DEVEKOS

Hintergrund/Motivation

In einer wandlungsfähigen Produktion gehören die Nebenzeiten zu Erweiterung, Umrüstung und Wartung einer Maschine zu den Schlüsselstellen der Produktivität. Im kompletten Lebenszyklus einer Anlage, vom Engineering und technischen Vertrieb über die Produktion bis zu Umrüstungen und Wiederverwendung von Anlagenmodulen stellt die bisherige zentralistische Steuerungsarchitektur hohe zeitliche Anforderungen an die Durchführung der einzelnen Schritte.

Stattdessen sollen vollständig vernetzte, in Echtzeit kommunizierende Mehrkomponentensysteme entwickelt werden, bestehend aus intelligenten Automatisierungskomponenten. Diese bieten eigene Fähigkeiten (Skills) in Form von herstellerübergreifend standardisierten Automatisierungsfunktionen an. Diese Skills werden im Engineering von Maschinen-Integratoren zu höherwertigen Skills komponiert. An Stelle von zentralisierten Steuergeräten treten verteilte Kleinsteuerungen oder intelligente Automatisierungskomponenten. Die Art der Kommunikation unterscheidet sich dabei grundsätzlich von der Feldbuskommunikation mit klassischen Prozessabbildern. Die Kommunikation ist eventgesteuert und Skill-basiert.



Problemstellung

Dieser Vision stehen allerdings Hemmnisse in der industriellen Praxis gegenüber, die vor allem an ungelösten Fragen des stark verteilten, in Echtzeit kommunizierenden Netzwerkes und in der mangelnden Durchgängigkeit im Engineeringprozess liegen. Heutige industrielle Kommunikationssysteme erfüllen zwar anspruchsvolle Echtzeitanforderungen, sind für die Verwendung in serviceorientierten, Skill-basierten Ansätzen aber nicht geeignet, da die heutigen Protokolle nicht auf diese Art von Kommunikation ausgerichtet sind. Es werden echtzeitfähige Kommunikationslösungen als Basis für eine Skill-basierte Kommunikation untersucht. Die Ergebnisse dieser Analysen sollen in geeignete Protokolle, Informationsmodelle und Standards eingearbeitet werden. Ebenso muss die Orchestrierung und Konzeption höherwertiger Skills wie zum Beispiel verteilte Interpolation konzeptioniert und standardisiert werden.

Ein weiterer wichtiger Aspekt für durchgängiges und effizientes Engineering wird der Einsatz von 3D-Technologien sein um Fach-Disziplinen zu verbinden und um die erzielte Automationslösung schnell und früh zu verifizieren. Alle im Projekt erarbeiteten Lösungen sollen ständig auf Ihre I4.0-Konformität überprüft werden.



Zielsetzung/Lösungsansatz

Gesamtkommunikationslösung für echtzeitfähige, verteilte, serviceorientierte Mehrkomponentensysteme

Um eine echtzeitfähige Kommunikation für verteilte serviceorientierte Mehrkomponentensystem zu gewähr-leisten muss eine geeignete Kommunikationsarchitektur erstellt bzw. ausgewählt werden. Hierzu bedarf es einer umfangreichen Analyse bestehender Industrial-Ethernet und Feldbussysteme und neuartiger Kommunikationsansätze Eine wichtige Rolle hierbei spielt zudem die I4.0-Kompatibilität der Kommunikationslösung. Ziel hierbei ist u.a. die Erarbeitung eines standardisierten Kommunikationskonzepts zwischen I4.0-Komponenten bzw. deren Verwaltungsschalen.

Industrielle, herstellerunabhängige und verteilte Mehrkomponentensysteme

Mit den verteilten, dezentral gesteuerten Komponenten sollen höherwertige Skills komponiert werden können. So soll beispielsweise eine Interpolation in mehreren Dimensionen ermöglicht werden. Hierfür müssen geeignete Algorithmen analysiert werden, die die Positionsregelung der einzelnen Komponente (beispielsweise einer Linearachse), sowie die Synchronisierung zwischen mehreren Komponenten ermöglichen. Die Synchronisierung muss auch bei Verzögerungen einzelner, an der Interpolation beteiligter Komponenten eine bahntreue Verfahrbewegung aller Komponenten sicherstellen. Ebenso soll die Programmierung einer interpolierten Bewegung mit mehreren Komponenten betrachtet werden und geprüft werden welche Verfahren (Vergleichbar zum Teachen von Robotern) geeignet sind. Eine Möglichkeit zum Optimieren der Bahnen soll ebenso betrachtet werden

3D-Engineering für herstellerunabhängige Mehrkomponentensysteme

Die bereits bestehende Engineering-Umgebung von 3S soll im Bereich der logischen Simulation erweitert wer-den. Hier muss die Analyse Anforderungen des Anwenders an die Umgebung identifizieren. Im Teilarbeitspunkt der Anwenderinteraktion sollen innerhalb der 3D-Simulation Mehrwertdienste für jede Komponenten zur Verfügung stehen, die direkt die verfügbaren Skills und mögliche weitere Kontextinformationen anzeigt.



Konsortium

Name Schwerpunkte
Festo AG & Co. KG Hersteller Automatisierungskomponenten (Konsertialführer)
eps GmbH Hersteller Automatisierungskomponenten
afag Automation AG

Hersteller Automatisierungskomponenten

elrest Automationssysteme GmbH Hersteller Steuerungen
CODESYS GmbH Hersteller Engineeringtool/Software
inIT – Institut für industrielle Informationstechnik, HS OWL Forschungspartner
fortiss GmbH Forschungspartner
Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW), Universität Stuttgart Forschungspartner
Softing Industrial Automation GmbH Kommunikation, Safety & Security
NewTec GmbH Kommunikation, Safety & Security
ASYS Automationssysteme GmbH Anwendercluster (Maschinen- und Anlagenbauer)
Harro Höfliger Verpackungsmaschinen GmbH Anwendercluster (Maschinen- und Anlagenbauer)
Häcker Automation GmbH Anwendercluster (Maschinen- und Anlagenbauer)
TBK GmbH Anwendercluster (Maschinen- und Anlagenbauer)
Smart Factory OWL Anwendercluster (Maschinen- und Anlagenbauer)

Das zugrundeliegende Vorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert.

Das Verbundvorhaben wird betreut vom Projektträger im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR).