Cyber Physical Systems


Cyber Physical Systems

Verbindung der digitalen und physischen Welt

Was macht das Mega-Projekt Industrie 4.0 so erfolgsversprechend? Wie kann die digitale Welt mit der physischen Welt in Einklang gebracht werden? Die Zukunft der maschinellen Arbeit ist an einige Anforderungen geknüpft. Dabei sind Intelligenz, Effizienz und Nachhaltigkeit nur ein kleiner Teil, denn der zentrale Erfolgsfaktor zur Verbindung der digitalen und physischen Welt liegt in den sogenannten cyber-physischen Systemen (CPS).

CPS sind Systeme, bei denen informations- und softwaretechnische Komponenten mit mechanischen bzw. elektronischen Komponenten verbunden werden. Dabei werden zum einen Daten ausgetauscht und zum anderen Steuerung und Kontrolle über eine Infrastruktur behalten. Das Besondere dabei ist aber nicht die Aufgabe selber, sondern die Geschwindigkeit in der diese Aktionen erfolgen. So werden in Echtzeit mobile und bewegliche Einrichtungen, Geräte und Maschinen (darunter auch Roboter), eingebettete Systeme und vernetzte Gegenstände (Internet of Things) gesteuert.

CPS in allen Bereichen

Cyber-physische Systeme kommen in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen zum Einsatz und decken ein enormes Spektrum möglicher Funktionen ab. Anwendungsgebiete ergeben sich in der Logistik, in der Industrieproduktion, in der Umwelt-, Medizin-, Verteidigungs-  oder Verkehrstechnik. Oft decken sich die Anwendungsbereiche mit denen der Industrie 4.0. Ziel der Systeme ist es, für eine höhere Effizienz, niedrigere Kosten und schnellere Bearbeitung von komplexen Vorgängen zu sorgen.

Welche Chancen ergeben sich dadurch?

Cyber-physische Systeme sorgen für zahlreiche Vorteile bei der Steuerung und im Betrieb komplexer Systeme. Sie sind extrem anpassungs- und wandlungsfähig und tragen zur Effizienzsteigerung bei. Durch die Vernetzung und die beliebige An- und Einordnung von Daten, Informationen und Diensten können verschiedene Potenziale zukünftig schneller erkannt und effizienter genutzt werden. Ob es sich um die Datengewinnung und -verarbeitung oder die automatische Optimierung von Systemen und Personalkapazitäten handelt, cyber-physische Systeme bringen insbesondere langfristig Erfolge mit sich. Prozesse laufen weitgehend autonom und automatisiert ohne den Bedarf des menschlichen Eingriffs ab. Oft erfüllen Menschen nur noch Kontroll- und Steuerungsfunktionen. Auch die Arbeitssicherheit und die Geschwindigkeit von Abläufen lässt sich mit den Cyber-physischen Systemen steigern.

Herausforderungen der Zeit

Bei den cyber-physischen Systemen, wie auch bei der Industrie 4.0, sind Anpassungs- und Wandlungsfähigkeit, Ressourceneffizienz, Verbesserung und Erhöhung von bestimmten Formen der Sicherheit ein wichtiger Aspekt. Dennoch bringen besonders die Vorzüge der cyber-physischen Systeme verschiedene Herausforderungen mit sich.

Die Intention der cyber-physischen Systeme ist es, das sogenannte (teil-)autonome Agenten Mikroprozesse ausführen und damit einen Mehrwert schaffen. Doch um diesen Mehrwert erzielen zu können, bedarf es einer präzisen Planung und Koordination der Systeme. Und genau diese Präzision stellt derzeit für das Prozessmanagement eine enorme Herausforderung dar.

Trotz der Herausforderungen eröffnen sich durch cyber-physische Systeme viele Möglichkeiten, wie man eine umfassende Vernetzung aufbauen kann. Die Verbindung zwischen Internet-Technologien und anderen Systemen können eine weltweite Kommunikation ermöglichen und viele Vorgänge vereinfachen und effizienter gestalten.

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