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Industrielles Internet-der-Dinge

Innovationen im Rahmen der Industrie-4.0-Strategie

Das industrielle Internet-der-Dinge (Industrial Internet-of-Things – IIoT) bildet die Grundlage für zukünftige intelligente vernetzte Innovationen in der Industrieautomatisierung. Es besteht aus einer Menge von teilweise drahtlos vernetzten, sehr kleinen elektronischen Einheiten mit sehr hohen Anforderungen bzgl. Energieverbrauch und Lebensdauer. Dies stellt an ihren technischen Entwurf und ihren Betrieb große Herausforderungen.

Im Rahmen der Industrie-4.0-Strategie ist die Vernetzung von dezentralen mit Sensoren und Aktoren bestückten elektronischen Komponenten von hoher Bedeutung. Unter der Bezeichnung industrielles Internet-der-Dinge (Industrial Internet-of-Things – IIoT) finden momentan weltweit Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten statt, die die Grundlagen für eine Vielzahl von Innovationen auf diesem Gebiet schaffen. Diese gelten als einer der wichtigsten Treiber des digitalen Zeitalters.

Bei den IIoT-Komponenten handelt es sich um extrem kleine elektronische Einheiten, an die trotz stark begrenzte Rechenleistung, geringer Speicherkapazität und niedrigem Energieverbrauch hohe Anforderungen bzgl. Signalverarbeitung und Datenübertragungsraten gestellt werden. Im Betrieb spielen hier außerdem eine hohe Sicherheit über eine sehr lange Lebensdauer und somit die hohe Konfigurierbarkeit der Komponenten eine zentrale Rolle, was nur durch eine effiziente Abstimmung der Software mit der Hardware in Verbindung mit einem hohen Grad an Automatisierung in der Software-Generierung speziell für IIoT-Komponenten erreicht werden kann.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die Fachgruppe „Schaltungstechnik“ des Heinz Nixdorf Instituts in diesem Bereich mit zwei Projekten, die beide von der Infineon Technologies AG geleitet werden: COMPACT (Cost-Efficient Smart System Software Synthesis) und SAFE4I (Sicherer Automatischer Entwurf für Industrieanlagen). Die Fachgruppe „Schaltungstechnik“ beteiligt sich an diesen Projekten mit der Entwicklung von quelloffenen Implementierungen eines QEMU-basierten RISC-V-CPU-Emulators und einer quelloffenen intelligenten IIoT-Komponente auf Basis eines energieeffizienten RISC-V-Prozessorkerns, der zur Demonstration der Projektergebnisse als Chip gefertigt werden soll.