Dezentrale Steuerung von cyber-physischen Produktionssystemen

01.03.2014 -

Abgeschlossen
KIT & Robert Bosch GmbH

Name des Teilnehmers: Julius Pfrommer

Beschreibung des IT-Forschungsprojekts: Produzierende Unternehmen sind heute mit dem Problem steigender Komplexität von Produkten bei immer kürzeren Lebenszyklen konfrontiert. Gleichzeitig haben in der globalisierten Wirtschaft die Marktunsicherheiten auf Kundenseite und bei Lieferanten zugenommen. So beträgt etwa der Produktionszeitraum für ein neues Handymodell weniger als ein halbes Jahr. Und die Nachfrage kann, abhängig von den Modellen der Konkurrenzhersteller und vorteilhaften Testberichten, kaum vorhergesagt werden. In der Folge müssen die Produktionsanlagen immer häufiger umgebaut und die zugehörige Steuerung angepasst werden. Für voll automatisierte und verkettete Anlagen kann das u.U. Monate dauern. Im Fall der Textil- und Elektronikbranche wird die erforderliche Flexibilität durch den weiterhin hohen Anteil menschlicher Arbeitskraft in der Fertigung erreicht. Dies hatte jedoch eine Abwanderung weiter Teile der Industrien in Niedriglohnländer zu Folge.

Die digitale Steuerung von industriellen Prozessen und die Verkettung von Anlagen und Maschinen über Feldbusse sind nun seit knapp 40 Jahren Stand der Technik und der Kern vieler „cyberphysischen Systeme“. Und bis zuletzt haben auf dem Gebiet durch die fortschreitende Entwicklung der Technologie und die Standardisierung Verbesserungen stattgefunden. Im Zuge der Entwicklungen rund um „Industrie 4.0“ soll nun durch die Verbindung der Automatisierungstechnik mit Internet-Technologien eine neue Klasse von Anwendungen und Geschäftsmodellen entstehen. Gerade die Flexibilisierung und Wandlungsfähigkeit von automatisierten Anlagen bekommt dabei viel Aufmerksamkeit. Die Automatisierungstechnik soll in Zukunft nicht nur denselben Ablauf (mit vorherbestimmten Variationen) endlos wiederholen, sondern zur Laufzeit flexibel auf immer neue Situationen reagieren können. Es ist aber noch unklar, wie die zukünftige Steuerungsarchitektur von Produktionsanlagen aussehen muss, um diese Anforderungen zu erfüllen.

Im Software Campus-Projekt OptimusPlant soll untersucht werden, wie die Planung und Steuerung in cyber-physischen Produktionssystem (CPPS) nicht zentral vorgegeben, sondern dezentral verteilt werden kann. Das Ergebnis des Projekts ist zum einen die Konzeptionierung und prototypische Umsetzung einer Softwareplattform, über die Produktionsanlagen mit einem service-orientierten Ansatz betrieben werden können. Zum anderen werden auf Basis der Softwareplattform ausgewählte zentrale und dezentrale Steuerungsansätze umgesetzt und vergleichbar gemacht.

Software Campus-Partner: KIT, Robert Bosch GmbH

Umsetzungszeitraum: 01.03.2014 - 29.02.2016