Forschungsbericht 2015

Production now
Production now
The first step is to see whether existing methods, technologies
and tools are adaptable to the specifics of RFID technology.
Following that, a methodology must be established
that describes general and reproducible test scenarios for
RFID applications. The models that are then developed can
be evaluated in a virtual RFID test-bed environment and
converted into testing data. This allows the testing to be
reproduced as necessary under realistic conditions.
Building upon the application tests and the following
integration tests, ITERA employs the new testing battery
described in Figure 4 above so that, at this point in the
research, no additional physical RFID hardware is required
for testing. Errors can be detected at low cost and earlier in
the process through simulation in way that was previously
impossible. The next step, however, involves a system hardware
test in the well-equipped RFID lab at the THI making a
final quality check possible.
This testing method allows early error recognition with
an efficient testing process, the possibility for the implementation
of agile developing methods, paralleling of test
phases and the use of established methods of performance
analysis and performance improvement. These all in turn can
have positive effects on software quality, development time
and therefor on development costs as well.
Furthermore, the experience gained through the ITERA
project can provide a foundation for later interdisciplinary
cooperation through the research project industry now.
RFID already serves as a central identification technology
in many prototypes from Industry 4.0 applications and can
therefore function as an enabler technology for agile industrial
applications.
Zuerst wurde untersucht, ob existierende Methoden, Techniken und Werkzeuge
auf die Spezifika der RFID-Technologie adaptierbar sind. Anschließend
wurde eine Methodik zur Beschreibung von generischen und reproduzierbaren
Testszenarios für RFID-Anwendungen erstellt. Die dabei entwickelten Modelle
können mittels einer virtuellen RFID-Umgebung in ein Testbett für die RFID-
Anwendung und in Testdaten umgewandelt werden. Das erlaubt die reproduzierbare
Ausführung der Tests zu realistischen Bedingungen.
Ausgehend von Anwendungstests und den folgenden Integrationstests
verwendet das neue ITERA-Testverfahren virtuelle RFID-Komponenten, die in
Abbildung 1 dargestellt sind, sodass bis zu diesem Zeitpunkt keine physikalische
RFID Hardware für Tests notwendig ist. So können Fehler frühzeitig und somit
kostensparend entdeckt werden, die bisher den Systemtests vorbehalten waren.
Abschließend erfolgt der Systemtest mit Hardware im hervorragend ausgestatteten
RFID-Testlabor der THI, damit ein finales Qualitätsurteil möglich ist.
Mit der entwickelten Testmethodik ist eine frühe Fehlererkennung, ein
effizienterer Testvorgang, die Möglichkeit zur Anwendung agiler Entwicklungsmethoden,
Parallelisieren von Testphasen und der Anwendung von bewährten
Methoden der Leistungsanalyse und Leistungsverbesserung möglich. Diese Aspekte
schlagen sich positiv auf die Softwarequalität, Entwicklungszeit und somit
auch auf die Entwicklungskosten nieder.
Darüber hinaus bilden die aus dem Projekt ITERA gewonnen Erkenntnisse
eine Basis für die interdisziplinäre Zusammenarbeit im Forschungsbereich
„industry now“. So findet RFID als zentrale Identifikationstechnologie in vielen
Demonstratoren der Vision „Industrie 4.0“ Einsatz und kann somit als einer der
„Enabler-Technologien“ für agile industrielle Anwendungen in diesem Umfeld
gesehen werden.
Literaturverzeichnis
[1] A. Huebner, C. Facchi, H. Janicke (2012): Rifidi Toolkit: Virtuality for Testing RFID. In: Proceedings
Systems and Networks Communications (ICSNC) 2012 Proceedings of the International Conference
on, November 2012, S. 1-6
[2] C. Bacherler, C. Mozkowski, C. Facchi; A. Huebner (2012): Automated Test Code Generation Based
on Formalized Natural Language Business Rules. In: Proceedings Software Engineering Advances
(ICSEA) 2012 Proceedings of the International Conference on, November 2012, S. 165-171
[3] A. Huebner, C. Facchi, M. Meyer, H. Janicke (2013): A Model-Based Approach for RFID Application
Testing. In: IEEE (Hg.): Trust, Security and Privacy in Computing and Communications (TrustCom) 2013
Proceedings of the 12th IEEE International Conference on, July 2013, Melbourne, S. 1490-1497
[4] A. Huebner, C. Facchi; M. Meyer, H. Janicke (2013): RFID Systems from a Cyber-Physical Systems
Perspective. In: IEEE (Hg.): Intelligent Solutions in Embedded Systems (WISES) 2013 Proceedings of
the 11th Workshop on, September 2013, Plzeň, S. 1-6
Internet of Portals
Geräte und Komponenten in der industriellen Automatisierung werden
zunehmend intelligenter. Sie verfügen in zunehmendem Maße über Rechenkapazität,
Speicher und Kommunikationsbandbreite. Als Konsequenz migrieren
Dienste wie etwa Serverfunktionen, die heute auf Steuerungs- bzw. Systemebene
erbracht werden, in die Geräte der unteren Ebenen. Dieser Trend hin
zu verteilten, intelligenten Komponenten hat nicht nur Vorteile sondern auch
Nachteile: Während des Lebenszyklus eines Automatisierungssystems greifen
verschiedene Tools als Clients auf die Daten und Funktionen der verteilten Server
in Geräten oder Subsystemen zu (z. B. um diese zu konfigurieren). Bei einer
zentralen Client-Server-Architektur wird dieser Zugriff zentral erbracht und auch
zentral überwacht. In einem Szenario mit mehreren dezentralen Integrationsplattformen
müssen Verbindungen zwischen Clients zu Servern (manuell) geplant
und eingerichtet werden. Darüber hinaus greifen Clients in der Regel nicht nur
auf ein einzelnes Gerät zu, sondern auf eine Reihe von Geräten. Als Folge muss
ein solcher Client mehrere Server (Integrationsplattformen) „kennen“. Jede
dieser Client-Server-Verbindungen muss zudem auch unter Security-Gesichtspunkten
aufgebaut, verwaltet und überwacht werden. Das Planen und Einstellen
verbindungsspezifischer Security-Richtlinien wiederum bedeutet einen enormen
Aufwand.
