Edge Computing Framework

Sicheres Framework für Ihr IoT-System

Das Framework für Industrie 4.0, Gebäude- und Energiemanagement

OGEMA wurde als Verknüpfungsplattform verschiedenster Kommunikationstechnologien entwickelt, die darüber hinaus eine Laufzeitumgebung für lokale Apps zur Verfügung stellt und auf verschiedensten Edge Controllern betrieben werden kann.

Um einen Kern herum, dem eigentlichen OGEMA Framework, können weitere, auch komplexe Interfaces und Anwendungen ergänzt werden, die beliebig miteinander agieren können.

Um einen Kern herum, dem eigentlichen OGEMA Framework, können weitere, auch komplexe Interfaces und Anwendungen ergänzt werden, die beliebig miteinander agieren können.

Diese individuellen kleinen Programme managen vor Ort alle anstehenden Aufgaben. Bei Bedarf unterstützt OGEMA eine sichere und zuverlässige Anbindung in die Cloud oder läuft sogar in der Cloud. Spezifisch erstellte oder bereits in einer Bibliothek vorhandene Apps können während des Betriebs installiert werden. Eine oder mehrere kooperativ agierende Apps können problemlos auch komplexere Automatisierungs- und Überwachungsaufgaben lösen. Das integrierte Sicherheitskonzept sorgt für einen konfigurierbaren Zugriff auf lokale Assets.

 

Eine Vielzahl bereits vorhandener Interfaces erleichtert dem Anwender ein schnelles Prototyping. Alle Daten, die ein Kommunikationsadapter empfängt bzw. sendet, werden in einer systeminternen Datenbank gespeichert oder ausgelesen. Um Interoperabilität zwischen den unterschiedlichen Schnittstellen und den Apps sicherzustellen, bildet OGEMA die Daten auf interne standardisierte Datentypen ab. Weitere Interfaces in Form von Apps können einfach angebunden werden. Jede App, aber auch das OGEMA Basissystem, bietet seine eigene Benutzeroberfläche in Form von optionalen Web-Apps, die auf den Standards HTML 5 und Javascript basieren. So können ohne Installation von spezieller Software, mobile Endgeräte aber auch Standardrechner auf die jeweiligen Informationen zugreifen.

 

Der technologische Kern ist eine integrierte Laufzeitumgebung für lokale Apps, welche ein Höchstmaß an Flexibilität bietet. Anwendungen wie Condition Monitoring, Visualisierung und Steuerung von Prozessen, aber auch Energie- und Lastmanagement können in Form lokaler Apps programmiert werden. Diese besitzen standardisierte Schnittstellen und können ohne Änderung auf verschiedensten Edge Controllern sowie in der Cloud betrieben werden. Spezifisch erstellte oder bereits in einer Bibliothek vorhandene Apps können während des Betriebs installiert werden, bei Bedarf über einen eigenen App-Store. Das integrierte Sicherheitskonzept sorgt für einen konfigurierbaren Zugriff auf lokale Assets.

 

Bei uns wird Sicherheit groß geschrieben.

 

Unsere Plattform beinhaltet ein mehrstufiges Sicherheitskonzept. Je nach Bedarf kann aus drei Sicherheitslevels gewählt werden. Die Definition von Rollen und die individuelle Vergabe von Zugriffsrechten sowie Nutzungsrechten erfolgt intuitiv.

Die technischen Fakten

Das Fraunhofer IIS bietet mit OGEMA ein Software Framework an, das beliebige Kommunikationsschnittstellen einbindet. Die Daten der angeschlossenen Geräte werden in OGEMA auf standardisierte Kommunikationsobjekte konvertiert und in der OGEMA eigenen internen Ressourcen-Datenbank abgelegt.

Diese ist als gerichteter Datengraph ausgelegt und gibt dem Nutzer die Möglichkeit, die hinter dem System stehende physikalische Welt in der Datenstruktur abzubilden. So kann eine Baumstruktur ein Gebäude in Stockwerke, Wohnungen und Zimmer abbilden oder die Struktur einer Produktionshalle. Die Daten werden in der Datenbank persistent gehalten, so dass sie nach einem Neustart des Systems wieder zur Verfügung stehen. Für angeschlossene Geräte, die zyklisch Daten senden, können historische Daten in Form von Zeitreihen abgespeichert werden.

