Bei der Einführung neuer Produkte müssen bestehende Produktionssysteme erweitert oder verändert werden. Von neuen Produkten leiten sich neue Fertigungsprozesse ab, welche entweder manuell oder durch Anlagentechnik umgesetzt werden. Diese Anlagentechnik (Ressourcen) steht also in direkter Verbindung mit Änderungen an Produkt und Prozess. Der Anlagenlebenszyklus enthält eine Vielzahl von einzelnen datenverarbeitenden Prozessen in verschiedenen Ingenieursdisziplinen, viele davon Entwurfsprozesse. Jede dieser Disziplinen arbeitet bereits mit digitalen Modellen. Die einzelnen Schritte bauen aufeinander auf und jede Disziplin konsumiert Informationen aus dem vorhergehenden Prozess. Die Übernahme dieser Informationen findet aktuell meist manuell statt, was zu einem sehr hohen zeitlichen Aufwand, sowie zu einem erhöhten Fehleraufkommen führt. Dies gilt auch für das gesamte Ecosystem, in dem z. B. Komponentenhersteller die relevanten Informationen des eigenen Engineerings extrahieren und diese der gesamten Wertschöpfungskette wieder zur Verfügung stellen. Die aktuelle Transformationsgeschwindigkeit in der Automobilindustrie lässt aber lange Projektlaufzeiten sowie negative Qualitätseinflüsse nicht mehr zu. Deshalb ist es notwendig Änderungen zeitnah allen Beteiligten am Prozess zur Verfügung zu stellen und ein gemeinsames "Bild” über einen effizienten Austausch der Informationen zu ermöglichen. Hauptzielstellung der OvGU im Rahmen des DIAMOND-KPDM Projektes ist die Entwicklung und Anwendungsdemonstration eines Vorgehens zur anwendungsfallspezifischen Erstellung und Nutzung eines Systems von aufeinander abgestimmten domänenspezifischen und domänenübergreifenden Datenmodellen, dem sogenannten Common Data Modell, das einen effizienten und effektiven Entwurf von Produktionssystemen durch eine effiziente und effektive Transformation, Integration und Selektion von Entwurfsdaten ermöglicht.

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Im Entwurf von Produktionssystemen entstehen eine Vielzahl von Informationen, die für die optimale Nutzung der Produktionssysteme relevant sind, jedoch heute aus Gründen der notwendigen Informationsaufbereitung und -weitergabe keine Verwendung finden. Diesem Problem soll sich das Projekt annehmen. Auf Basis einer engineeringprozessübergreifenden Informationsmodellierung und einer passenden Gestaltung von Anlagenkomponenten entsteht eine Methode zur gemeinsamen Gewinnung, Aufbereitung und Analyse von Engineering- und Laufzeitdaten und deren beispielhafte Anwendung in mehreren Anwendungsfällen.

Fördergeber

• FFG Österreich über das Austrian Center for Digital Production (CDP)

Kooperationen

• Technische Universität Wien
• Volkswagen

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Ziel des Projektes ist die Identifikation von Möglichkeiten zur systematischen Automatisierung der Auftragsbearbeitung in einem mittelständischen Stahlbaubetrieb im Bereich des Sondermaschinenbaus. Dabei soll auf Basis der Produkt-Prozess-Ressource-Modellierungsmethode sowie unter Anwendung des international standardisierten Speicherformats AutomationML untersucht werden, wie die automatisierte schrittweise Erstellung sowie Ausführung von Vertriebsdokumenten und Fertigungsplänen auf Basis einer Detailkonstruktion erfolgen kann. Dabei sollen zum einen alle für ein mittelständisches Unternehmen wichtigen Faktoren hinsichtlich ökonomischer, qualitativer, personalseitiger und technologischer Faktoren berücksichtigt und zum anderen eine einfache Anwendbarkeit durch das Führungspersonal ermöglicht werden.

Zur Validierung der identifizierten Automatisierungsmöglichkeiten soll ein Softwareprototyp entstehen, mit dem das Partnerunternehmen die entwickelten Vorgehensweisen und Datenmodelle hinsichtlich ihrer praktischen Anwendbarkeit überprüfen kann.

