5G: Industrielles Internet

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Stichtag für die Skizzeneinreichung: 31.08.2015

Einreichung von Skizzen und Anträgen

Damit Sie Ihre Skizze korrekt beim Projektträger einreichen, beachten Sie bitte, dass es sich bei der Bekanntmachung "5G: Industrielles Internet" um ein zweistufiges Antragsverfahren handelt:

1. Stufe: Einreichung einer Skizze bis spätestens zum 31.08.2015

Zunächst sind Projektskizzen in elektronischer Form im Einreichungsportal der Bekanntmachung "5G: Industrielles Internet" in deutscher Sprache vorzulegen. Bei Verbundprojekten sind die Projektskizzen in Abstimmung mit dem vorgesehenen Verbundkoordinator vorzulegen.

Für weitere Informationen zum Aufbau der Skizzen und zu Bewertungskriterien beachten Sie bitte die vollständige Bekanntmachung "5G: Industrieles Internet"

2. Stufe: Einreichung des Förderantrags

Die Einreichung eines Förderantrages erfolgt zu einem späteren Zeitpunkt. Wenn eine Projektskizze zur Förderung ausgewählt wird, werden die jeweiligen Projektpartner aufgefordert, einen förmlichen Förderantrag einzureichen. Die Erstellung von förmlichen Förderanträgen soll durch die Nutzung des elektronischen Antragssystems "easy-Online" erfolgen.

Die VDI/VDE-IT als zuständiger Projektträger für das BMBF steht Ihnen gern für weitere Auskünfte zur Verfügung.

VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Projektträger Kommunikationssysteme; IT-Sicherheit
Dr. Rainer Moorfeld
Steinplatz 1
10623 Berlin
Telefon: 030 310078-386
Telefax: 030 310078-247

E-Mail:

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Zuwendungszweck

Die Wirtschaft steht an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution, der Industrie 4.0. Der dafür notwendige hohe Grad an Industrieautomatisierung mit der Kopplung der Produktion an digitale Dienstleistungen ist mit enormen neuen Anforderungen an die Flexibilität der Anlagen und die Kommunikationstechnologien verbunden, die im industriellen Umfeld eingesetzt werden. Das zentrale Nervensystem der vierten industriellen Revolution stellen dabei die lokalen Netzwerktechnologien für Industrieanlagen – das „Industrielle Internet“ – dar.

Das Zusammenwachsen der unterschiedlichen Zugangstechnologien mit dem Kern-Netz wird allgemein unter dem Akronym „5G“ diskutiert. Künftige 5G-Technologien bilden den Rahmen für das industrielle Internet mit neuen Anwendungsmöglichkeiten. Auch im industriellen Internet müssen weitaus größere Datenmengen mit minimaler Verzögerung übertragen werden, um den Anforderungen zur Einbindung einer Vielzahl an Sensoren und Aktoren nachzukommen und gleichzeitig Regelungen und Steuerungen zuverlässig zu ermöglichen. Das industrielle Internet kombiniert standortübergreifend lokale Netze mit Weitverkehrsnetzen. Der Fokus dieser Bekanntmachung liegt auf den lokalen Firmennetzen, da nur hier die Priorisierung von Verkehrsflüssen eingesetzt werden kann. In Weitverkehrsnetzen muss hingegen die Netzneutralität gewahrt bleiben.

Aufgrund der langen Lebensdauer von Industrieanlagen und den hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit lassen sich die dazugehörigen Kommunikationstechnologien nur sehr schwer aktualisieren und aufrüsten. Heutige Anlagen nutzen eine Vielzahl an Kommunikationstechnologien und –protokollen auf spezialisierter Hardware, die größtenteils nicht miteinander kompatibel sind. Das führt zu Insellösungen oder sogar zu Störungen zwischen den unterschiedlichen Kommunikationstechnologien. Dies wird durch die zunehmend verteilten und komplexen Industrieanlagen, durch den starken Anstieg der Industrieautomatisierung und durch die Anbindung einer Vielzahl von Sensoren, Aktoren, Maschinen, Steuer- und Regeleinheiten noch erheblich verstärkt. Derzeit fehlt es an Möglichkeiten, diese Vielzahl an Knoten und Protokollen zu integrieren, zu konfigurieren und zu managen.

Intelligente Netzmanagementlösungen und innovative Technologien für industrielle Kommunikationssysteme, beispielsweise Virtualisierung, bieten Möglichkeiten, um die Vielzahl vorhandener und neuer Systeme, Protokolle und Knoten zu integrieren und die Aktualisierung und Aufrüstung zu ermöglichen.

