Hybrides Prozessmodell
Final Report Abstract
Das Projekt "Steigerung der Effizienz und Qualität im Software-Engineering der Automatisierungstechnik für die Domäne des Maschinen- und Anlagenbaus" untersuchte die Anwendung der objektorientieren Modellierungssprache Unified Modeling Language (UML) für den Entwurf und die Implementierung von Steuersoftware für IEC 61131-3 Systeme. Dabei wurde der Ansatz verfolgt, mithilfe der UML sowohl eine objektorientierte Systemmodellierung bzw. –analyse zu unterstützen, als auch die Modelle soweit auszuformulieren, dass diese eine abstrakte Programmiersprache darstellen, aus der direkt der ausführbare Anwendungscode generiert werden kann. Für die Erstellung der Modelle wie auch die automatische Implementierung von Steuerungscode wurde ein prototypisches Werkzeug in eine marktführende IEC 61131-3 Entwicklungsumgebung integriert und evaluiert. Durch die Vielfalt von Modulvarianten innerhalb der Laboranlage konnten dabei die Editoren und enthaltenen Konzepte der Objektorientierung wie zum Beispiel Interfaces und Vererbung für die Erstellung von Steuerungssoftware evaluiert werden. Die Zielsetzung des Projektes „Erhöhung der Verlässlichkeit in Automatisierungssystemen“ war es, mit Hilfe einer flexiblen Auslegung von Anlagenmodulen, die Verfügbarkeit, die Effektivität und die Prozessqualität bereits im Engineering abzuschätzen und zu erhöhen. Im Rahmen dieses Projektes wurde für die Verfahrenstechnik eine entsprechende Methode entwickelt und mittels einer prototypischen Werkzeugintegration evaluiert. Auf Basis hierarchisch angeordneter verfahrenstechnischer Standardmodule wurde ausgehend von der Präzision der Sensoren und Aktoren, die Präzision für die Erfüllung von Teilfunktionalitäten der Anlage und letztendlich die der Gesamtanlage modelliert und berechnet. Die Modellierung dieser Zusammenhänge ermöglicht eine permanente Abschätzung des Risikos für den ordnungsgemäßen Betrieb und deren Abweichung. In AVE wurden agentenorientierte Automatisierungssysteme mit dem Ziel der Erhöhung der Flexibilität und Zuverlässigkeit von Produktionsanlagen entwickelt und erfolgreich evaluiert. Die entwickelten Softwareagenten für die Steuerung von Produktionsanlagen wurden prototypisch auf speicherprogrammierbaren Steuerungen (IEC 61131-3) implementiert (Diss. A. Wannagat). Im DFG-Transferprojekt KREAagentuse werden die Methoden und Konzepte zum Entwurf agentenorientierter Automatisierungssysteme weiterentwickelt und mit einemTransferunternehmen ein Werkzeug für die Softwareentwicklung durch Applikationsingenieure entwickelt. In diesem Projekt wird eine werkzeugunterstützte Vorgehensweise für den durchgängigen Entwurf von verteilten Agentensystemen auf Steuerungsebene mittels des Beschreibungsmittels SysML entwickelt. Die verschiedenen Aspekte eines Agentensystems werden in einem durchgängigen Systemmodell abgebildet. Das Hybride Prozessmodell dient bei der Entwicklung der Beschreibungsmittels, der Entwicklung der Vorgehensweise sowie für die Implementierung von Agentensystemen bei AVE und KREAagentuse als Demonstrator. Durch den hybriden Aufbau kann das entwickelte Werkzeug sowohl für die Verfahrenstechnik als auch für die Fertigungstechnik evaluiert werden. Die Komplexität des Prozessmodells erlaubt die Evaluierung der aggregierten Beschreibungsformen hinsichtlich der Modellierung komplexer technischer Zusammenhänge. In CogniOnt (CoTeSys Exzellenzcluster) wird die Anlage als kleinerer Demonstrator der kognitiven Fabrik aufgrund der höheren Flexibilität der Transportbänder und –weichen genutzt, um unter anderem Ontologie basiert zur Laufzeit Änderungen durchzuführen. In FAVA wird die Anlage als Demonstrator für die Anforderungsentwicklung verteilter Systeme analysiert um ein Konzept für eine lebenszyklusübergreifende und in der Automatisierung von verteilten Systemen universell einsetzbare Notation zu entwickeln. Im SFB 768 wird die Anlage als Demonstrator zur Diskussion der verschiedenen Gewerke und ihrer Abhängigkeiten genutzt (Diss. M. Friedrich). Es ist geplant dies in der nächsten Phase, die stärker den Maschinen- und Anlagenbau fokussiert, zu vertiefen.
Publications
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Modellierungsansatz für Zeitanforderungen und Kommunikationsnetze. In: Automatisierungstechnische Praxis (atp), Oldenbourg-Verlag, München, 2008 – Jahrgang 50, Heft 6, S. 44-52
Witsch, D.; Vogel-Heuser, B.
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Benefits of an Interdisciplinary Modular Concept in Automation of Machine and Plant Manufacturing. In: 13th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing (INCOM), Moskau, 2009, S. 898-903
Sim, T. Y.; Li, F.; Vogel-Heuser, B.
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Domänenspezifische Modellierung für automatisierungstechnische Anlagen mit Hilfe der SysML. In: Automatisierungstechnische Praxis (atp), Oldenburg-Verlag, München, 2009 – Jahrgang 50 Heft 3, S. 54-62
Schütz, D.; Wannagat, A.
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Entwicklung und Evaluation agentenorientierter Automatisierungssysteme zur Erhöhung der Flexibilität und Zuverlässigkeit von Produktionsanlagen. Dissertation, TU München, Sierke Verlag, 2010
Wannagat, A.
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Modeling of Manufacturing Execution Systems: an Interdisciplinary Challenge. In: Proceedings of Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Bilbao, 2010, S. 1-8
Ricken, M.; Vogel-Heuser, B.
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Modellierung der Verhaltensaspekte automatisierungstechnischer Module von Produktionsanlagen unter Berücksichtigung der energetischen Zusammenhänge. In: Jumar, U. et al. (Hrsg.): Tagungsband EKA - Entwurf komplexer Automatisierungssysteme, Magdeburg 2010, S. 85-93
Schütz, D.; Vogel-Heuser, B.
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Modellintegration von Verhaltens- und energetischen Aspekten für mechatronische Module. In: Automatisierungstechnik (at), Vol. 59, No. 1, Oldenbourg-Verlag, München, 2010, S. 33-41
Vogel-Heuser, B.; Schütz, D.
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Funktionsorientiertes Konzept zur Unterstützung früher Phasen der Produktentwicklung in der Informationstechnik. Dissertation, TU München, Südwestdeutscher Verlag, 2011
Friedrich, M.
