Cyber-fysieke systemen:de kern van Industrie 4.0

Het belangrijkste idee achter de implementatie van Industrie 4.0-oplossingen is om productiebedrijven in staat te stellen de samenwerking tussen verschillende afdelingen te verbeteren , waardoor de juiste informatie realtime beschikbaar is voor de juiste mensen. Het doel is om de juiste besluitvorming op het juiste moment te vergemakkelijken en zo de efficiëntie en productiviteit te verhogen.

Cyber-fysieke systemen

Het belangrijkste element bij de implementatie van de concepten van Industrie 4.0 is het idee van cyber-physical systems (CPS) . De term 'cyberfysische systemen' is bedacht door Helen Gill van de National Science Foundation in de Verenigde Staten.

Volgens de NIST Special Publication 1500-201 Framework for Cyber-Physical Systems:Volume 1, Overview, cyber-fysieke systemen zijn slimme systemen die geconstrueerde, op elkaar inwerkende netwerken van fysieke en computationele componenten omvatten . De publicatie benadrukt dat deze sterk onderling verbonden en geïntegreerde systemen nieuwe functionaliteiten bieden om de levenskwaliteit te verbeteren en technologische vooruitgang mogelijk te maken op kritieke gebieden, zoals gepersonaliseerde gezondheidszorg, noodhulp, verkeersstroombeheer, slimme productie, defensie en binnenlandse veiligheid, en energievoorziening en gebruiken. CPS heeft dus een groot potentieel om innovatieve toepassingen mogelijk te maken en invloed uit te oefenen op meerdere economische sectoren in de wereldwijde economie.

Acatech (National Academy of Science and Engineering, Duitsland), in haar rapport Cyber-Physical Systems, beschrijft CPS als volgt:cyberfysieke systemen zijn systemen met embedded software (als onderdeel van apparaten, gebouwen, transportmiddelen, transportroutes, productiesystemen, medische processen, logistieke processen, coördinatieprocessen en beheerprocessen). Cyber-fysieke systemen:

• Direct fysieke gegevens opnemen gebruik van sensoren en beïnvloeden fysieke processen met behulp van actuatoren

• Evalueer en bewaar opgenomen gegevens en actief of reactief interactie aangaan met zowel de fysieke als digitale wereld

• Zijn verbonden met elkaar en in wereldwijde netwerken via digitale communicatiefaciliteiten

• Gebruik wereldwijd beschikbaar gegevens en diensten

• Zorg voor een reeks speciale, multimodale mens-machine-interfaces

Het resultaat is een schat aan vergaande oplossingen en toepassingen voor alle gebieden van ons dagelijks leven.

Productie en cyber-fysieke systemen

Vanuit het perspectief van de maakindustrie is een cyber-fysiek systeem een ​​fysische entiteit met internetfunctionaliteit , zoals een pomp of compressor, ingebed in computers en besturingscomponenten bestaande uit sensoren en actuatoren. Een dergelijke entiteit, waaraan een IP-adres is toegewezen, is in staat tot zelfcontrole, het genereren van informatie over haar eigen functioneren en communiceren met andere geassocieerde entiteiten of zelfs daarbuiten. Het is een zelfregulerende en autonome operatie.

In de komende jaren, naarmate de vierde industriële revolutie zich ontwikkelt, zullen industriële bedrijven steeds meer gebruik gaan maken van de principes van CPS om operationele uitmuntendheid te helpen bereiken door middel van productiviteitsverbeteringen, efficiënte inzet van alle middelen (inclusief materiaal en mensen), klanttevredenheid en het vergroten van aandeelhouderswaarde. Klaus Schwab, oprichter en uitvoerend voorzitter van het World Economic Forum, voorzag deze ontwikkeling en gebruikte de term 'Vierde Industriële Revolutie' om de trend te beschrijven.

De basis voor Industrie 4.0 werd gelegd tijdens de Derde Industriële Revolutie, gekenmerkt door de uitgebreide toepassing van elektronica en computers om industriële productieprocessen te automatiseren.Het toenemende gebruik van elektronica en computers