FabOS – Technologische Souveränität für KI-Anwendungen in der Produktion

© Universität Stuttgart IFF / Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez, Heike Quosdorf
FabOS liefert die Basis für ein leistungsfähiges Ökosystem für smarte Fabriken

In Kürze

Im Forschungsprojekt »FabOS« entsteht ein offenes, verteiltes, echtzeitfähiges und sicheres Betriebssystem für die Produktion. Es soll die Grundlage für datengetriebene Dienste und KI-Anwendungen bilden, damit die wandlungsfähige Automatisierung der Fabrik der Zukunft umgesetzt werden kann. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und vom DLR Projektträger gefördert.

Im Detail

Technologische Souveränität in der Produktion ist heute kaum gewährleistet: Jede Anwendung in der Produktion bringt unterschiedliche Anforderungen an Infrastruktur und Deployment mit sich. Hard- und Software von physischen Geräten wie Maschinen und Anlagen sind oft geschlossene Systeme. Doch Künstliche Intelligenz und Datenauswertung benötigen eine Verbindung von IT und OT. Physische Geräte werden zu cyberphysischen Systemen. Sämtliche Betriebsmittel und Infrastruktur werden in der Fabrik der Zukunft durch virtuelle Repräsentationen dargestellt. Dazu sind Daten in hoher Qualität und Menge nötig. Diese Datenqualität zu erhalten, benötigt ein umfassendes und oft zeitaufwendiges Datenverwaltungskonzept.

Um diese Anforderungen einer effizienten Entwicklung, Bereitstellung und Nutzung von KI-Anwendungen in der Produktion zu adressieren, bietet FabOS ein System abgestimmter Komponenten und Dienste zum Betrieb einer vernetzten Fabrik. Es soll in einer Smart Factory die Basis für ein leistungsfähiges Ökosystem für KI-Anwendungen bilden.

Eigenschaften von FabOS

Offen: FabOS baut auf einer offenen Architektur mit offenen Schnittstellen auf. In FabOS eingebundene Komponenten sollen quelloffen sein, können aber auch mit proprietärer Technologie dargestellt werden. Zumindest aber müssen sie durch ihre kompatiblen offenen Schnittstellen austauschbar sein.
Verteilt: Moderne und zukünftige IT-Architekturen, Systeme und Infrastruktur bestehen aus modularen Komponenten, die oft logisch und örtlich verteilt sind. FabOS zielt primär auf diese offene und flexible Architektur ab, bietet jedoch auch Lösungen, um bestehende Systeme und Betriebsmittel zu integrieren.
Echtzeitfähig: FabOS integriert Technologien, die sowohl die Echtzeitnähe bestehender Anwendungen verbessern und die harte Echtzeitfähigkeit und den Determinismus von Echtzeitsystemen in einer modernen und flexiblen Infrastruktur ermöglichen und gewährleisten.
Sicher: FabOS sieht auf allen Ebenen entsprechende Sicherheitsmechanismen und Vorkehrungen vor, die durch den modularen Charakter von FabOS stets dem Stand der Technik entsprechen und so die statistische Sicherheit und die Betriebssicherheit (Safety) der Anwendungen auf dem technisch höchstmöglichen Niveau halten.

Vision und Ziel

FabOS unterstützt mit:

Implementierung von Funktionalitäten in Minuten statt in Monaten
Unterstützung der Wandelbarkeit der Systeme und Infrastruktur vom Sensor über die Maschine bis zur kompletten Fabrik ohne Systemgrenzen
Reduzierung von IT-Kosten und Kapselung IT-Komplexität zur Erhöhung der Usability führt zur Halbierung der Automatisierungskosten
Einheitliches Lifecycle-Management aller IT-Ressourcen, Produktionsmittel und der technischen Gebäudeausstattung sowie Infrastruktur
Schaffung einer durchgängigen Infrastruktur für echtzeitfähige domänenübergreifende Wertschöpfungsnetzwerke für die autonome Produktion der Zukunft

Diese Projektpartner bringen fundierte Vorarbeiten mit, die die Grundlage für FabOS bilden:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA (Stuttgart)
Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE (Kaiserslautern)
Fraunhofer‐Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich‐Hertz‐Institut HHI (Berlin)
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Aachen)
Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH DFKI (Kaiserslautern)
Institut für Intelligente Prozessautomation und Robotik IPR am KIT (Karlsruhe)
Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen ISW der Universität Stuttgart

Zudem begleiten assoziierte Industriepartner das Projekt, um spezielle Anforderungen und Konzepte zu validieren.

Das Forschungsprojekt "FabOS" wird gefördert im Rahmen des Innovationswettbewerbs „Künstliche Intelligenz als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Projektlaufzeit: 01.02.2020 bis 31.01.2023