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Das Projekt AutomationML wurde am 1.1.2006 gestartet. Im Rahmen des Entwurfs- und Implementierungsprozesses von Produktionssystemen werden in den verschiedenen Prozessphasen verschiedenste Entwurfswerkzeuge verwendet, die jeweils spezifischen Zwecken dienen. Dies beginnt mit dem Entwurf der zu fertigenden Produkte mittels CAD Werkzeugen, geht über den Entwurf des Fertigungsprozesses z.B. mittels Materialflusssimulationswerkzeugen bis zur Implementierung von Steuerungscode für SPS oder Robotersteuerungen mit entsprechenden herstellerspezifischen Werkzeugen. Durch die Werkzeugfülle und die Fülle der von ihnen unterstützten unterschiedlichen Schnittstellen kommt es jedoch an den Übergängen zwischen den einzelnen Phasen des Entwurfs- und Implementierungsprozesses zu Systembrüchen und Informationsverlusten, die einen bedeutenden Einfluss auf die Laufzeit und die Kosten des Entwurfs- und Implementierungsprozesses besitzen. Um dieses Problem zu minimieren, hat sich das AutomationML Projekt die Entwicklung eines umfassend nutzbaren Austauschformates für alle im Entwurfs- und Implementierungsprozess relevante Daten und dessen internationale Standardisierung zum Ziel gesetzt. Dieses Austauschformat soll die Interoperabilität verschiedenster Werkzeuge entlang des Entwurfs- und Implementierungsprozesses gewährleisten. Schwerpunkte der Arbeiten des IAF im AutomationML-Projekt sind die Untersuchung und Entwicklung der Teile des Austauschformates, die im Rahmen des Entwurfs von Steuerungssystemen notwendig sind.

Kooperationen:

• AutomationML e.V.

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Das Projekt EtherNet/IP Konformitäts-Test-Labor wurde 1.1.2008 gestartet. EtherNet/IP ist eines der meist genutzten Ethernet basierten Industrieprotokolle. Es wurde von der Open Device Vendor Association (ODVA) entwickelt und wird von dieser gepflegt. Auf Grund der rasch wachsenden Nachfrage nach EtherNet/IP Produkten hat die ODVA das Center Verteilte Systeme (CVS) am IAF der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg beauftragt, das erste europäische Konformitäts-Test-Labor für EtherNet/IP-Produkte zu errichten und zu betreiben. Im Rahmen dieses Konformitäts-Test-Labors werden - ausschließlichen im Auftrag der ODVA - Geräte für den industriellen Einsatz auf ihre Konformität zum EtherNet/IP Protokoll getestet. Auf der Basis der gesammelten Erfahrung bei der Anwendung Ethernet basierter Technologie entwickelt das CVS weit reichende Wissensbestände zur Unterstützung industrieller Anwender bei der Umsetzung von industriellen Kommunikationssystemen.

Kooperationen

• ODVA, Inc.

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Ziel des Projektes ist die Erforschung des Verhaltens biegeschlaffer Teile beim roboterbasierten Griff-in-die-Kiste (rGiK). RGiK Applikationen für steife Bauteile, insbesondere Metallteile, sind in der Forschung realisiert und befinden sich in der Automobilindustrie in der beginnenden Anwendung. Sie basieren auf der sicheren Erkennung der Lageposition der zu handhabenden Werkstücke, die dann ein exaktes Greifen ermöglicht. Dabei spielt die feste Form des zu handhabenden Bauteils eine bedeutende Rolle, die ein Patternmatching zur Positionserkennung ermöglicht.

Biegeschlaffe Bauteile besitzen diese Stabilitätseigenschaften nicht. Ihre Positionserkennung kann nicht durch ein einfaches Patternmatching erfolgen. Im Rahmen des Forschungsprojektes wird evaluiert, wie die Erkennungs- und Handling-Systeme gesteuert werden müssen, um einen rGiK für biegeschlaffe Teile zu ermöglichen und an welchen Stellen aktuelle hardware- und softwaretechnische Grenzen gesetzt sind, die weitere Forschungsarbeiten motivieren können.

