Plug & Produce: Flexible Produktionssysteme für Industrie 4.0

Querschnittsprojekt Intelligente Vernetzung

Verbundprojekt im Spitzencluster it´s OWL

Motivation und Problemstellung

Produktionssysteme sind oftmals aus einem Guss gefertigt und sehr statisch in ihrem Aufbau. Um Industrie 4.0-Anforderungen zu erfüllen, müssen sie jedoch flexibel sein. Anlagenteile sowie ganze Anlagen müssen leicht austauschbar sein und vernetzt werden können, um mit ihrem Umfeld wie z.B. anderen Systemen zu kommunizieren. Wird heute eine Produktionsanlage umgerüstet, muss häufig das komplette System verändert werden. Dies verursacht einen hohen manuellen Aufwand. Die Aufteilung des Systems in einzelne Komponenten mit festgelegten Schnittstellen würde die Anpassung erleichtern. Würden die Komponenten zudem ihre Fähigkeiten in einer festgelegten Art und Weise beschreiben, könnte das System sich bei Veränderungen sogar selbst neu konfigurieren. Ähnlich einem USB-Stick, der sich beim Anschließen selbständig als neue Komponente per Plug-and-Play am Computer implementiert. Für Maschinen und Produktionssysteme sowie intelligente technische Systeme im Allgemeinen gibt es diese Funktionalität jedoch noch nicht.

Projektziele und Lösungsansatz

Übergeordnetes Ziel des Projekts Intelligente Vernetzung ist daher die Entwicklung geeigneter Methoden sowie einer Referenzarchitektur für eine Selbstbeschreibung, Selbstkonfiguration und Selbstdiagnose von vernetzten intelligenten technischen Systemen sowie ihrer Komponenten.

Das Fraunhofer IEM entwickelt dazu eine modellbasierte Entwurfsumgebung zur besseren Koordination der Systeme und die teilweise automatische Erstellung der dafür notwendigen Software. Durch eine höhere Automatisierung wird die eingesetzte Software effizienter und zuverlässiger. Auf Basis von etablierten Standards wie OPC UA und DDS (Data Distribution Service) wird eine hohe Akzeptanz erreicht und eine einfache Integration in die Geräte, Anlagen und Produktionssysteme ermöglicht. Zusätzlich wird ein Katalog mit wiederverwendbaren Koordinationsmustern erarbeitet, die das Erstellen von sicheren Kommunikationsabläufen erheblich erleichtert. Maschinen und Komponenten sind somit in der Lage, ihre Fähigkeiten zu beschreiben und Informationen selbstständig auszutauschen. Die Inbetriebnahme und Überwachung von Geräten und Anlagen wird beschleunigt und vereinfacht.

Projektsteckbrief

Projekttitel

Intelligente Technische Systeme – Querschnittsprojekt Intelligente Vernetzung

Laufzeit

07/2012 bis 06/2017

Förderung BMBF Spitzencluster-Wettbewerb (3. Wettbewerbsrunde)
Fördervolumen 1,75 Mio. €
Kooperationspartner
  • inIT: Institut für industrielle Informationstechnik
  • CITEC: Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie der Universität Bielefeld
  • c-lab: Cooperative Computing & Communication Laboratory
  • Fraunhofer IOSB-INA – Institutsteil für industrielle Automation
  • Fraunhofer für Elektronische Nanosysteme ENAS
  • Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM
  • Universität Paderborn
Projektleiter

Dr. Lukasz Wisniewski (inIT)

Ziele
  • Automatische Konfiguration von Produktionsmodulen, -anlagen und Steuerungssoftware
  • Reduzierte Inbetriebnahme- und Umrüstzeiten
  • Höhere Anlagenflexibilität, Erweiterbarkeit, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit
  • Erhebung von Industrieanforderungen aus dem gesamten it‘s OWL Projektkonsortium
  • Konzipierung einer Referenzarchitektur zur intelligenten Vernetzung
  • Umsetzung von Referenzimplementierungen und durchgängiger Werkzeugunterstützung
  • Praxistests bei Unternehmen und in Demonstrationsanlagen
© BMBF
© PTKA

Das Verbundprojekt »Intelligente Technische Systeme – Querschnittsprojekt Intelligente Vernetzung« wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Spitzenclusters »Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe (it´s OWL) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.