Problemstellung / Aufgabe

Die Digitalisierung der Produktion ist ein branchenweites strategisches Ziel und wichtigster Treiber für Innovationen. Zwischen Ideen, Konzepten und Visionen auf der einen Seite und der industriellen Realität auf der anderen Seite gibt es jedoch nach wie vor eine signifikante Lücke. Dies ist vor allem bei rein datenbasierten Methoden und Lösungen, die auf stark skalierbare Plattformen bauen, der Fall. Darüber hinaus endet die Digitalisierung der Produktion häufig auf der Fabrikebene, unternehmensübergreifende Ansätze sind kaum präsent. Im IT-Umfeld wurden diese Hürden durch Ansätze wie Edge- und Cloud-Computing sowie einheitliche Standards und Datenmodelle bewältigt, welche sich jedoch nur schwer auf die Produktionstechnik übertragen lassen. Die Kompatibilität der Architekturen und Methoden ist limitiert, die Konnektivität ist komplex, einheitliche Datenmodelle fehlen und es gibt weitreichende Probleme hinsichtlich der Kontrolle über die Systeme sowie der Sicherheit der Daten. Das europäische Projekt GAIA-X soll eine Dateninfrastruktur schaffen, welche die genannten Defizite behebt. Die gemeinsam von Wirtschaft und Forschung getriebene Initiative setzt dabei auf offene Standard-IT-Lösungen, erweitert diese und nutzt sowohl zentrale Cloud- als auch verteilte Edge-Ansätze.

Obwohl sich Gaia-X in jüngster Vergangenheit von einer abstrakten Idee zu einer realen Architektur und ersten Diensten weiterentwickelt hat, profitieren bisher weder Wissenschaft noch Wirtschaft davon. Selbst die Erforschung und Weiterentwicklung der bisher erarbeiteten Architektur und Komponenten sind kritisch, da konkrete Umsetzungen und Erfahrungen fehlen und die Einstiegshürden in die Thematik sehr hoch sind. Potential und aktueller Status des Projektes weisen daher ein starkes Missverhältnis auf. Ziel des Vorhabens ist es, Gaia-X nutzbar zu machen, hierfür eine konkrete Instanz zu schaffen, die Kopplung mit Produktionssystemen zu ermöglichen und somit die Basis für eine stark skalierende Innovationsplattform für den ICM, aber auch darüber hinaus in Forschung und Wirtschaft, zu schaffen.

Ziele

Im InnovationsCampus Mobilität der Zukunft (ICM) spielen digitale Lösungen eine zentrale Rolle und GAIA-X wird als potentieller Enabler für eine Vielzahl an Forschungsaktivitäten gesehen. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, GAIA-X nutzbar zu machen, hierfür eine konkrete Instanz zu schaffen, die Kopplung mit Produktionssystemen zu ermöglichen und somit die Basis für eine stark skalierende Innovationsplattform für den ICM, aber auch darüber hinaus in Forschung und Wirtschaft, zu schaffen. Die Identifikation von offenen Forschungsfragen, eine Rückspiegelung der Erkenntnisse in die GAIA-X Initiative sowie der Wissenstransfer stehen dabei im Fokus.

Vorgehen

Die geplanten Arbeiten gliedern sich in drei Teilprojekte, welche sich an den Ebenen Basis-Infrastruktur, GAIA-X Ökosystem sowie Applikation orientieren.

1. Zur Schaffung der Basis-Infrastruktur sollen sowohl die Hardware-Ressourcen als auch die notwendigen Softwarelösungen instanziiert werden. Integraler Bestandteil ist ebenfalls eine konvergente Kommu-nikationstechnik, welche eine entscheidende Rolle für die Konnektivität von GAIA-X bis in Produktionssysteme spielt.

2. Das GAIA-X Ökosystem setzt auf der Infrastruktur auf und verteilt sich auf die Cloud- und Edge-Knoten. Neben Basisdiensten und Datenräumen stehen hier geeignete Prozesse im Fokus, welche unter anderem das sichere und systematische On-Boarding neuer Dienste und Teilnehmer ermöglichen soll. Die Untersuchung geeigneter Integrationsmöglichkeiten typischer Appli-kationen aus dem Produktionsumfeld schließt dieses Teilprojekt ab.

3. Auf der Applikationsebene werden hierauf aufbauend verschiedene Anwendungen umgesetzt, welche innovative digitale Ansätze mit realen Produktions-szenarien koppeln. Die Umsetzung erfolgt an mehreren Standorten und schließt die Integration der Infrastruktur in Rechenzentren sowie die Kopplung mit realen Produktionssystemen in Forschungsfabriken mit ein.

Angestrebte Ergebnisse

Die Infrastruktur, die entwickelten Methoden sowie die Erfahrungen sollen bereits früh in der Projektlaufzeit aktiv weiteren Akteuren im ICM zur Verfügung gestellt werden. Dabei wird sowohl eine Nutzung in bestehenden Projekten als auch die Nutzung in neuen Aktivitäten angestrebt.

Partner Universität Stuttgart

Prof. Dr.-Ing Alexander Verl (ISW)
Prof. Dr.-Ing Oliver Riedel (ISW)
Dr.-Ing. Armin Lechler (ISW)
Prof. Dr.-Ing. Michael Rech (HLRS)
Prof. Dr. phil. nat. Thomas Graf (IFSW)

Partner Karlsruher Institut für Technologie

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer (wbk)
Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza (wbk)
Prof. Dr.-Ing. habil. Volker Schulze (wbk)
Prof. Dr. Ali Sunyaev (AIFB)
Prof. Dr. Bernhard Neumair (SCC)

Das Projekt hat eine Laufzeit von 33 Monaten:
01. April 2022 bis 31. Dezember 2024

Dipl.-Ing. Florian Frick
Mail: florian.frick@isw.uni-stuttgart.de
Tel: +49 711 685 84528

Wolfgang Bubeck, M.Sc.
Mail: wolfgang.bubeck@isw.uni-stuttgart.de
Tel: +49 711 685 82409