Cyber-physische Systeme (CPS)

Eine Erklärung

Cyber-physische Systeme (CPS) - Eine Erklärung

Cyber-physische Systeme (CPS)

Integraler Bestandteil von Industrie 4.0 sind cyber-physische Systeme oder auch CPS. Dabei handelt es sich um Systeme, die eine enge Verzahnung physischer Objekte mit digitalen (cyber) Systemen aufweisen. Durch die Verbindung von realem Gut und digitaler Infrastruktur sollen neue bzw. optimierte Dienstleistungen und Produkte entstehen.

Die technischen Bestandteile:

Ein physisches System (bspw. eine Schneidemaschine) ist zum einen mit Sensorik ausgestattet, um sich und die Umwelt zu erfassen und zum anderen mit Aktuatoren, um die Umwelt zu beeinflussen. Das physische System verfügt desweiteren über Möglichkeiten zur Kommunikation der Sensordaten und der ausgeführten Aktionen.

Das digitale System umfasst Kapazitäten zur Datenspeicherung- und Datenverarbeitung. Das digitale System nutzt diese, um Informationen zum physischen System, den sogenannten digitalen Zwilling (CAD-Modelle, Konfigurationen, Telemetriedaten), zu speichern und diese mit Hilfe von Algorithmen zu verarbeiten. Dabei verknüpft sich das digitale System mit anderen digitalen Systemen, kommuniziert mit diesen und stimmt sich ggf. mit diesen ab (bspw. digitales System einer Schneidemaschine mit dem digitalen System eines Greifarms). Das digitale System kann nun auf Basis der Ergebnisse Anweisungen an das physische System geben.

Essentieller Bestandteil ist die Verbindung zwischen physischem und digitalem System über Schnittstellen und Kommunikationsnetze.

Die Bestandteiles eines Cyber-Physischem Systems

Das Ziel: Die beiden Syteme und die Verknüpfung müssen im Praxisalltag konkreten Zielen dienen bzw. einen konkreten Nutzen erzeugen. Im konkreten Beispiel könnte dies die optimale Koordination zwischen Schneidemaschine und Greifarm, welche die durschnittlichen Taktzeiten verringert, sein oder auch verkehrsituationsabhängige Ampelschaltungen, welche für optimalen Verkehrsfluss sorgt, sein.

Somit ergeben sich die drei Ebenen eines cyber-physikalischen Systems: physikalisches System, digitales System und konkreter Nutzen.

Bildquelle: Titelbild: JIRAROJ PRADITCHAROENKUL (iStock.com/Zapp2Photo - 675942252)

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