Aktuelles / Problemlage und Verbundprojektziel

Aktuelles

Abschlussveranstaltung Cyber System Connector (CSC)

Das VDMA-Forum Industrie 4.0 bot mit der Veranstaltung „Maschinen und Anlagen – bereit für Industrie 4.0“ eine Bühne für CSC und vier weitere BMBF geförderte Projekte

CSC Abschlussveranstaltung Publikum

CSC Abschlussveranstaltung Publikum

Unter dem Titel „Maschinen und Anlagen – bereit für Industrie 4.0“ durfte das Forschungsprojekt Cyber System Connector (CSC) seine Abschlussveranstaltung beim VDMA in Frankfurt ausrichten. In der von Stefan Magerstedt, (KHS GmbH) moderierten Veranstaltung bot das VDMA-Forum Industrie 4.0 dem Konsortium von CSC und vier weiteren vom BMBF geförderten Projekten eine interaktive Plattform für die Vorstellung ihrer Projektergebnisse. Vorträge und Exponate zu den Ergebnissen zur intelligenten Digitalisierung und Vernetzung der industriellen Produktion veranschaulichten ihre Potenziale zur industriellen Nutzung.

Ergänzt wurde die Veranstaltung durch Vorträge namhafter Persönlichkeiten aus Industrie und Forschung. In der gemeinsamen Key Note beleuchteten Prof. Bernd Kuhlenkötter (Lehrstuhl für Produktionssysteme LPS, Ruhr-Universität Bochum), Prof. Jochen Deuse (Jochen Deuse, Institut für Produktionssysteme, TU Dortmund) und Christian Niederhagemann (CIO, KHS GmbH) die Potentiale und Anwendungsbereiche von „Connectivity im Maschinen und Anlagenbau“. In seiner abschließenden Rede sprach Dr. Helmut Bossy vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über eine neue Förderrichtlinie, die Ende nächsten Jahres umgesetzte werden soll, mit dem Ziel die interne Kommunikation innerhalb Unternehmen sowie entlang der Supply Chain deutlich zu verbessern.

Intelligente Vernetzung von Morgen

Den Anfang der Projektvorstellungen und Ergebnispräsentationen machte It’s OWL IV.mit der Vorstellung von Plug-and-Play-Funktionalitäten für intelligente Geräte, Maschinen und Produktionsanlagen, die dank neuer Hard- und Softwarekomponenten auf einer Plattform bereitgestellt werden. Mithilfe einer Referenzarchitektur werden ein effizientes und verlässliches Zusammenwirken der unterschiedlichen Komponenten sowie die Integrationsfähigkeit in ressourceneffiziente Geräte gewährleistet.

eApps4Production ermöglicht die Nutzbarmachung von Produktinformationen durch Engineering Apps, beispielsweise in der Anlagenüberwachung, als Prozesskontrolle in der Fertigung oder zur Nachverfolgbarkeit des Produktlebenszyklus.

Eine industrielle cloud-basierte Steuerungsplattform für eine Produktion mit cyber-physischen Systemen präsentierte pICASSO. Das Konsortium hat sich mit der Verlagerung lokaler Steuerungstechnik auf eine cloudbasierte Steuerungsplattform beschäftigt. Die anfänglichen Herausforderungen bei der Ausführung von Echtzeit-Prozessen in virtualisierten Umgebungen wurde durch eine eigene Plattform bewältigt. Der Fokus lag daraufhin bei der Ergänzung bestehender Steuerungssysteme um Schnittstellen zur Cloud-Anbindung. Diese ermöglichen die Nutzung weitere Services/ Mehrwertdienste, um die skalierbaren Ressourcen von Cloud Technologie für die Steuerungstechnik nutzbar zu machen. Komplexe und lernende Algorithmen sowie globale Condition Monitoring oder Data Mining Dienste können effizienter genutzt werden und ggf. auch als Pay-per-Use Dienstleistung eingekauft werden.