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In vielen Bereichen der industriellen Produktion finden auch heute noch Montagevorgänge manuell statt. Hier ist insbesondere geringqualifiziertes Personal tätig, dessen Vergütung nur unwesentlich über dem Mindestlohn liegt. Infolge der Zunahme des Onlinehandels, der allgemeinen Entwicklung der Alterspyramide und der allgemein steigenden Qualifizierung von Personal nimmt die Anzahl der für manuelle Montage verfügbaren Arbeitskräfte ab.

Ziel des Projektes ist es, an praktischen Beispielen Strategien für klein- und mittelständische Unternehmen zum Umgang mit diesem Personalproblem zu entwickeln. Dabei liegt der Fokus auf Methoden zur Analyse der Automatisierbarkeit von manuellen Montageschritten auf Basis von low-cost Systemen, die einen zeitnahen ROI aus den gesparten Personalkosten ermöglichen.

Kooperationspartner: BETOMAX® systems GmbH & Co. KG

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Entwurfsprozesse für Produktionssysteme sind durch Ingenieursleistungen charakterisiert, an denen unterschiedlichste Ingenieursdisziplinen mit für diese spezialisierten Entwurfswerkzeugen beteiligt sind und in deren Rahmen unterschiedlichste Entwurfsergebnisse zwischen diesen Entwurfswerkzeugen konsistent ausgetauscht werden müssen. Bisher sind für diesen Informationsaustausch unterschiedliche Technologien entstanden, die verschiedene Anforderungen des Datenaustausches zum Beispiel hinsichtlich Informationsstrukturierung, Informationssicherheit und Informationskonsistenz erfüllen können.

Ziel des Projektes ist es, einige dieser Technologien in einem gemeinsamen Szenario zusammen zu führen und anwendenden Unternehmen zu ermöglichen, ihre Entwurfsprozesse schrittweise an die Nutzung dieser Technologiemenge anzupassen. Besondere Bedeutung wird dabei das international standardisierte Datenaustauschformt AutomationML (nach IEC 62714) besitzen.

Fördergeber

• Österreichischer Bund

Kooperationen

• Technische Universität Wien
• SMS Group
• STIWA Group

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Ziel des Projektes ist es eine Konzeption und eine prototypische Umsetzung eines simulativen Analysesystems für die Bewertung der Erreichbarkeit einer Zielpunktmenge für "Griff in die Kiste"-Applikationen im Karosseriebau der Automobilfertigung. Dabei soll die Frage: Kann ein Roboter eine Liste von Punkten kollisionsfrei erreichen? beantwortet werden.

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Ein grundlegender Anspruch von Industrie 4.0 ist die Integration zukunftsweisender digitaler Technologien in industriellen Anwendungen mit dem Ziel, Effizienz und Qualität der entsprechenden Anwendungen signifikant zu verbessern. Dabei wird die Nutzung von heute bzw. in naher Zukunft verfügbaren Technologien in flexiblen Wertschöpfungsnetzen fokussiert. Für Effizienzsteigerungen ist es notwendig, sowohl die verschiedenen, im Lebenszyklus von Produktionssystemen involvierten Parteien - über Produkt- und Produktionssystemplaner bis zum Anlagenfahrer - datentechnisch zu vernetzen als auch die realen Produkte und Produktionsressourcen durch ein digitales Abbild zu überlagern. Damit werden Szenarien wie ein Treffen von frühzeitigen Aussagen über die Machbarkeit, Herstellungskosten und Fertigungskapazitäten für Produkte oder die autonome Adaptation von Produktionsressourcen möglich.

Das Ziel ist die Entwicklung einer Plattform, die es einem Verbund von Entwurfswerkzeugen, die nicht über ein gemeinsames Datenbanksystem synchronisiert sind, ermöglicht, über Planungsobjekte miteinander zu kommunizieren. Es soll eine entsprechende Plattform auf der Grundlage des Datenaustauschformates AutomationML entwickelt werden, die kooperatives, unternehmensübergreifendes Engineering ermöglicht. Auf dieser Plattform sollen Dienste, die den objektorientierten Datenaustausch unterstützen, sowohl für den Austausch von Planungsdaten als auch für Einbindung und Auswertung von Laufzeitdaten bereitgestellt werden.