Um das Problem zu lösen wurde im Projekt eine Architektur entwickelt, in
der eine Aggregationskomponente die „Illusion“ einer zentralen Client-Server-Architektur
bietet [2][3][4]. Dadurch bleiben die Vorteile eines zentralen Zugangspunktes
erhalten und die Komplexität mehrerer Client-Server-Verbindungen wird
reduziert. Die Aggregationskomponente kann zudem als Security-Supervisor
agieren, der die Verbindungen aus Security-Perspektive verwaltet und überwacht.
Sie greift auf unterlagerte verteilte Server auf Geräte- oder Subsystemebene
zu und aggregiert deren Daten und Funktionen. Als Middleware-Technologie
dient dabei OPC Unified Architecture (UA) [1].
Internet of Portals
In industrial automation, devices and components are
becoming ever more intelligent. They possess an increasing
amount of computational power, memory, and communication
bandwidth. As a consequence, many services, such
as server functions that today exist at a control or system
level, will migrate into the devices at lower levels. Observing
this trend, one recognizes that intelligent components have
both advantages and disadvantages: during the life-cycle
of an automation system, a variety of tools act as clients
and access the data and functions of servers distributed
across the devices and subsystems (e.g. to configure them)
of the automation system. In a centralized client-server
architecture, access is provided and controlled centrally.
In a scenario with multiple decentralized integration platforms,
connections between clients and servers must be
(manually) planned and configured. Furthermore, clients
do not typically access single devices, but rather a range
of devices. Therefore, one client needs to “know” multiple
servers (integration platforms) and each of these clientserver
connections must be engineered, managed, and
controlled under strict security standards. The planning and
creation of connection-specific guidelines requires enormous
effort and investment.
The solution to the problem lies in a newly-developed
architecture in which an aggregation component provides
the “illusion” of a central client-server architecture [2][3][4].
In this way, the advantages of the central access point can
be preserved while the complexity of multiple client-server
connections can be reduced. Additionally, the aggregate
component can function as a security supervisor that
watches over and controls the connections from a security
perspective. It accesses subordinate servers running on
devices or subsystems and aggregates their data and functions.
OPC Unified Architecture (UA) [1] is used as middleware
technology.
Ansprechpartner
Contact
Prof. Dr. rer. nat. Christian Facchi
Telefon: +49 (0) 8 41 / 93 48 – 74 10, Mail: christian.facchi@thi.de
Dipl.-Inf. (FH) Andreas Hübner
Telefon: +49 (0) 8 41 / 93 48 – 60 10, Mail: andreas.huebner@thi.de
Abb5: Internet of Portals
Projektpartner
Partners
Fördergeber
Funding
Bundesministerium für Bildung und Forschung:
Eurostars Projekt E! 5516 ITERA / Förderkennzeichen: 01QE1105B
Die flexible Zusammenarbeit intelligenter verteilter Komponenten ist eine
Kernfunktionalität für Industrie 4.0 [5]. Vermaschte Kommunikationsnetze wie
etwa das Internet of Things sind einer der möglichen Lösungsansätze. Auch
wenn Kommunikation eine essentielle Kernfunktion für Industrie 4.0 ist, so muss
dies nicht zwangsläufig bzw. in allen Fällen über eine vermaschte Kommunikationsstruktur
erfolgen. Die erwähnte Komplexität solcher Kommunikationsstrukturen
sowie die möglichen Sicherheitsrisiken bzw. der für einen sicheren Betrieb
verbundene Administrationsauswand sind hier zu bedenken. Die im Projekt ent-
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