Big-Data solutions based on cyber-physical-systems:
Is Industrie 4.0 applicable to maritime systems?
DANIEL OBREITER | SEBASTIAN SCHOLZE

Fakten
Name: ATB
Institut für angewandte Systemtechnik Bremen GmbH
Adresse: Wiener Straße 1
D-28359 Bremen
Gründung des Instituts: 1991
Strategische Geschäftsfelder: Software System Technik
System Analyse & Design
Wissens-Management
Big Data Analytics
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R&D Aktivitäten und Service-Dienstleistungen,
auf Basis von systemtechnischen Prinzipien
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Optimierung
von Geschäfts-
prozessen in
der Industrie
Entwicklungen
von Methoden
und Verfahren für
das QM/TQM
sowie Iso-
Zertifizierung, etc.
Entwicklung von IT-
gestützten Tools für das
Wissensmanagement /
eLearning
Digitalisierung von
Geschäftsprozessen
Entwicklung von CPS mit
AmI-Features und SW-
Agenten zur Optimierung von
Ablaufprozessen, predictive/
preventive Maintenance
Anwendung von Big-
Data Ansätzen in der
Industrie,
Entwickeln von neuen
Geschäftsmodellen,
Anwendung von KI
Technologien in der
Industrie 4.0
2013-20202006-20131991 bis …

R&D Aktivitäten und Service-Dienstleistungen,
auf Basis von systemtechnischen Prinzipien
Forschungsinstitut, anwendungsorientiert, gemeinnützig
Gesellschafter:
◦ ATLAS Elektronik GmbH
◦ OAS AG
◦ OHB System AG
◦ Universität Bremen
Forschungsprojekte im EU-FRP Horizon 2020:
13 Forschungsprojekte, davon 6 mit Koordinations- oder mit wissenschaftlicher Führungsrolle
Forschungsprojekte im EU-FRP 7:
21 Projekte (davon 5 mit wissenschaftlicher Führungsrolle)
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Überblick
Die Fertigungsindustrie setzt vermehrt Cyber-Physische System und (Big) Data
Analysen ein
◦ Automatisierung von Teil-Produktionsprozessen
◦ Analyse von Daten aus der Produktion
Die Logistikbranche setzt ebenso auf neue Technologien um Anforderungen der
Kunden/Endkunden erfüllen zu können
◦ Transparenz entlang der Lieferketten
◦ Sendungsverfolgung in Echtzeit
◦ Integritätsüberwachung für empfindliche Waren
Was kann Industrie 4.0 für das maritime Umfeld leisten?
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Cisco‘s Vorhersage
2008: mehr verbundene Geräte als Menschen auf der Erde
2020: mehr als 50 Mrd. verbundene Geräte
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CPS, Industrie 4.0, Big-Data
Cyber-Physical-Systems (CPS)
◦ Basieren auf Sensoren, Aktoren, Software und Netzwerken
Industrie 4.0 / IIoT
◦ 4te industrielle Revolution: Digitalisierung
◦ Technologien: CPS; IoT; Smart Factory; Smart Product; Cloud; Big Data; …
◦ Fokus auf Fertigungsindustrie
Big-Data
◦ IT Lösungen zur Verarbeitung und Analyse von großen Datenmengen
Und Martim 4.0?
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Maritime Agenda 2025
Die Erhebung und Zusammenführung von Daten stellen eine wesentliche
Voraussetzung für die Optimierung des Schiffsbetriebs sowie die Sicherstellung
der Betriebsabläufe in den Häfen und der Logistikkette dar.
Die informationstechnische Verknüpfung von Produktion und Logistik oder
sogenanntes digitales Lebenszyklusmanagement eröffnen neue Geschäftsfelder.
Die Nutzung der sich weiterhin rasant entwickelnden digitalen Techniken wird zu
einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor für die gesamte maritime Branche.
Quelle: Maritime Agenda 2025, März 2017, BMWi
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H2020 Projekt Automat
Ein Fahrzeug ist eine mobile Sensor-Plattform, die allein auf dem
CAN-Bus etwa 4000 Signale/10ms liefert.
Anzahl der verbauten Sensoren und die zur Verfügung stehende
Datenmenge wird ansteigen.
Hohes Nutzungspotential der Fahrzeugdaten für die “Außenwelt”
im Vergleich zu den wenigen Signalen eines Smart-Phone.
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Ergebnisse des Automat Projektes
Hersteller- und Serviceunabhängige Bereitstellung von Fahrzeugdaten
Zugriffspunkt auf Fahrzeugdaten verschiedener Hersteller, über
ein standardisiertes Datenformates (CVIM)
Mechanismen zur Sicherstellung der Datensicherheit und des Datenschutz
Anwendung der gesammelten Daten (Auto als rollender Sensor):
◦ Wetterdatenerfassung → präzisere Wettervorhersagen
◦ Schlaglocherkennung → Zustand der Infrastruktur
◦ Luftqualität → präzisere Kartierung der Luftverschmutzung
Übertragung auf das maritime Umfeld:
◦ Wetterdatenerfassung
◦ Wasserstände
◦ ...
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H2020 Projekt SAFIRE
Cloud-based Situational Analysis for Factories providing Real-time Reconfiguration Services
Re-Konfiguration als Service für
smarte Fabriken und gefertigte
Produkte
Forschungsthemen:
◦ Big Data Analytics
◦ Re-Configuration / Optimization
◦ Situational Awareness
◦ Security, Privacy & Trust
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supplies factory deployedproducts
data analyticsFoF infrastructure
cloud
monitoring &
reconfiguration

