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Current Industry 4.0 Platforms – An Overview

Sauer Christian; Eichelberger Holger; Ahmadian Amir Shayan; Dewes Andreas; Jürjens Jan

This white paper provides an overview of current Industry 4.0 platforms, particularly from the perspective of the IIP-Ecosphere project, which is funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi) in the “KI-Innovationswettbewerb” (AI innovation competition). The focus is on topics such as interconnectivity, digital twins, openness, security and the use of AI in the context of smart manufacturing. The document describes the approach to data collection, the detailed results for individual industrial platforms, and a summarizing overview. A total of 21 industrial platforms are analyzed based on publicly available documents using 16 analysis topics. Both platforms and analysis topics originate from intensive discussions between the IIP-Ecosphere project partners.
In particular, the analyzed platforms cover the required basic functions. For example, a wide range of communication protocols is often provided and a wide variety of cloud services are integrated. Even newer trends such as artificial intelligence can now be found in the platform descriptions. However, the range of functions also varies greatly among the platforms. Newer standards such as OPC-UA, UMATI or the Industry 4.0 Asset Administration Shell are often used only cautiously, if at all, which may be due in part to the development history, but also due to strategic considerations.
Based on the cross-platform analysis of the 16 topic areas, we derive challenges for future platforms and especially for our work in IIP-Ecosphere. These include topics such as open ecosystems, extensible architectures with standardized interface descriptions, flexible and dynamic support for AI procedures, secure and unified data exchange (for data sharing, resource sharing, and data usage control) as well as end-to-end and consistent configurability that builds user trust in the respective platform. Standardization of (some of) these topics would be desirable to improve exchange and interoperability between platforms and platform ecosystems and to avoid vendor lock-ins.

This artifact contains the whitepaper in German/English as well as the underlying website data (if not forbitten for archiving) used to extract the platform information. The following paragraphs are taken from the German abstract:

Dieses Whitepaper gibt eine Übersicht über aktuelle Industrie 4.0 Plattformen, insbesondere aus dem Blickwinkel des IIP-Ecosphere-Projekts, das im KI-Innovationswettbewerb vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird. Dabei stehen Themen wir Interkonnektivität, digitale Zwillinge, Offenheit, Sicherheit und die Nutzung von Künstlicher Intelligenz im Kontext der intelligenten Produktion im Mittelpunkt. Das Dokument beschreibt sowohl die Vorgehensweise der Datenermittlung, die Detailergebnisse für einzelne industrielle Plattformen als auch eine zusammenfassende Übersicht. Es werden insgesamt 21 industrielle Plattformen basierend auf öffentlich verfügbaren Dokumenten anhand von 16 Themenfeldern analysiert. Sowohl Plattformen als auch Analysethemen entstammen intensiver Diskussionen der Projektpartner in IIP-Ecosphere.
Die untersuchten Plattformen decken insbesondere die benötigten Grundfunktionen ab. Beispielsweise wird oft eine Vielzahl an Kommunikationsprotokollen bereitgestellt und verschiedenste Cloud-Dienste integriert. Selbst neuere Trends wie Künstliche Intelligenz sind inzwischen in den Plattformbeschreibungen zu finden. Allerdings ist der Funktionsumfang zwischen den Plattformen auch sehr unterschiedlich. Neuere Standards wie OPC-UA, UMATI oder die Industrie 4.0 Verwaltungsschale werden oft nur zurückhaltend, wenn überhaupt eingesetzt, was teilweise der Entwicklungshistorie aber auch strategischen Erwägungen geschuldet sein mag.
Basierend auf der Plattform-übergreifenden Analyse der 16 Themenfelder leiten wir Herausforderungen für zukünftige Plattformen und insbesondere für unsere Arbeit in IIP-Ecosphere ab. Diese umfassen Themen wie offene Ökosysteme, erweiterbare Architekturen mit standardisierten Schnittstellenbeschreibungen, flexible und dynamische Unterstützung für KI-Verfahren, sicherer und vereinheitlichter Datenaustausch (für Data Sharing, Ressource Sharing und Data Usage Control) wie auch durchgängige und konsistente Konfigurierbarkeit, die das Vertrauen des Nutzers in die jeweilige Plattform stärkt. Eine Standardisierung von (einigen) dieser Themen wäre wünschenswert um den Austausch und die Interoperabilität zwischen Plattformen und Plattformökosystemen zu verbessern und Lock-ins zu vermeiden.

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