B4: Fog Computing in DS-MSCs

Das Konzept der „Software-Defined Mobile Supply Chains“ setzt voraus, dass Fabriken und Produktionssysteme mobil werden, d. h. Fertigungsstätten an beliebigen Orten neu erstellt werden. Moderne Fertigungsstätten werden als cyber-physikalische Produktionssysteme erstellt, d. h. beinhalten zahlreiche Sensor-Aktuatorsysteme, die mit der Cloud verbunden sind und von dort aus gesteuert und geregelt werden. Cloud-basierte Produktionssysteme werfen allerdings zwei Herausforderungen auf. Erstens ist die Verarbeitung der Sensordaten sehr aufwendig, so dass sie nicht einfach beschleunigt und skaliert werden kann. Zweitens müssen Clouds aufwendig geschützt werden, um die hohen Anforderungen an den Daten- und Knowhow-Schutz zu gewährleisten.
Aus diesen Gründen heraus hat sich in den letzten Jahren das Konzept des Fog Computing etabliert. In dieser Referenz-Architektur für verteilte Softwaresysteme verarbeiten die nahe am Sensor (und somit an der Maschine) gelegene Mikrocontroller und Gateways die Daten vor und geben nur symbolische bzw. anonymisierte Daten in die Cloud. Fogs bilden „private Nah-Clouds“ und sind per constructionem besser geschützt vor Datendiebstahl als allgemeine Clouds. Meist sind sie hierarchisch organisiert, so dass die Verarbeitung nur bis zu einer bestimmten Höhe der Fog-Hierarchie erfolgen muss. Dadurch gewinnt die Sensordatenverarbeitung im Fog zusätzlich an Geschwindigkeit. Wegen dieser Eigenschaften gelten Fogs als zukünftige Referenz-Architektur für viele Anwendungen in „Smart Environments“, insbesondere für cyber-physikalische Produktionssysteme.
Die Montage von einzelnen sensitiven Roboterarmen hat das Startup Franka anhand des Emika im Jahr 2017 gezeigt. In diesem Promotionsvorhaben sollen darüber hinaus gehend, auf der Basis von digitalen Zwillingen in einem Fog, Roboterarme montiert und ihre Einbettung in eine Roboter-Montagestraße vorgenommen werden.

Doktorand: WanQi Zhao

Hauptbetreuer: Prof. Dr. rer. nat. Uwe Aßmann

Nebenbetreuer: N.N.