Smarte Fabriken für eine smarte Zukunft: Das Potenzial von Software Defined Factories

In zahlreichen Branchen treiben Software und softwaregestützte Technologien wie die Cloud, das Internet der Dinge (IoT), Hochleistungsnetzwerke (beispielsweise 5G) sowie Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen (KI/ML) Innovationen voran. Sie ermöglichen personalisierte Kundenerlebnisse, bewältigen Produkt- und Architekturkomplexität und erschließen durch die Einführung neuer Technologien neue Umsatzquellen und innovative Geschäftsmodelle.

Die treibende Kraft hinter Innovationen: Software und ihre Rolle in verschiedenen Branchen

Das revolutionäre Prinzip der Software-Zentrierung, ermöglicht es, das Verhalten von Hardware, Maschinen und Systemen ausschließlich durch Software zu definieren und zu steuern. In der Automobilbranche demonstriert das „Software defined Vehicle“ (SdV) Modell diesen Vorteil besonders gut: Automobilhersteller können heute Fahrerassistenzsysteme oder neue Funktionen mittels “Over-the-Air” Software-Updates implementieren, ohne physische Modifikationen an den Fahrzeugen vornehmen zu müssen. Das SdV-Modell sieht eine strikte Trennung von Hardware und Softwarefunktionen vor, die in der ursprünglichen Fahrzeugarchitektur in einer Vielzahl von einzelnen Steuergeräten miteinander verwoben waren. In dieser entkoppelten SdV-Architektur stehen alle Hardwarefähigkeiten allen Softwaremodulen zur Verfügung, die auf wenigen hoch performanten Echtzeitcomputern im Fahrzeug laufen.

Die Zukunft der Fertigung: Das Software Defined Factory (SdF)-Modell

Die Übertragung und konsequente Weiterentwicklung dieser Konzepte in der Fertigungsindustrie führt zur Entstehung des “Software Defined Factory” (SdF)-Modells. In dieser modernen Fabrikumgebung werden Produktionsprozesse, Maschinensteuerung und die gesamte Betriebsführung durch Softwarelösungen definiert und optimiert. Ein wesentliches Merkmal der SdF ist die Kapselung von Funktionalitäten, die als flexibel einsetzbare Services innerhalb der Produktion dienen, nach dem I2A-Prinzip (Integriert, Automatisiert, Abstrahiert).

Verbindung von Software und physischer Umgebung in der Fabrikautomation

Die einzige Einschränkung der softwaredefinierten Funktionen ist die Mechanik oder die physikalische Umgebung. Um die physikalische Ebene mit den übergeordneten Softwaresystemen zu verbinden, wird eine abstrahierte Sensor- und Aktor-Schicht eingesetzt. Die spezifischen Anforderungen der Anwendung, wie z.B. Echtzeitfähigkeit und Datenfrequenz, sowie die Netzwerkfähigkeiten der Infrastruktur bestimmen dabei, wie nah eine Applikation an die Sensor-/Aktor-Ebene gebracht werden muss. Fähigkeiten von Maschinen, Intralogistik und anderen Systemen können flexibel angepasst werden, um z.B. schnell die Teileproduktion zwischen Fabriken zu balancieren oder komplett andere Produkte inmitten einer Serienfertigung zu produzieren.

Zunehmende Komplexität in Fabriken wird beherrschbar

Durch die hohe Abstraktion der mechanischen Ebene und die vollständige Flexibilisierung von Infrastruktur, Daten und Anwendungen wird die zunehmende Komplexität in Fabriken beherrschbar und die Flexibilität und Effizienz in der Herstellung deutlich verbessert. Die Software-Zentrierung ermöglicht es Fabriken, flexibel, schnell und kosteneffizient auf Marktanforderungen zu reagieren, Produktionslinien mit minimalen Anpassungen umzustellen und individuelle Kundenwünsche zu erfüllen. Die SdF revolutioniert so nicht nur die Produktionsprozesse, sondern fördert auch eine dynamische und skalierbare Fertigung, was die Wettbewerbsfähigkeit signifikant steigern kann.

Collaboration 4.0: Die SdF und ihre Rolle in der Zusammenarbeit entlang der Lieferkette

Darüber hinaus vereinfacht die SdF eine enge Zusammenarbeit entlang der gesamten Lieferkette. Unternehmen können ihre Produktionsprozesse virtuell und modellbasiert konfigurieren und steuern, was eine nahtlose Integration und Synchronisation entlang der Wertschöpfungskette ermöglicht. Die zunehmende Softwarezentrierung der Fabrik überträgt das gleiche Prinzip auch auf die Produkte in der Fabrik, wie beispielsweise Maschinen- und Anlagen. Hier werden sich Spezialisierungen ergeben, die Hardware-Innovationen von Software-Innovationen weitestgehend entkoppeln, ähnlich wie es heute bereits zwischen der Halbleiter- und der Softwareindustrie der Fall ist. Damit werden neue Modelle der Zusammenarbeit mit Zulieferern und Partnern möglich, die nicht nur eine effizientere und nachhaltigere Nutzung von Ressourcen unterstützen, sondern darüber hinaus auch innovative Produkte und Services fördern.

Bosch Connected World: Erleben Sie die Zukunft von Fahrzeugen und Fabriken live

Wir laden Sie ein, sich persönlich ein Bild dieser „Software Defined“ Modelle für Fahrzeug (Software defined Vehicle) und Fabrik (Software defined Factory) zu machen. Besuchen Sie uns anlässlich der Bosch Connected World in Berlin am 28. und 29. Februar auf unserem Stand. Nutzen Sie die Gelegenheit, das Konzept vor Ort zu erleben und sich mit unseren Experten dazu detailliert auszutauschen.

Co-Autor: Stephan Schwarz