Das Appkonzept

Auf dem OGEMA Framework werden individuell erstellte Applikationen in Form von Apps installiert. Diese Installation kann wahlweise mit Hilfe eines lokalen Servers, einem App-Store oder bei Wunsch remote mit Hilfe eines Administrators erfolgen. Apps greifen auf den Datenbestand der Ressource-Datenbank und damit auf die gespeicherten Kommunikationsobjekte zu. Weiterhin besteht die Möglichkeit, nach bestimmten Strukturen in der Datenbank zu suchen und sich für bestimmte Events zu registrieren. In diesem Fall erfolgt eine Benachrichtigung der App, wenn sich bestimmte Datenobjekte auf den angeschlossenen Kommunikationsschnittstellen geändert haben und es kann gezielt darauf reagiert werden.

 

Apps für komplexe Austausch- und Synchronisationsmöglichkeiten:

 

  • Bidirektionale Datensynchronisation mit OPC-UA Servern
  • Node-RED Plugin zur Interaktion mit graphisch verbundenen JavaScript Modulen für Rapid Prototyping von Applikationen
  • Interface zur Software SPS OpenPCS der Firma infoteam Software AG für SPS Steuerungen, die nach IEC61131 programmiert sind
  • PFA-Interface (Portable Format for Analytics) für Data Analytics in Vorbereitung
  • Nachladen von Apps mit PKI Infrastruktur von kundenspezifischen App Stores

Sicherheitskonzept mit unterschiedlichen Nutzungsrechten

Datensicherheit Security Sicherheit
© Maksim Kabakou – Fotolia.com

Wir bieten Ihnen ein Framework an, das alle Sicherheitsmechanismen für einen optimalen Schutz auf der App-Seite bietet.

Bereits bei der Systemkonzeption von OGEMA spielte Sicherheit eine wichtige Rolle. Je nach geforderter Sicherheitsstufe ermöglicht das integrierte mehrstufige Sicherheitskonzept eine gezielte Absicherung des Systems. Im niedrigsten Level arbeitet das Framework als Einzelnutzersystem. Weitere Stufen decken Mehrnutzersysteme bis zum Aufbau von sicherheitskritischen Systemen ab. Es können verschiedene Rollen und Nutzer definiert werden. Jede App eines Nutzers kann feingranular Zugriffsrechte für bestimmte Ressourcen in der Datenbank erhalten. Da auch die Kommunikations-Adapter als Apps ausgelegt sind, können  individuelle Schutzrechte für jede Kommunikationsschnittstelle nur die für sie relevanten Datenobjekte für einen Zugriff freischalten. Alle Kommunikationsbeziehungen mit dem Internet oder einem lokalen WLAN sind nach Stand der Technik verschlüsselt. Spezielle Sicherungsmaßnahmen sorgen dafür, dass auch die Kommunikation von Web-Apps auf Smartphones oder Tablets ausreichend abgesichert sind

Peter Heusinger spricht über OGEMA

Hinweis: Mit dem Starten des Videos werden Daten an YouTube übertragen.

Alleinstellungsmerkmale

  • Leichte Erweiterbarkeit durch flexibles App-Konzept
    Laden der Apps von einem Server oder App-Store ohne Unterbrechung des Systembetriebs, Fernadministration möglich

  • Interoperabilität durch variable Ressourcen-Datenbank
    Persistenter Ressourcen-Graph bildet Systemstruktur nach und nutzt standardisierte Datenobjekte

  • Schnelle Erweiterung von weiteren Kommunikationsschnittstellen
    System kann durch spezielle Adapter-Apps während des Betriebs mit neuen Schnittstellen erweitert werden

  • Vielzahl von Schnittstellen bereits verfügbar
    Angebot deckt die Bereiche Energie Management, Smart Metering, Gebäude, Industrie 4.0 und Cloud-Anbindung ab

  • Mehrstufiges Sicherheitskonzept
    Unterstützt Einzelnutzer- und Mehrnutzerbetrieb, Verschlüsselung der Kommunikation ins Internet und Schutz des Zugriffs über Web-Apps

  • Hardwareunabhängigkeit
    OGEMA und dafür erstellte Apps sind ohne Änderungen auf unterschiedlichen Prozessoren lauffähig

  • Auf kommerzieller industrieller Hardware lauffähig
    OGEMA unterstützt den Revolution PI der Firma Kunbus und OnRISC Alekto 2, weitere Implementierungen auf Anfrage

Anwendungsszenarien

Die Systemintegrationsmechanismen der Fraunhofer IIS Edge Computing Plattform können in einer Vielzahl von Anwendungsszenarien eingesetzt werden.

