zuvor wird mithilfe von grundliegenden Berechnungsbeispielen gezeigt, wie sich die Verfügbarkeit eines technischen Systems ermitteln lässt. Anschließend erfolgt für die Betrachtung der Gesamtverfügbarkeit einer PROFINET-Anlage eine genaue Bestimmung der jeweiligen Verfügbarkeitswerte für die einzelnen PROFINET-Geräte. Ein besonderes Augenmerk richtet sich hierbei speziell auf die Verwendung von IO Devices mit redundanten bzw. nicht-redundanten Interfacemodulen. Für das Erzielen einer hohen Verfügbarkeit sind nicht nur PROFINET-Geräte von entscheidender Bedeutung, sondern auch die Stuktur des PROFINET-Netzwerks. Im Zusammenspiel mit den bereits existierenden Redundanzprotokollen, die für die Verwaltung des Datenverkehrs zuständig sind, werden in diesem Bericht mehrere Topologien anhand verschiedener Eigenschaften und Voraussetzungen auf ihre Vor- und Nachteile untersucht und entsprechend ihrer Gesamtverfügbarkeitswerte bewertet. Dieses Research Paper basiert im Wesentlichen auf der Bachelorarbeit von Herrn Sebastian Stelljes an der Hochschule Hannover. Im Nachgang zur Arbeit wurden noch weitere Aspekte untersucht und mit den Inhalten der Bachelorarbeit zu diesem Research Paper zusammengeführt.

Die zunehmenden Anwendungsfälle der vertikalen und horizontalen Vernetzung von Automatisierungssystemen erhöhen gleichzeitig auch die Bedrohungen der IT-Sicherheit der relevanten automatisierten technischen Prozesse. Zukünftige Anlagenstrukturen werden stärker vernetzt und dezentralisiert organisiert sein, oder sogar weltweit mit anderen technischen Systemen über das Internet kommunizieren. Dies erfolgt häufig über standardisierte Kommunikationsprotokolle, im Weiteren Middleware genannt. Daher ist die Bedeutung standardisierter Verfahren und Modelle zur Erleichterung der Sicherheitskonfigurationen der Middleware, die die folgenden Anforderungen erfüllen, von wesentlicher Bedeutung: - Sichere Kommunikation (sichere Middleware) - Authentifizierung und Autorisierung der Kommunikationspartner auch bei stark vernetzten Systemen und Ad-hoc-Verbindungen - Einfache Verwaltung von Sicherheitsmaßnahmen ohne erheblichen Mehraufwand für die Organisation Die bestehende Referenzarchitektur und die Sicherheitsmerkmale der entsprechenden Middleware werden untersucht, um deren Anwendbarkeit in verschiedenen Stufen der Automatisierungspyramide zu ermitteln. Es werden die Sicherheitsmerkmale für eine durchgängig sichere Kommunikation und deren Flexibilität bei der Integration in eine Public Key Infrastruktur (PKI) untersucht. Die bestehenden Zugangskontrollmechanismen und deren Zukunft im Rahmen von Industrie 4.0 werden bewertet. Die Möglichkeiten zur Integration des mit Attributzertifikaten aktivierten Berechtigungsmechanismus im Rahmen von OPC UA werden in diesem Projekt untersucht und als Teil des Demonstrators implementiert. Die Anwendungsrelevanz der entwickelten Lösungen wird gewährleistet, indem die Projektpartner des projektbegleitenden Ausschusses bei der Erstellung und dem Review von Konzepten frühzeitig beteiligt werden.

Bei der Integration technischer Energiemanagementsysteme (tEnMS) in Automatisierungsanlagen fällt ein hoher Engineering-Aufwand an, besonders für die Steuerungsprogrammierung. Dieser Engineering-Aufwand ist für industrielle Anwender der Hauptgrund, integrierte tEnMS nicht einzusetzen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Integriertes Anlagenengineering zur Erhöhung der Energieeffizienz (IAE4)“ (Förderkennzeichen: ZN2948; Forschungsprofessur des Landes Niedersachsen/Volkswagenstiftung) wurde untersucht, wie sich dieser Engineering-Aufwand reduzieren lässt. Hierzu wurde ein Software-Werkzeug entwickelt, das die benötigten Steuerungsprogramme automatisch aus Engineering-Daten und Gerätebeschreibungsdateien generiert. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse des IAE4-Projektes vor.