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Cyber-Physical System

System, das reale (physische) Objekte und Prozesse verknüpft mit informationsverarbeitenden (virtuellen/digitalen) Objekten und Prozessen über offene, teilweise globale und jederzeit miteinander verbundene Informationsnetze (Quelle:agendaCPS -> verändert)

Anmerkung: Optional nutzt ein CPS lokal oder entfernt verfügbare Dienste, verfügt über Mensch-Maschine-Schnittstellen und bietet die Möglichkeit zur dynamischen Anpassung des Systems zur Laufzeit.

Definiert durch

  • VDI GMA Fachausschuss 7.21 „Industrie 4.0“ (http://www.vdi.de/technik/fachthemen/mess-und-automatisierungstechnik/industrie-40/)
  • VDI GMA Fachausschuss 7.20 „Cyber Physical Systems“ (http://www.vdi.de/technik/fachthemen/mess-und-automatisierungstechnik/fachbereiche/anwendungsfelder-der-automation/gma-fa-720-cyber-physical-systems/)

Quelle

  • VDI/VDE GMA Thesen und Handlungsfelder - Cyber-Physical Systems: Chancen und Nutzen aus Sicht der Automation, April 2013
  • „Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems“, Acatech 2012; http://www.acatech.de/?id=1405
  • Hightech-Strategie der Bundesregierung „Zukunftsbild Industrie 4.0“
  • Broy 2010, Cyber-Physical Systems – Wissenschaftliche Herausforderungen bei der Entwicklung
  • Rainer Drath: Industrie 4.0 – Cyber Physical Production Systems. The next industrial revolution? Keynote at ETFA 2013, Cagliary, Italy, 2013.
  • Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0 vom April 2013, S. 84-7

cyber physical system

system which links real (physical) objects and pro-cesses with information-processing (virtual/digital) objects and processes via open, in some cases global, and constantly interconnected information networks

Note: A CPS optionally uses services available locally or remotely, has human-machine interfaces, and offers the possibility of dynamic adaptation of the system at runtime.

source

  • VDI/VDE GMA theses and sphere of activity - Cyber-Physical Systems: chances and benefit from the vision of automation, April 2013
  • „Integrated research agenda Cyber-Physical Systems“, Acatech 2012; http://www.acatech.de/?id=1405
  • Hightech-strategy of the federal government „vision industry 4.0“
  • Broy 2010, Cyber-Physical Systems – academic challenges during the development
  • Rainer Drath: industry 4.0 – Cyber Physical Production Systems. The next industrial revolution? Keynote at ETFA 2013, Cagliary, Italy, 2013.
  • final report of the working team industry 4.0 vom April 2013, S. 84-7

