TQ-Embedded-News
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Intralogistik – Autonomes Fahrzeug Entscheidende Komponenten der digitalen Infrastruktur für die Unternehmen von morgen
In der Industrie 4.0 werden Arbeitsprozesse digitalisiert, um sie noch zuverlässiger, günstiger und effizienter zu machen. Dabei profitieren Werksbetreiber von den anfallenden Daten und können aufgrund der aus ihnen gewonnenen Erkenntnisse rechtzeitig Maschinen und ganze Anlagen warten, Ersatzteile bestellen und Informationen zum Prozess sammeln um diesen durch Neustrukturierung zu optimieren. Die Interaktionen zwischen den Maschinen müssen cybersicher ausgeführt werden, zwischen Maschine und Mensch darüber hinaus auch funktional sicher.
Ein gutes Anwendungsbeispiel hierbei findet sich in der Intralogistik: Autonom fahrende Flurförderfahrzeuge müssen Güter funktional sicher und cybersicher transportieren. Dabei müssen sie wenig Spielraum bietende Verladeoperationen präzise ausführen. Sie müssen darüber hinaus Gefahren und Hindernisse auf ihrem Weg erkennen und Mensch und Maschinen zu schützen. Deswegen benötigen sie ein Echtzeitbetriebssystem um sich deterministisch verhalten zu können um darauf fußend die funktionale Sicherheit einzuhalten, die durch die auf das System passende Sicherheitsnorm bestätigt wird. Daneben existieren Anwendungsfälle, in denen eingebettete Systeme mit Sensoren Prozesse überwachen wie bei Vision-Lösungen oder Systeme mit Temperatursensoren, die in Regelkreisen (z.B. in Hochöfen) Stabilität garantieren. Auch Handhelds zu Steuerung von Anlagen und Maschinen müssen funktional sicher und cybersicher sein.
Insbesondere die Vernetzung zwischen den Einzelsystemen muss so ablaufen, dass Operational Technology (OT) und Informationstechnologie (IT) sicher Hand in Hand gehen und einen Mehrwert produzieren, der Aufschluss über die Overall Equipment Effectiveness (OEE) gibt und aus den gesammelten Daten entstehende Anwendungsfelder wie Predictive Maintenance ermöglicht.
Mit der Kombination aus PikeOS, PikeOS for MPU und einem System-on-a-Chip-Modul (SoC) aus der i.MX8-Serie von TQ Systems wie beispielsweise dem TQMa8X, lassen sich eingebettete Systeme für die Industrie auf bequeme Weise realisieren. Das TQMa8X bietet neben Vollchip-Hardware-Virtualisierung und 4K-Grafiksupport, Sicherheitsfunktionalität für höchste Ansprüche, Echtzeitfähigkeit und Unterstützung für CAN FD. Damit kann beispielsweise eine Motorsteuerung (ECU) realisiert werden wie sie in autonom fahrenden Flurförderwagen benötigt wird. Pro Kern können eine sowie mehrere Anwendungen parallel zueinander laufen. So ist es möglich funktional sicher und cybersicher Steuerung, Regelung, Überwachung und Datenaustausch auf einem Modul zu implementieren.
Das Echtzeitbetriebssystem und Hypervisor PikeOS bietet hier die Grundlage Anwendungen im eingebetteten System funktional sicher in Raum und Zeit zu trennen. Die funktionale Sicherheit kann über SYSGOs Certification Kits erreicht werden, die unter anderem für den Industrie Safety-Standard IEC 61508 für PikeOS verfügbar ist um das höchste Sicherheitslevel SIL 4 zu erreichen. PikeOS ist darüber hinaus gegen viele weitere Safety-Standards vorzertifiziert wie die ISO 26262, DO-178C, EN 50128 und EN 50657. Durch seine Vorzertifizierung gegen den Security-Standard Common Criteria auf Stufe EAL 5+ bietet der PikeOS Separation Kernel (ver. 5.1.3.) darüber hinaus Cybersicherheit auf Höchstniveau.
Auf Kundenwunsch nach entsprechender Anpassung mittels Board Support Package, kann auf dem Microcontroller (Arm Cortex-M4), der sich auf dem heterogen angelegten TQMa8X befindet, darüber hinaus PikeOS for MPU, als sicher getrennte Partition laufen. PikeOS for MPU übernimmt wichtige Aufgaben, bei denen man u.a. aus Gründen der übergeordneten Sicherheit oder Überschaubarkeit einen Microcontroller gegenüber einer CPU bevorzugt. Dies kann beispielsweise die deterministische Prozessierung von großen Datenmengen sein.
Mit der integrierten Entwicklungsumgebung CODEO können solche eingebetteten Systeme, die höchste Ansprüche an Sicherheit, Determinismus bzw. Echtzeit und Konsolidierung stellen, innerhalb eines Tools erstellt werden. PikeOS und PikeOS for MPU benötigen keine große Toolchain, sondern finden auf der Eclipse-basierten IDE CODEO ein gemeinsames Dach.
Eine mögliche systematische Beispielarchitektur könnte folgende Applikationen umfassen:
Unsere USPs
- Unschlagbar langfristige Verfügbarkeit
- Robustheit für alle Einsatzfälle
- Das umfassendste Modulangebot am Markt
- E²MS-Hersteller mit umfassendem Support für Technik und Design
- Volle Designfreiheit, da voller Zugriff auf alle Prozessorfunktionen