Um insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen bei der Einführung von Industrie 4.0 zu unterstützen, sind einfache, anwenderfreundliche, selbstorganisierende und gleichzeitig hochflexible Kommunikationsnetze notwendig.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beabsichtigt daher, die Erforschung und Entwicklung innovativer Technologien und Managementlösungen für das industrielle Internet zu fördern. Ziel der Bekanntmachung ist es, einen Beitrag zu leisten, um die hohen Anforderungen der Industrieautomatisierung nach Flexibilität der Anlagen und Kommunikationstechnologien zu erfüllen und somit einen wichtigen Beitrag für Industrie 4.0 zu leisten. Deutschland als maßgebliche Industrienation muss auch in Zukunft im internationalen Wettbewerb bestehen. Mit neuen Kommunikationslösungen zum industriellen Internet kann die Marktposition weiter gestärkt werden. Die hohe Technologiekompetenz zur Gestaltung und Entwicklung des industriellen Internets muss in Deutschland gefestigt werden, auch um bei Lösungen souverän agieren zu können. Hier ergeben sich gerade für deutsche klein- und mittelständische Unternehmen neue Geschäftsmodelle und -felder.

Die Fördermaßnahme adressiert damit zentrale Ziele der neuen Hightech-Strategie und der Digitalen Agenda 2014-2017 der Bundesregierung und trägt dazu bei, durch intelligente Vernetzung von Industrieanlagen das Innovationspotential im zentralen Aktionsfeld "Industrie 4.0" auszubauen.

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Gegenstand der Förderung

Gegenstand der Förderung bilden innovative Kommunikationstechnologien und intelligente Netzmanagementlösungen für die vernetzte Fabrik. Zu entwickeln und zu erforschen sind Lösungen, die auf die Anwenderfreundlichkeit, Handhabbarkeit und Flexibilität großer Kommunikationsnetze in der Industrie zielen. Nicht im Fokus der Bekanntmachung stehen Technologien für die Luftschnittstelle der fünften Mobilfunk-Generation.

Die Virtualisierung von Kommunikationsnetzen zielt auf den weitgehenden Verzicht von dedizierter Kommunikationsnetzhardware ab. Die Auslagerung in Software auf Standardserver in der so genannten Edge-Cloud ermöglicht die Anbindung der enormen Anzahl an Sensoren, Aktoren, Maschinen, Steuer- und Regeleinheiten. Durch die Auslagerung der Netzfunktionen in Software können diese flexibel aktualisiert und aufgerüstet werden, auch um Kosten zu sparen. Middleware- bzw. Schichten-übergreifende Ansätze bieten Möglichkeiten, um industrielle Kommunikationsnetze Schritt für Schritt zu migrieren bzw. neue Netzelemente hinzuzufügen.

Intelligente Netzmanagementlösungen ermöglichen die flexible Integration heterogener Kommunikationstechnologien und –protokolle, z.B. drahtlose und extrem latenzarme Zugangstechnologien (siehe Bekanntmachung "Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie") und bieten zusätzlich die Möglichkeit, die Ressourcen entsprechend der Anforderungen zuzuweisen, Störungen zu minimieren und die Zuverlässigkeit durch Ausweichtechnologien zu erhöhen. Neue Netzelemente können sich durch eine intelligente Netzmanagementlösung selbständig in das Netz integrieren und verhindern dadurch die Neuplanung der Kommunikationsinfrastruktur.

Die Vorhaben sollten einen der beiden folgenden Themenblöcke adressieren:

Innovative Technologien für industrielle Kommunikationsnetze

Beispiele für zu adressierende Themen sind insbesondere:

  • Möglichkeiten und Grenzen der Funktionsabstraktionen, d.h. der Auslagerung von Netzfunktionen in Software
  • Integration und Dimensionierung von anwendungsnahen (Edge-)Clouds, je nach Anforderung der Anwendung
  • Caching-Strategien, History und Big Data-Fähigkeit für die dynamische und anforderungsspezifische Bereitstellung von Daten und Funktionalitäten in industriellen Kommunikationsnetzen
  • Untersuchung der Leistungsfähigkeit von softwaregesteuerten Netzen
  • Mechanismen zur Unterstützung von zeitkritischen Anwendungen in vermaschten Netzen mit teilweise sehr vielen Sensoren und Aktoren
  • Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Netzen, beispielsweise mittels inhaltsbasiertem Routing (Content Centric Networking) oder Netzwerkkodierung
  • Middleware bzw. Schichten- und Domänen-übergreifende Ansätze zur Integration verschiedener Technologien und Protokolle
  • Erforschung einer einheitlichen Netzwerk-"Programmierschnittstelle"

Intelligentes Netzmanagement und selbstorganisierende Netze

Beispiele für zu adressierende Themen sind insbesondere:

  • Intelligente Mechanismen zur Kombination und Integration heterogener Kommunikationslösungen
  • Einführungs- und Migrationsstrategien in Anlagen mit deutlich längeren Innovationszyklen
  • Selbstorganisierende und selbstoptimierende industrielle Kommunikationsnetze, die auch während der Laufzeit aktualisiert und erweitert werden können (Plug & Manufacture)
  • Entwicklung eines anwenderfreundlichen Monitoring- und Managementsystems von industriellen dynamischen Kommunikationsnetzen
  • Unterstützung von anwendungsspezifischen Dienstgüten (statische und dynamische QoS)
  • Monitoring- und Management von virtuellen Netzen im industriellen Umfeld

Für alle zu erforschenden Netztechnologien ist die Sicherheit (Safety and Security) zu berücksichtigen und zu integrieren, da sich durch die zunehmende Vernetzung neue IKT-Angriffsmöglichkeiten ergeben.