Reifegrad

Kommentare

  1. Kommentar aus Begriffsgruppe
    1. Hier wimmelt es nur von Fachjargon: z.B. multimodal, soziotechnisch, … Zudem stimme ich auch der bereits getätigten Aussage bezüglich der falschen Übersetzung von “Physical” zu. Die genannte “Reihe von neuartigen Funktionen …” klingt mir ein wenig danach, als ob der Schreiber entweder keine Ahnung oder am Ende keine Lust mehr hatte. Diesen Satz sollten wir entweder konkretisieren oder weglassen. Prof. Dr.-Ing. Detlef Zühlke hat CPS einmal in einem Vortrag wie folgt sinngemäß definiert: Man nehme einen Sensor oder Aktor, erweitere diesen um einen Prozessor und einen Webserver - und schon hat man ein CPS. Das finde ich sowohl einfach als auch treffend.
    2. „Cyber-Physical Systems (CPS) sind gekennzeichnet durch eine Verknüpfung von realen (physischen) Objekten und Prozessen mit informationsverarbeitenden (virtuellen) Objekten und Prozessen über offene, teilweise globale und jederzeit miteinander verbundene Informationsnetze [forschungsagenda] Cyber Physical Systems basieren auf der Vernetzung von eingebetteten Systemen in der Automatisierungstechnik und Kommunikationstechnologien. „Physical“ hat in der englischen Sprache zwei Bedeutungen „physikalisch“ und „real“ . Im Sinne von Cyber-Physical Systems sollte es als „real“ oder eben als „physisch“ übersetzt werden. Mit CPS dürften durchaus auch chemische Prozesse automatisiert werden. In den alten acatech und BMBF-Unterlagen war dies zeitweise auch falsch als „physikalisch“ übersetzt worden, wurde dann aber zu „physisch“ geändert. Im Glossar wird der Begriff wieder unkorrekt als „physikalisch“ übersetzt.
    3. Es werden zahlreiche Fähigkeiten beschrieben, die in einem CPS realisiert werden könnten. Allerdings wird nicht aufgezeigt, was der Kern eines CPS ist (die Minimalfunktion).
  2. Telko 27.1.14
    1. Bestandteile
      1. Eingebettete Systeme, die Sensoren/Aktoren beinhalten (CPS muss mindestens ein eingebettetes System enthalten) [über Sensoren/Aktoren verfügen]
      2. Interne Vernetzung der Komponenten des CPS
      3. IT-Dienste? (rein virtuelle IT-Funktionalitäten, z.B. Planungsalgorithmus, externe Wetterdienste)
    2. Funktionalitäten
      1. Überwachung und Steuerung physischer Vorgänge (Datenerfassung und –speicherung) [erfasste Daten auswerten und speichern können]
      2. Fähigkeit zur Kommunikation über lokale und globale digitale Netze [mit Kommunikationseinrichtungen untereinander, sowie in globalen Netzen verbunden sind]
      3. Zugriff auf lokale und entfernt verfügbare IT-Dienste [weltweit verfügbare Daten und Dienste nutzen]
      4. Optionale Möglichkeit zur dynamischen Anpassung des Systems zur Laufzeit, z.B Veränderung der Teilnehmer
      5. Optionale Mensch-Maschine-Schnittstelle [über Mensch-Maschine-Schnittstellen verfügen]
    3. Frage/Diskussionspunkte:
      1. Wenn System nur intern vernetzt, kein CPS? doch
      2. Muss Dienst in Definition enthalten sein (I4.0 ja, CPS nein)
      3. Dynamische Anpassung (I4.0 ja, CPS nein)
  3. FA 7.20
    1. Wenn Systeme nur intern vernetzt sind, handelt es sich nicht um CPS?
      1. Diskutiert wurden in diesem Zusammenhang folgende Fragestellungen:
        1. Möchten wir mit CPS über die Entwicklung der nächsten 10 Jahre sprechen oder eine Definition für „Übermorgen“ festlegen?
        2. Welches sind die Minimalanforderungen, um ein System als CPS bezeichnen zu können?
        3. Sind CPS erst dann „Cyber“, wenn sie offen für das globale Internet sind? (Option vs. Pflicht?)
        4. Was ist der Mehrwert von CPS gegenüber „vernetzten eingebetteten“ Systemen?
      2. Anmerkung: Historisch gesehen, sind CPS eine Teilmenge des Internet of Things und des Internet of Services (nach Broy, Wahlster…).
      3. Auszug aus der Hightech-Strategie der Bundesregierung „Zukunftsbild Industrie 4.0“ (liegt auf VDI-GO: FA 7.20 CPS/ Sitzungen/Zuarbeit) (S.6): „CPS sind Netzwerke kleiner mit Sensoren und Aktoren aus¬gestatteter Computer, die als sogenannte Eingebettete Systeme in Materialien, Gegenstände, Geräte und Ma¬schinenteile eingebaut und über das Internet mitein¬ander verbunden werden. In einem derartigen Internet der Dinge verbinden sich die physische und die digitale Welt.“
      4. Konsens: „CPS sind offen, teilweise global, miteinander vernetzt“; das Wort „Internet“ soll in der Definition nicht verwendet werden
    2. Muss Dienst in Definition enthalten sein (I4.0 ja / CPS nein)?
      1. Konsens: korrekt
    3. Dynamische Anpassung (I4.0 ja / CPS nein)?
      1. Konsens: korrekt. Aus unserer Sicht muss eine dynamische Anpassung in die Definition aufgenommen werden.
    4. Minimalfunktionen eines CPS, Optionale Funktionen?
      1. s.o. (Self-x-Eigenschaften müssen zu einem noch zu definierenden Ausmaß eingehen)
  4. Alte Definition aus Begriffsgruppe: Cyber-Physical Systems adressieren die enge Verbindung eingebetteter Systeme zur Überwachung und Steuerung physischer Vorgänge mittels Sensoren und Aktuatoren über Kommunikationseinrichtungen mit den globalen digitalen Netzen (dem „Cyberspace“). Dieser Typus von Systemen ermöglicht über Wirkketten eine Verbindung zwischen Vorgängen der physischen Realität und den heute verfügbaren digitalen Netzinfrastrukturen. [Broy 2010, Cyber-Physical Systems – Wissenschaftliche Herausforderungen bei der Entwicklung]

  5. Keine sonstigen Entsprechungen in DKE, ISO oder IEC Normen

  6. Aufbauen auf Definition Sensor, Aktor, Eingebettetes System

Quelle: ETFA Keynote ABB, CPS Definition
Quelle: ETFA Keynote ABB, CPS Definition
  1. Vorschlag Begriffsgruppe vor FA-Sitzung am 13.3.14
    1. Lokal und global vernetzte eingebetteten Systeme, die über Sensoren und Aktoren mit einer physischen Umwelt überwachend und steuernd interagieren.
    2. Anmerkung: Optional nutzen CPS lokal oder entfernt verfügbare IT-Dienste, verfügen über Mensch-Maschine-Schnittstellen und bieten die Möglichkeit zur dynamischen Anpassung des Systems zur Laufzeit.
  2. FA-Sitzung 13.3.14
    1. FA 7.20-Definition laut Prof. Greiner, war nicht in Notizen enthalten: „Cyber-Physical Systems (CPS) sind gekennzeichnet durch eine Verknüpfung von realen (physischen) Objekten und Prozessen mit informationsverarbeitenden (virtuellen) Objekten und Prozessen über offene, teilweise globale und jederzeit miteinander verbundene Informationsnetze (Quelle:agendaCPS); Anmerkung: Internet nein, global ja
    2. Definition wird übernommen und so umgeschrieben, dass CPS selbst nicht mehr darin auftaucht, damit Begriff nicht mit sich selbst beschrieben wird.
    3. Anmerkung soll erhalten bleiben als “Note”/“Anmerkung”.
  3. VDI 7.20 Definition (Rückmeldung am 13.05.14): Cyber-Physical Systems (CPS) sind gekennzeichnet durch eine Verknüpfung von realen (physischen) Objekten und Prozessen mit informationsverarbeitenden (virtuellen) Objekten und Prozessen über offene, teilweise globale und jederzeit miteinander verbundene Informationsnetze
Kategorie
Technik Gruppen-Feedback