Technische Hochschule Ingolstadt Forschungsbericht 2019

58 Kompetenzfeld Production now
Informationsmodellierung für flexible
Cyber-physische Produktionssysteme
Prof. Dr.-Ing. Daniel Großmann
Ingenieurinformatik und Datenverarbeitung
Sebastian Schmied
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Projektnehmer/Fördermittelgeber
Information modeling for flexible cyber-physical
production systems
With the help of information technologies, industrial
production systems are transformed into cyber-physical
production systems (CPPS). In CPPS, virtual images of
machines, tools and systems involved in the process are
networked with each other. In the future, networking of
production systems should not take place at the time of
engineering but, depending on the application, during
production operation. This eliminates a manual “coupling”
of the individual sources of information and sinks of information.
The assignment of the roles “provider of information”
and “user of information” is less rigid and changes
depending on the application.
This flexible networking requires an information model
that virtually maps all information systems and production
facilities involved in the production process. Via the
information model, e.g. optimization services can query
information necessary to calculate optimized production
parameters.
InMoFlex develops a methodology for creating such information
models.
Im Rahmen des Projektes „InMoflex“ erarbeitet das Kompetenzfeld „Production
now“ eine Methodik zur Informationsmodellierung für flexible cyber-physische
Produktionssysteme. Diese Informationsmodelle stellen virtuelle
Abbilder von real existierenden Fertigungssystemen dar.
Im technologischen Sinne werden industrielle Produktionssysteme mit
Informationstechnologien erweitert und hin zu cyber-physischen Produktionssystemen
(CPPS) weiterentwickelt und gewandelt. In CPPS sind virtuelle
Abbilder (cyber) der am Prozess beteiligten Maschinen, Tools und Systeme
(physisch) miteinander vernetzt. Aus Sicht der Produktion steht die horizontale
Integration der am Produktionsprozess entlang der Wertschöpfungskette
beteiligten Informationssysteme und Softwaretools im Fokus. Basis für die
Umsetzung von Anwendungsfällen ist die umfassende Vernetzung von Tools,
Komponenten und Systemen. Im Gegensatz zu bestehenden Produktionssystemen,
bei denen ein teilweise hoher Vernetzungsgrad vorliegt, soll in
Zukunft die Vernetzung nicht zum Engineering-Zeitpunkt, sondern anwendungsfallabhängig
während des Produktionsbetriebes stattfinden. Dadurch
entfällt eine manuelle „Kopplung“ der einzelnen Informationsquellen und
-senken. Die Rollen „Bereitsteller von Information“ und „Nutzer von Information“
sind weniger starr zugeordnet und wechseln je nach Anwendungsfall.
Um die genannte flexible Vernetzung in einem CPPS zu realisieren, ist
ein Informationsmodell notwendig, welches alle am Produktionsprozess beteiligten
Informationssysteme und Produktionseinrichtungen virtuell abbildet.
Über das Informationsmodell können z. B. Optimierungsdienste, welche auf
Machine Learning Algorithmen basieren, die notwendigen Informationen
abfragen, um hierauf aufbauend mit optimierten Produktionsparametern auf
die Produktionsprozesse einzuwirken.
InMoFlex arbeitet eng mit dem Kompetenzcenter Anlagen-/Umformtechnik
der AUDI AG in Ingolstadt zusammen. Dieses ist unter anderem zuständig
für die Entwicklung, Herstellung und Inbetriebnahme von Betriebsmitteln
wie Presswerkzeuge und Karosseriebauanlagen zur Fertigung von Karosserieteilen.
Durch die Kooperation wird ein Praxisbezug hergestellt und entwickelte
Informationsmodelle können überprüft und validiert werden. Außerdem
unterstützt die Firma Unified Automation das Projekt mit ihrem Fachwissen in
Bezug auf die Erstellung von Informationsmodellen mithilfe von OPCUA.
Schematische Darstellung der angestrebten Architektur. Quelle: THI