Projektpartner

• INPRO Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH (Konsortialführung)
• FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie
• Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
• ABB Asea Brown Boveri Ltd
• logi.cals automation solutions & services GmbH

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Das Projekt AutomationML wurde am 1.1.2006 gestartet. Im Rahmen des Entwurfs- und Implementierungsprozesses von Produktionssystemen werden in den verschiedenen Prozessphasen verschiedenste Entwurfswerkzeuge verwendet, die jeweils spezifischen Zwecken dienen. Dies beginnt mit dem Entwurf der zu fertigenden Produkte mittels CAD Werkzeugen, geht über den Entwurf des Fertigungsprozesses z.B. mittels Materialflusssimulationswerkzeugen bis zur Implementierung von Steuerungscode für SPS oder Robotersteuerungen mit entsprechenden herstellerspezifischen Werkzeugen. Durch die Werkzeugfülle und die Fülle der von ihnen unterstützten unterschiedlichen Schnittstellen kommt es jedoch an den Übergängen zwischen den einzelnen Phasen des Entwurfs- und Implementierungsprozesses zu Systembrüchen und Informationsverlusten, die einen bedeutenden Einfluss auf die Laufzeit und die Kosten des Entwurfs- und Implementierungsprozesses besitzen. Um dieses Problem zu minimieren, hat sich das AutomationML Projekt die Entwicklung eines umfassend nutzbaren Austauschformates für alle im Entwurfs- und Implementierungsprozess relevante Daten und dessen internationale Standardisierung zum Ziel gesetzt. Dieses Austauschformat soll die Interoperabilität verschiedenster Werkzeuge entlang des Entwurfs- und Implementierungsprozesses gewährleisten. Schwerpunkte der Arbeiten des IAF im AutomationML-Projekt sind die Untersuchung und Entwicklung der Teile des Austauschformates, die im Rahmen des Entwurfs von Steuerungssystemen notwendig sind.
Kooperationen: AutomationML e.V.
www.automationml.org

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Das Projekt EtherNet/IP Konformitäts-Test-Labor wurde 1.1.2008 gestartet. EtherNet/IP ist eines der meist genutzten Ethernet basierten Industrieprotokolle. Es wurde von der Open Device Vendor Association (ODVA) entwickelt und wird von dieser gepflegt. Auf Grund der rasch wachsenden Nachfrage nach EtherNet/IP Produkten hat die ODVA das Center Verteilte Systeme (CVS) am IAF der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg beauftragt, das erste europäische Konformitäts-Test-Labor für EtherNet/IP-Produkte zu errichten und zu betreiben. Im Rahmen dieses Konformitäts-Test-Labors werden - ausschließlichen im Auftrag der ODVA - Geräte für den industriellen Einsatz auf ihre Konformität zum EtherNet/IP Protokoll getestet. Auf der Basis der gesammelten Erfahrung bei der Anwendung Ethernet basierter Technologie entwickelt das CVS weit reichende Wissensbestände zur Unterstützung industrieller Anwender bei der Umsetzung von industriellen Kommunikationssystemen. 
Kooperationen: ODVA, Inc.
www.iaf-bg.ovgu.de/odva_tsp

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Die Dissertation geht der  Frage nach, wie agentenbasierte verteilte Steuerungssysteme die anwachsende Komplexität der Steuerung produzierender Systeme und ihre steigende Modularisierung und Vernetzung adäquat abbilden können. Dabei soll eine Methode gesucht werden, mit deren Hilfe schrittweise modulare Steuerungssysteme für modulare Produktionssysteme auf Agentenbasis entworfen, implementiert und integriert werden können.

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In der immer komplexer werdenden Produktion immer komplexer werdender Produkte bilden die Identifikation von Abhängigkeiten zwischen Produktionsprozessen und Produkteigenschaften (bzw. Produktdesign) und deren Verwendung zur Steuerung der Produktionsprozesse eine wachsende Herausforderung. 
Ziel der Forschung ist es,  Vorgehensweisen und Anwendungswissen bereitzustellen, mit deren Hilfe zum einen eine integrierte Betrachtung von Produkt und Produktionsprozess im Entwurf von Produktionssystemen ermöglicht und zum anderen der Entwurf von anpassbaren Steuerungsstrukturen für Produktionssysteme möglich wird. Damit sollen eine Verkürzung der Time-to-Market der Produkte sowie eine verbesserte Effizienz der Produktion und eine erhöhte Qualität der Produkte erreicht werden.
Kooperationsparnter:
Siemens AG