Das Projekt SecurePLUGandWORK ermöglicht die Plug-and-Work-Fähigkeit von verschiedensten Produktionskomponenten mit dem Ziel der schnelleren und einfacheren Inbetriebnahme. Dies geschieht unter Nutzung offener Standards (AutomationML, OPC UA), adäquater IT-Sicherheitsmechanismen (HW-Vertrauensanker, Verschlüsselung etc.), entwickelter Hardware (SecurePLUGandWORK-Adapter), implementierter Software (Middleware, Integrationsserver, Assistenztools, Integrationsclient etc.) sowie in Verbindung mit zugrunde liegenden Geschäftsmodellen und deren Bewertung.

Innovationen zum Anfassen

Zum Abschluss zeigte das Projekt Cyber System Connector wie CPS-basierte Anlagendokumentation in Verbindung mit „Smart Devices“ auf dem Shop Floor neue Möglichkeiten für angepasste Erstellungs- und Bereitstellungskonzepte für die Inhalte technischer Dokumentation bieten. Auf dem Marktplatz wurden die Projektergebnisse anhand anwendungsorientierter Exponaten der CSC-Projektpartner KHS, Cloos, PDTec, Cognitas und IBG präsentiert. Mithilfe einer Lego-Mindstorm-Anlage von KHS konnten die Besucher erleben, wie aktuelle Konfigurationen an der Anlage zu einer entsprechenden Anpassung der technischen Dokumentation führten. Die neuen Inhalte wurden den Besuchern über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) und als Augmented Reality auf einem Tablet Computer präsentiert.

Lego Demonstrator KHS GmbH

Lego Demonstrator KHS GmbH

 

Partner Cloos und PDTec zeigten am Modell einer Cloos-Anlage wie ein Umbau auf eine andere Schweißtechnik das virtuelle Anlagenabbild aktualisiert. Das generische Datenmodell von PDTec nimmt diese Struktur an und erlaubt dem Bediener die Navigation durch die Dokumentation auf dem Roboter-Controller. Durch eine Augmented Reality-Brille unterstützt konnten sich Besucher bei IBG an der Störungsbehebung während eines Dokumentationsupdates bei einem MRK-Roboter aktiv beteiligen. Partner Cognitas zeigte anhand seines Lego-Exponats „CARL 2.0“ anwendungsorientierte Dokumentation mit Augmented und Virtual Reality Anteilen.

Abschlussveranstaltung Demonstrator cognitas

Abschlussveranstaltung Demonstrator cognitas

 

Überblick über die Veranstaltung:

http://industrie40.vdma.org/article/-/articleview/13898666

 

Problemlage und Verbundprojektziel

Problemlage

Bei der Übergabe und Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen ist der Hersteller nach der Maschinenrichtlinie verpflichtet, eine normgerechte Dokumentation beizufügen. Die Anforderungen an die technische Dokumentation nehmen mit der steigenden Komplexität von Maschinen und Anlagen, insbesondere durch die zunehmende Integration einer Vielzahl elektronischer Steuerelemente und dezentral organisier­ter Rechnereinheiten, stetig zu. Dem daraus resultierenden hohen Zeit- und Kostenaufwand der technischen Dokumentation ist es geschuldet, dass der Stand der Unterlagen nach der Auslieferung und dem Anlauf der Anlagen kaum aktuell gehalten wird. Bei technischen Um- oder Aufrüstungen durch z. B. Produktwechsel, Optimierungsmaßnahmen oder eine Produktions­volumenanpassung werden die daraus folgenden Änderungen meist nur als Zusatz der Dokumentation hinzugefügt oder gar nicht eingepflegt. Für Fabriken mit einer dezentralen Selbstorganisation der Produktion sind angepasste Dokumentations- und Instandhaltungsprozesse erforderlich. Insbeson­dere zur Beherrschung der zunehmenden Komplexität und Vernetzung von Produktionsanlagen müs­sen neue Strategien für diese Aufgaben entwickelt und umgesetzt werden.