Ergebnisse des SAFIRE Projektes
Identifizierung des aktuellen Kontextes eines Produktionsprozesses oder der Nutzung eines Produktes
Predictive Analytics, um Daten aus der Produktion analysieren und vorhersagen zu können
Optimisation & Reconfiguration, um mögliche neue Konfigurationen zu ermitteln
Software-Lösung, die als Add-on für existierende
Produktionssysteme eingesetzt werden kann
Anwendungsbeispiel:
◦ Re-Konfiguration eines Produktionsprozesses um
Wartung einzuplanen
◦ Re-Konfiguration eines Produktes um es an
Nutzungsgewohnheiten anzupassen
Übertragung auf das maritime Umfeld
◦ Re-Konfiguration eines Produktionsprozesses (Schiffbau)
◦ Analyse und Ermittlung von Wartungsaktivitäten, abhängig vom Nutzungsverhalten
◦ Re-Konfiguration von Missionen (AUV, UUV, ROV) abhängig vom aktuellen Kontext
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Visioboxx Projekt
Container Tracking 4.0
◦ Transparenz ist entscheidend, wenn es um den Transport von wertvollen Gütern geht
(z.B. Lebensmittel oder Pharmazeutika).
Ziele
◦ Online Verfolgbarkeit von Ort und Zustand von Waren
◦ Fokus liegt auf temperaturgeführte Transporte
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Visioboxx – System-Architektur
• Position via GNSS or GSM
• Weltweide Übertragung via GSM
• Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Container
werden aufgezeichnet
• Umgebungstemperatur wird aufgezeichnet
D. OREITER, S. SCHOLZE
• Shock Ereignisse werden aufgezeichnet
• Tür-Status (open/close) wird aufgezeichnet
• Sichere Kommunikation:
• Keine direkte Verbindung ins öffentliche
Internet
• Verschlüsselte Verbindung vom mobilen
Netzwerk in das Visoboxx Backend
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Visioboxx – Gegenwart und Zukunft
1. OHB Visioboxx Container Tracking Device
2. Ermittlung der aktuellen Position via GPS
3. Online Daten-Übermittlung via GSM
4. Data-Verarbeitung und -Analyse im Backend
5. Daten-Übermittlung in Kunden IT Systeme
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2
1
3
4
5
Kunden
IT-System
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• Schiff als Access Point
(Mesh-Netzwerk)
• Kombination mit AIS Daten
• Kombination mit Schiffsdaten
(Geschwindigkeit, Wetter, …)

Ausblick
Die Beispiele zeigen:
◦ Ansätze der Industrie 4.0 könnten auf das maritime Umfeld übertragen werden
◦ Martim4.0 basierte Lösungen bieten ein hohes Potential für neue Geschäftsideen
Zitat „Maritime Agenda 2025“:
◦ Die Nutzung der sich weiterhin rasant entwickelnden digitalen Techniken wird zu einem
entscheidenden Wettbewerbsfaktor für die gesamte maritime Branche.
Notwendige Vorrausetzungen für eine erfolgreiche Umsetzung
◦ Regeln für „Trust and Ownership“ von Daten
◦ Standards für den Datenaustausch
◦ Standards für eindeutige Kennzeichner (unique identifiers)
Mehr Informationen:
www.atb-bremen.de
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Kooperationspartner
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http://www.automat-project.eu/
The AUTOMAT project received fundingunder the European Union’s Horizon
2020 Research and Innovation Programme under the grant agreement no.
644657.
https://www.safire-factories.org/
The SAFIRE project receives funding under the European Union's Horizon 2020
Research and Innovation Programme under grant agreement No. 723624.
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