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Die Promotion untersuchte die Frage, wie eine Migrationsstrategie aussehen muss, mit deren Hilfe ein bestehendes Steuerungssystem schrittweise in ein Industrie 4.0 orientiertes Steuerungssystem überführt werden kann. Es wurde ein auf dem Systems Engineering basierendes Vorgehen entwickelt, das in jedem Entwicklungsschritt das betreffende Produktionssystem analysiert und, mit Blick auf eine langfristige Entwicklungsstrategie, optimiert, ohne dabei den kurzfristigen Nutzen derartige Systemveränderungen unberücksichtigt zu lassen.

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Die Dissertation beschäftigt sich mit dem Problem der Wiederverwendung von Engineering Informationen im Rahmen des Anlagenentwurfs von Fertigungssystemen, insbesondere im Bereich der Konzeptionierung und Realisierung in der Automobilindustrie. Das Thema zielt dabei auf eine neuartige Methode der Identifikation, Nutzung und Dokumentation wiederverwendbarer Einheiten im Rahmen des Karosseriebauentwurfs der Automobilindustrie. Es wurde eine Methodik zur Wiederverwendung zur Entwurfszwecken im Rahmen des Lebenszyklus desselben Produktionssystems als auch eine Methodik zur Lebenszyklus übergreifenden Wiederverwendung entwickelt, deren Anwendbarkeit an mehreren Bespielen nachgewiesen wurde.

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Das Projekt EtherNet/IP Konformitäts-Test-Labor wurde 1.1.2008 gestartet. EtherNet/IP ist eines der meist genutzten Ethernet basierten Industrieprotokolle. Es wurde von der Open Device Vendor Association (ODVA) entwickelt und wird von dieser gepflegt. Auf Grund der rasch wachsenden Nachfrage nach EtherNet/IP Produkten hat die ODVA das Center Verteilte Systeme (CVS) am IAF der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg beauftragt, das erste europäische Konformitäts-Test-Labor für EtherNet/IP-Produkte zu errichten und zu betreiben. Im Rahmen dieses Konformitäts-Test-Labors werden - ausschließlichen im Auftrag der ODVA - Geräte für den industriellen Einsatz auf ihre Konformität zum EtherNet/IP Protokoll getestet. Auf der Basis der gesammelten Erfahrung bei der Anwendung Ethernet basierter Technologie entwickelt das CVS weit reichende Wissensbestände zur Unterstützung industrieller Anwender bei der Umsetzung von industriellen Kommunikationssystemen.  
www.iaf-bg.ovgu.de/odva_tsp

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Die Promotion beschäftigt sich mit der Anwendung von Multiagentensystemen zur Umsetzung von Industrie 4.0 Stukturen und der damit möglichen Erhöhung der Flexibilität von Produktionssystemen. Im Ergebnis entstand eine generische Architektur, mit deren Hilfe bestehende Steuerungssysteme in Richtung Industrie 4.0 mit geringem Aufwand weiterentwickelt werden können.

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Die Dissertation beschäftigt sich mit Methoden und Werkzeugen zur Planung und Umsetzung der internationalen Verteilung von Engineeringaufwendungen für den Entwurf und die Realisierung technischer Systeme und validiert diese Methoden an Beispielen vorrangig aus dem Bereich des Engineerings von großtechnischen Anlagen der Energieerzeugung und -verteilung. Im Ergebnis der Promotion entstehen damit Einstiegspunkte in die kontrollierte Umsetzung und Überwachung von Internationalisierungsvorhaben im Engineering technischer Systeme.

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Die Promotion betrachtet das Ende des Lebenszyklus von Produktionssystemen insbesondere den Anlagenrückbau. Dabei wird die Forschungsfrage untersucht, wie ein Rückbauplanungsprozess auf Basis einer durchgängigen Modellierung von Produktionssystemen und ihren Komponenten aussehen kann und welche Informationen mit Bezug zu einer Industrie 4.0 Komponente im Verlauf des Lebens eines Produktionssystems gesammelt werden sollten, um einen optimalen Rückbau und eine optimale Rückgewinnung dieser Komponenten zu ermöglichen. Im Ergebnis entstand eine auf AutomationML aufbauende Methodik, die die notwendigen Planungsdaten verfügbar macht und für eine optimierte Rückbauplanung anwendet.