Verbundprojektziel

Ziel des Forschungsprojekts CyberSystemConnector (CSC) ist es eine aktuelle technische Dokumentation durch ein virtuelles Abbild der Anlagen über den gesamten Produktlebenszyklus zu gewährleisten. Die technische Komponente CSC bildet dabei die Schnittstelle für jede eingebundene Systemkompo­nente einer Maschine und Anlage. Jede Änderung der Maschine oder Anlage, und damit der technischen Dokumenta­tion, wird in ein virtuelles Abbild der Anlage zurückgespielt. Somit existiert stets zur realen Anlage ein äquivalentes virtuelles Abbild. Dieses kann Informationen, wie z. B. Prozessablaufpläne, Steuerungslogiken, Schaltpläne, 3D-Modelle, Fabrik- und Anlagenlayout, Betriebsanweisungen oder Risikobewertungen beinhalten und wird am jeweiligen Teilsystem bereitge­stellt. Neben der dezentralen Bereitstellung der Dokumentationsinformationen in Form der virtuellen Abbilder, werden alle Informationen über die gesamte Anlage zu einem gemeinsamen virtuel­len Abbild kombiniert. Dies ermöglicht die Ableitung von situations- und bedarfsgerechten Dokumen­tationsinformationen für den Anwender. Durch das virtuelle Abbild der Teilsysteme beziehungs­weise der gesamten Anlage kann die Aktualität über den gesamten Produktlebenszyk­lus gewährleistet werden. Der Informationsgehalt der techni­schen Dokumentation wird zielgerichtet eingesetzt werden, wie z. B. zur Fehleridentifizierung und -vermeidung, Einsatzplanung, Prozessunterstützung oder Änderungsverfolgung von Instandhaltun­gen und technischen Anpassungen. Die Instandhaltungsprozesse sind dabei aus der Sicht der Anwendungspartner ein erfolgskritisches Handlungsfeld und werden daher in diesem Forschungsvorhaben schwerpunktmäßig betrachtet.

Dokumentationsprozess im Rahmen des Produktlebenszyklus. Die technische Dokumentation mit der Innovation durch CSC wird stets aktueller sein als die heutige Situation. Zudem wird die Aktualität der Dokumentation nach der Übergabe und Inbetriebnahme nicht abnehmen.

Vorgehensweise

Ausgehend von einer Analyse bestehender Instandhaltungs- und Dokumentationsstrategien werden Anforderungen an Prozesse in Cyber-Physischen Systemen spezifiziert. Es wird ein Prozess- und Datenmodell zur dynamischen, dezentralen Verarbeitung von Dokumentations- und Maschinendaten erarbei­tet. Berücksichtigt werden dabei sowohl die aktuelle Konfiguration als auch die Datenhistorie, welche z. B. vorangegan­gene Instandhaltungsmaßnahmen, technische Anpassungen, Programmversionen oder eine Fehlerhisto­rie beinhaltet. Der CSC bildet dabei die Schnittstelle für jede eingebundene Systemkomponente einer Maschine oder Anlage. Bei der Integration des CSC in eine dezentrale Architektur für Dokumentationsdaten wird eine einheitliche, verständliche Darstellung, unabhängig von Hersteller oder Maschinenart verwendet. Durch kurzzyklische Iterationen werden die entwickelten Konzepte für das Datenmanagement, die dezentrale Verarbeitung sowie die bedarfs- und situationsgerechten Informationsbereitstellung durch das virtuelle Abbild in Hard- und Software umgesetzt. Darüber hinaus findet die Mensch-Maschine-Interaktion sowie die Sicherheit sensibler Daten in der Verwendung von CSC Berücksichtigung. Durch die Vernetzung der Komponenten innerhalb eines CSCs und die Zusammenfassung mehrerer CSCs zu einem Verbund erfolgt somit eine selbstorganisierende smarte Dokumentation.

Die offizielle Projektinformationen finden Sie auf der Seite www.produktionsforschung.de.

Projektlaufzeit November 2013 bis Oktober 2016.