Die skizzierten Lösungen sollten eine an Industrie 4.0 Szenarien angepasste Energie- und Kosteneffizienz aufweisen und  in einen Anwendungsfall eingebettet sein. Dieser muss als Gesamtsystem inklusive aller kritischen Übertragungsstrecken, Schnittstellen und Verarbeitungseinheiten betrachtet werden. Dabei sind alle für das Gesamtsystem genannten Anforderungen zu erfüllen. Eine Übertragbarkeit der eingesetzten Technologie auf andere Anwendungsfälle ist sicherzustellen.

Die skizzierten Lösungen müssen deutlich über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen.

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Begleitforschung

Neben den Forschungsprojekten zu den genannten Schwerpunkten beabsichtigt das Bundesministerium für Bildung und Forschung, ein wissenschaftliches Begleitprojekt zu fördern.

Die Begleitforschung soll übergeordnete Fragestellungen zur industriellen Kommunikation bearbeiten. Dafür sollen die Einzelprojekte zusammengeführt, übergreifende Fragestellungen diskutiert und im Gesamtzusammenhang behandelt werden. Die Begleitforschung bringt einen Prozessvorschlag ein, wie und welche thematischen Aspekte im gegebenen Themenfeld der Bekanntmachung zu betrachten sind. Dazu gehören beispielsweise vorbereitende Maßnahmen zur Normierung und Standardisierung, die Abstimmung und Offenlegung der Schnittstellen und die Sicherstellung der Interoperabilität der einzelnen Lösungen. Das wissenschaftliche Begleitprojekt muss geeignete Aktivitäten wie z. B. gemeinsame Workshops für die Bearbeitung dieser Themen und zur Verbreitung der Forschungsergebnisse vorsehen. Eine übergreifende Zusammenarbeit der Begleitforschung mit anderen Themenschwerpunkten  wie der zuverlässigen drahtlosen Kommunikation in der Industrie wird erwartet.

Die Zusammenarbeit von Koordinatoren der einzelnen Projekte und der Begleitforschung ist verpflichtend für diese übergeordneten Fragestellungen. Die Koordinatoren werden in die Arbeit des Begleitprojektes in Form eines Beirats eingebunden. In den Arbeitsplänen aller Projekte sind entsprechende Ressourcen vorzusehen.

Neben den Forschungsprojekten zu den genannten Schwerpunkten beabsichtigt das Bundesministerium für Bildung und Forschung, ein wissenschaftliches Begleitprojekt zu fördern.

Die Begleitforschung soll übergeordnete Fragestellungen zur industriellen Kommunikation bearbeiten. Dafür sollen die Einzelprojekte zusammengeführt, übergreifende Fragestellungen diskutiert und im Gesamtzusammenhang behandelt werden. Die Begleitforschung bringt einen Prozessvorschlag ein, wie und welche thematischen Aspekte im gegebenen Themenfeld der Bekanntmachung zu betrachten sind. Dazu gehören beispielsweise vorbereitende Maßnahmen zur Normierung und Standardisierung, die Abstimmung und Offenlegung der Schnittstellen und die Sicherstellung der Interoperabilität der einzelnen Lösungen. Das wissenschaftliche Begleitprojekt muss geeignete Aktivitäten wie z. B. gemeinsame Workshops für die Bearbeitung dieser Themen und zur Verbreitung der Forschungsergebnisse vorsehen. Eine übergreifende Zusammenarbeit der Begleitforschung mit anderen Themenschwerpunkten wie der zuverlässigen drahtlosen Kommunikation in der Industrie wird erwartet.

Die Zusammenarbeit von Koordinatoren der einzelnen Projekte und der Begleitforschung ist verpflichtend für diese übergeordneten Fragestellungen. Die Koordinatoren werden in die Arbeit des Begleitprojektes in Form eines Beirates eingebunden. In den Arbeitsplänen aller Projekte sind entsprechende Ressourcen vorzusehen.

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Weitere Informationen erhalten Sie hier:

Ansprechpartner 5G: industrielles Internet
VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Steinplatz 1
10623 Berlin
Telefon: 030 310078-386
Telefax: 030 310078-247
IT-Sicherheitskonferenz

Nationale Konferenz IT-Sicherheitsforschung 2017 "Selbstbestimmt und sicher in der digitalen Welt" findet vom 14. bis zum 16. Februar 2017 in Berlin statt.

Weitere Informationen

Kontakt

VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Steinplatz 1
10623 Berlin
Tel. 030 31 00 78-135
Fax. 030 31 00 78-247