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Hauptziele des Verbundvorhabens "AutomationML - Teil 4 als Sprache der Steuerungstechnik für Industrie 4.0" sind die Unterstützung der nationalen und internationalen Normung des steuerungstechnisch relevanten Teiles des AutomationML-Datenformates sowie die Verbreitung der Ergebnisse der Normung zum Zweck der maximalen Nutzung der inhärenten Potenziale. Dazu werden im industriellen Umfeld Anforderungen an den Datenaustausch aufgenommen und gemeinsam mit unterschiedlichen Nutzerorganisationen in Lösungen übertragen.

finanziert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, (Förderprogramm: Transfer von Forschungs- und Entwicklungsergebnissen (FuE) durch Normung und Standardisierung)

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Die Promotion beschäftigt sich mit der Nutzung von AutomationML im Umfeld der Simulation von Logistiksystemen. Es wurde eine Methodik entwickelt, um mit Hilfe von AutomationML Informationen, die zur Beschreibung des physikalischen Verhaltens von Logistiksystemen notwendig sind, zu transportieren. Zum anderen wurde Prototypen für Werkzeugschnittstellen implementiert, die dieses Datenformat aufgreifen und den Informationstransport in Werkzeugketten realisieren.

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Die Promotion beschäftigt sich mit der Anwendung von Multiagentensystemen zur Umsetzung von Industrie 4.0 Stukturen und der damit möglichen Erhöhung der Flexibilität von Produktionssystemen. Im Ergebnis entstand eine generische Architektur, mit deren Hilfe bestehende Steuerungssysteme in Richtung Industrie 4.0 mit geringem Aufwand weiterentwickelt werden können.

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Der Tätigkeitsbereich des Projektvorhabens erstreckt sich im Problemfeld der Kommunikation in industriellen Anlagen. Angestrebt ist die Entwicklung eines neuartigen Vorgehensmodells und notwendiger Werkzeuge, um die protokoll- und architekturübergreifende Planung, Konfiguration und Dokumentation von beliebigen industriellen Kommunikationsnetzwerken zu unterstützen bzw. ermöglichen. Insbesondere klein- und mittelständische Unternehmen werden in die Lage versetzt der hohen Individualisierung der Art- und Ausprägungen von Technologien in den Anwendungsfällen ihrer Kunden zu begegnen. Dazu werden Vorgehensweisen und Datenmodelle für den Entwurf industrieller Kommunikationsstrukturen analysiert, eine Methodik für die Verknüpfung und konsistente Nutzung darin enthaltener Daten entwickelt, geeignete bestehende sowie eigens implementierte Komponenten zu einem Werkzeug integriert und dessen Anwendbarkeit evaluiert.

GecKo-FA:Das Teilprojekt GecKo-FA fokussiert sich auf den Anwendungsbereich Fabrikautomationssysteme und strebt an, die Installations- und Inbetriebnahmedauer des Kommunikationssystems um 20 % zu senken, dazu die Fehlerquote einzuschränken und dessen Dokumentation zu verbessern. (DEHOF)
GecKo-CB:Das Teilprojekt GecKo-CB fokussiert sich auf die Entwicklung und Ausführung von Modellen für Kommunikationssysteme in neutralen Formaten, die sie für die Gecko-Teilprojekte qualifiziert aber darüber hinaus für beliebige Anwendungen universal einsetzbar machen. (OvGU)
GecKo-PV:Das Teilprojekt GecKo-PV fokussiert sich auf den Anwendungsbereich der Energieerzeugungssysteme im Photovoltaikbereich. Es strebt an den Entwurfsprozess für PV Systeme durch standardisierte Vorgehensweisen und bibliotheksbasiertes Entwerfen stark zu verkürzen. (iPLON)

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In der industriellen Praxis treffen derzeit unterschiedliche technologische, ökonomische, rechtliche und soziale Strömungen aufeinander, die zu einem veränderten Umgang von entwerfenden und nutzenden Ingenieuren mit Produktionssystemen geführt haben bzw. derzeit führen.

