Definition und Fokus:
CPPS steht für Cyber-Physische Produktionssysteme und ist eine Weiterentwicklung des Konzepts der Cyber-Physical Systems (CPS), speziell zugeschnitten auf die Anforderungen der industriellen Produktion und Fertigung. Ein CPPS ist ein System, das physische Produktionskomponenten (Maschinen, Roboter, Transportmittel, Produkte) mit digitalen Steuerungselementen und Kommunikationsnetzwerken nahtlos miteinander verbindet.
Das Hauptmerkmal von CPPS ist die durchgängige Datenintegration und Kommunikation zwischen der physischen und der digitalen Welt der Produktion. Dies ermöglicht eine hohe Intelligenz, Autonomie und Adaptivität in den Fertigungsprozessen.
Merkmale und Funktionsweise:
- Vernetzung: Alle Komponenten sind miteinander und mit übergeordneten Systemen (MES, ERP, Cloud) über Industrial Ethernet oder IIoT-Protokolle vernetzt.
- Sensorik und Aktorik: Physische Daten werden in Echtzeit erfasst und physikalische Aktionen ausgeführt.
- Intelligenz: Eingebettete Intelligenz in den Komponenten (Edge Computing) oder in zentralen Systemen (KI, Machine Learning) ermöglicht die Analyse von Daten, die Entscheidungsfindung und die Selbstoptimierung.
- Digitaler Zwilling: Jedes physische Asset hat ein virtuelles Abbild (Digitaler Zwilling), das zur Simulation, Überwachung und Optimierung genutzt wird.
- Autonomie und Adaptivität: CPPS können selbstständig auf Störungen reagieren, sich an neue Produktionsaufträge anpassen und sogar selbstständig lernen.
- Mensch-Maschine-Interaktion: Neue Schnittstellen wie HMI, Tablets oder Augmented Reality unterstützen die Interaktion des Menschen mit den intelligenten Systemen.
Bedeutung für Industrie 4.0:
CPPS sind das Herzstück der Industrie 4.0. Sie bilden die technologische Grundlage für die Realisierung der Smart Factory und ermöglichen die Vision einer hochflexiblen, effizienten und sich selbst organisierenden Produktion. Sie ermöglichen:
- Die Produktion von Losgröße 1.
- Selbstorganisation von Produktionsressourcen.
- Vorausschauende Wartung und Qualitätskontrolle.
- Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette.
- Kollaboration zwischen Mensch und Maschine.
Durch die enge Verknüpfung von Cyber- und Physischer Welt entsteht eine neue Generation von Produktionssystemen, die in der Lage sind, komplexe Herausforderungen der modernen Fertigung zu meistern.
→ Siehe auch: Cyber-Physical Systems (CPS), Industrie 4.0, Digitaler Zwilling, Smart Factory, IIoT (Industrial Internet of Things), Edge Computing
