UdZ 2-2013

17 Unternehmen der Zukunft 2/2013 UdZ ProSense: Intelligente Vernetzung in der Produktion Ereignisorientierte Architekturen zur Integration von cyber-physischen Systemen Im Forschungsvorhaben „ProSense“ wird das Ziel verfolgt, eine hochauflösende, adaptive Produktionssteuerung auf Basis kybernetischer Produktionssysteme und intelligenter Sensorik zu entwickeln. Als informationstechnischer Lösungsansatz für die Integration der intelligenten Sensorik wird eine ereignisorientierte Architektur umgesetzt. Hierbei erfolgt die Erweiterung des EPCglobal-Standards um Ereignistypen zur Abbildung und Aggregation der Sensordaten zu aussagefähigen Informationen für die Produktionssteuerung. Durch immer stärkere Kundenfokussierung ste- hen Unternehmen in der heutigen Zeit vermehrt vor der Herausforderung, die durch individu- ellere Auftragsfertigung erhöhte Produkt- und Fertigungsvarianz mit immer kürzeren Lieferfristen in Einklang zu bringen. Trotz gesteigerter Flexibilität der Fertigung und deren Auswirkun- gen auf Auftragsabwicklung und verfügbare Produktionskapazitäten sollen die Prozessketten insgesamt stabil gehalten werden. Den konträr verlaufenden Zielen einer flexibleren Fertigung in Bezug auf dynamische Marktveränderungen und der Sicherstellung der Prozessstabilität kann durch heutige Produktions- und Steuerungssysteme nicht optimal entsprochen werden [1]. Die Problematik ist u. a. auf mangelnde Vernetzung zwischen den einzelnen System- und Anwendungsebenen mit teilweise gegensätzlichen Zielsystemen zurück- zuführen [2]. Die bestehende Lücke zwischen physischer Maschinenwelt auf der einen und den virtuellen betrieblichen Anwendungssystemen auf der anderen Seite soll durch sogenannte cyber-physische Systeme (CPS) geschlossen wer- den. CPS verfügen über intelligente Sensorik, die relevante Zustands- und Prozessdaten der Maschinenebene in Echtzeit aufnimmt und an die richtigen Steuerungs- und Planungsebenen bzw. Anwendungs- und Entscheidungssysteme wei- terreicht. Angeschlossene Aktorelemente setzen die notwendigen Aktionen und Anpassungen auf den Produktionsanlagen um. Durch Bereitstellung und Rückspiegelung hochauflösender Sensordaten soll die Informationstransparenz erhöht und der dynamische Produktionsprozess stabilisiert werden [3]. Zur erfolgreichen CPS-Integration muss jedoch noch ein geeignet flexibles und übergreifendes Organisations- und Managementkonzept hinter- legt sein [4]. Ein solches Konzept ist beispielsweise das kybernetische Produktionsmanagement [5]. Ein integraler Baustein zur Lösung der genannten Herausforderungen und zumErschließenmöglicher Potenziale ist die integrative Vernetzung der einzel- nen Teilsysteme untereinander [6]. Dieser Kerngedanke ist innerhalb des Rahmen- konzepts „Forschung für die Produktion von morgen“ sowie der Förderinitiative „Intelligente Vernetzung in der Produktion – Ein Beitrag zum Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ des BMBF veran- kert, in dessen Rahmen das Forschungsvorhaben ProSense gefördert wird. Industrie 4.0, auch als vierte industrielle Revolution diskutiert, steht für die durchgehende intelligente Vernetzung von Werkzeugen, Maschinen und Transportsystemen durch Informationstechnologien in der Fertigung als Vision einer digitalen Fabrik, die höchste Wandlungsfähigkeit und Flexibilität aufweist [7]. Das Ziel des Forschungsvorhabens ProSense liegt in der Entwicklung einer hochauflösenden, adaptiven Produktionssteuerung auf Basis kybernetischer Produktionssysteme und intelligenter Sensorik. Durch hochauflösende Datenbereitstellung und -visualisierung sollen Entscheider optimal bei Steuerungsprozessen unterstützt werden. Das Konsortium des Forschungsprojekts er- weitert Lösungen für die Kernaufgaben der Bereiche Massendatenerfassung und -ver- arbeitung, Selbstoptimierende Feinplanung und Mensch-Maschine-Interaktion. Das er- stellte Gesamtsystem wird im Anschluss in der Demonstrationsfabrik des Campus-Clusters Logistik und bei Anwendungspartnern des Konsortiums installiert und validiert. Massendatenerfassung Gemeinsam mit dem Projektpartner SICK AG werden tragfähige Konzepte für die Erfassung von hochauflösenden Messdaten mittels intelligenter Sensorik erstellt. Zu diesem Zweck werden zu- nächst funktionale Sensorbausteine und -module definiert, die durch integrierte Datenverarbeitung in der Lage sind, registrierte Messwerte zu validieren, zu aggregieren und teilweise bereits als relevante Prozessgrößen zur Verfügung zu stellen. Intelligente Sensorik generiert Sensorereignisse, die an eine hochauflösende Produktionssteuerung übermit- telt werden. Die dafür notwendige Erfassung der Zustände von Produktionslogistik und -steuerung sind ausschließlich mittels innovativer Sensoren möglich. So verfügen die Konzepte zur Erfassung vonMessdaten beispielsweise über RFID-Lesegeräte und Laserscanner. Die RFID-Technologie ermöglicht die Identifikation von Produktionsmaterial oder Ladungsträgern, die ihrerseits mit kostengünstigen RFID-Tags ausgestattet werden. Laserscanner- Sensoren ermöglichen die hochgenaue Ortung FIR-Forschungsprojekte Projekttitel ProSense Projekt-/ Forschungsträger BMBF, PTKA Förderkennzeichen 02PJ2490 Projektpartner Werkzeugmaschinen- labor WZL an der RWTH Aachen; Lehrstuhl und Institut für Arbeits- wissenschaft (IAW) der RWTH Aachen; Fachhochschule Aachen; MSR Technologies GmbH; Ortlinghaus-Werke GmbH; Ergoneers GmbH; SICK AG; PSIPENTA Software Systems GmbH; Etagis GmbH; VDMA – Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V.; DIN – Deutsches Institut für Normung e. V. Ansprechpartner Dipl.-Ing. Sebastian Kropp Internet www.prosense.info