Edge Computing für Industrie 4.0

Übergreifende Kommunikation bei individueller Produktion mit OGEMA
© zapp2photo – Fotolia.com

Übergreifende Kommunikation bei individueller Produktion mit OGEMA

Industrie 4.0 wird inzwischen an vielen Stellen eingesetzt und sorgt dafür, dass die Herstellung von Produkten und auch die Transportlogistik individueller, kostengünstiger und zeitlich schneller erfolgen können. Dabei spielt die individuelle Produktion bis zur Losgröße 1 aber auch die Cloud-Anbindung eine große Rolle. Nach Ihren Anforderungen und Wünschen können wir in Verbindung mit der integrierten Software SPS individuelle Applikationen zur Maschinensteuerung entwickeln.

Weitere Informationen zu Industrie 4.0

Edge Computing Framework für Gebäudemanagement

Energie mit OGEMA intelligent und flexibel in Gebäuden steuern.

Verfolgt man aktuelle Entwicklungstrends, erkennt man, wie Gebäude heute verstärkt mit Intelligenz ausgerüstet werden, um ihren Betrieb zu optimieren, die Energieeffizienz zu steigern und die Substanzerhaltung zu verbessern. Im privaten Bereich entwickeln sich Gebäude und Wohnungen zu Smart Homes. Diese bieten Bewohnern eine Komfortsteigerung, mehr Sicherheit und die Möglichkeit Energie einzusparen ohne Komfort einzubüßen.

Weitere Informationen zu Gebäudemanagement

Edge Computing Framework für Energiemanagement

OGEMA 2.0 Energiemanagement System
© Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Bequem, smart und mobil steuern mit OGEMA

Die Zertifizierung von energieintensiven Produktionsunternehmen nach ISO 50.001, der Rollout von Smart Metern, der flächendeckende Umbau der Energieerzeugung durch Nutzung regenerativer Energieträger verbunden mit der deutlich gestiegenen Belastung der elektrischen Verteilnetze definieren heute die Schwerpunkaufgaben eines flexiblen Energiemanagements.

Weitere Informationen zu Energiemanagement

OGEMA ist ein Open Source Framework

Der Quellcode des Frameworks und ein vorkonfiguriertes Demo-Kit stehen über den Hosting-Dienst Github unter github.com/ogema zur Verfügung.

Gerne passen wir für Sie OGEMA nach Ihren Wünschen und Anforderungen an. Für die kommerzielle Nutzung können OGEMA-Lizenzen erworben werden.

Als unabhängiges Forschungsinstitut unterstützen wir Sie, die beste Lösung für Ihre Probleme zu finden. Mit vorhandenen Geräten, Komponenten und Technologien entwickeln wir neue, passgenaue Anwendungen. Mit Partnern aus der Industrie erforschen wir die optimale, anwendungsorientierte Lösung.

Historie von OGEMA

OGEMA entstand im Projekt »OGEMA 2.0«. Im Rahmen dieses Projekts arbeiteten die Fraunhofer-Institute für Integrierte Schaltungen IIS, für Solare Energiesysteme ISE und für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES gemeinsam mit Partnern aus der Industrie an einem offenen Energiemanagement-Gateway als Schnittstelle zwischen »Smart Building« und »Smart Grid«. Das Projektziel war ein offenes Kommunikationssystem zur optimalen Energienutzung verschiedenster Energieerzeuger, -speicher und –verbraucher. Dieses Ziel wurde realisiert und so konnten wir einen wertvollen Beitrag bei der Kommunikation zur Versorgungsstabilität der Netzbetreiber leisten.

Nach Projektende hat das Fraunhofer IIS durch Eigenentwicklungen OGEMA verstärkt für die Anwendungsszenarien Industrie 4.0 und Gebäude fit gemacht.

Gefördert durch

 

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

 

Weitere Informationen zum Projekt OGEMA

Kostenloser Download

Der Quellcode des Frameworks und ein vorkonfiguriertes Demo-Kit stehen ab sofort über den Hosting-Dienst Github zur Verfügung.