Ein technologisch und ökonomisch motivierter Trend sind wachsende Anforderungen an die Flexibilität und Adaptierbarkeit von Produktionssystemen, die es nutzenden Ingenieuren ermöglichen, eine größere Produktpalette in veränderlichen Ausbringungsmengen zu produzieren. Dieser Trend wirkt auf die ökonomische Bedeutung einzelner Phasen des Lebenszyklus von Produktionssystemen und dessen ökonomische Gesamtsamtbilanz ein.
Die Verbesserung von Entwurfsprozessen ist ein wichtiger, sich daraus motivierender Trend, der insbesondere auf die Verringerung der Erstellungskosten von Produktionssystemen zielt. Darauf reagierend haben unterschiedlichste Forschungs-, Entwicklungs- und Standardisierungsanstrengungen des Versuch unternommen, Methoden für eine effiziente Gestaltung des Entwurfsprozesses von Produktionssystemen bzw. zu Bewertung der Effizienz des aktuellen Standes dieser Prozesse zu entwickeln.
Ein besonders prominentes Ergebnis dieser Anstrengungen ist die VDI Richtlinienreihe 3695 - Engineering von Anlagen - Evaluieren und Optimieren des Engineerings. Im Rahmen dieser Richtlinie werden mögliche Zielzustände für Entwurfsorganisationen (Unternehmen, Unternehmensteile oder kooperierende Unternehmen, die einen gemeinsamen Entwurfsprozess ausführen) definiert und Kriterien für deren Erreichung beschrieben. Auf Basis dieser Richtlinie sowie weiterer am Institut für Arbeitswissenschaft, Fabrikautomatisierung und Fabrikbetrieb (IAF) entwickelter Analysemethoden wie der 4D Analysemethode ist es möglich, Potentiale, die einzelne Unternehmen für die effektivere Gestaltung ihrer Arbeit im Rahmen von Entwurfsprozessen besitzen, zu identifizieren und auf dieser Basis Handlungsempfehlungen zu generieren.
Ziel dieses Projektes ist es in Kooperation mit der österreichischen logi.cals GmbH und dem Christian Doppler Labor Software Engineering Integration für flexible Automatisierungssysteme der TU Wien  Konzepte und Unterlagen für entsprechende Beratungsprojekte nach VDI 3695 zur Verbesserung der systematischen Wiederverwendung im Engineering automatisierter Anlagen und Systeme insbesondere vor dem Hintergrund der Entwicklung von Steuerungsapplikationen zu entwickeln bzw. zu erstellen. Aufgabe der Beratungsprojekte soll es dabei sein, einen auf Basis einer Zustandsanalyse eines betrachteten Unternehmens und der in ihm ausgeführten Entwurfsprozesse konkrete Maßnahmen zu identifizieren, die eine effektivere Gestaltung von Entwurfsprozessen von ermöglichen.

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Das Projekt AutomationML wurde am 1.1.2006 gestartet. Im Rahmen des Entwurfs- und Implementierungsprozesses von Produktionssystemen werden in den verschiedenen Prozessphasen verschiedenste Entwurfswerkzeuge verwendet, die jeweils spezifischen Zwecken dienen. Dies beginnt mit dem Entwurf der zu fertigenden Produkte mittels CAD Werkzeugen, geht über den Entwurf des Fertigungsprozesses z.B. mittels Materialflusssimulationswerkzeugen bis zur Implementierung von Steuerungscode für SPS oder Robotersteuerungen mit entsprechenden herstellerspezifischen Werkzeugen. Durch die Werkzeugfülle und die Fülle der von ihnen unterstützten unterschiedlichen Schnittstellen kommt es jedoch an den Übergängen zwischen den einzelnen Phasen des Entwurfs- und Implementierungsprozesses zu Systembrüchen und Informationsverlusten, die einen bedeutenden Einfluss auf die Laufzeit und die Kosten des Entwurfs- und Implementierungsprozesses besitzen. Um dieses Problem zu minimieren, hat sich das AutomationML Projekt die Entwicklung eines umfassend nutzbaren Austauschformates für alle im Entwurfs- und Implementierungsprozess relevante Daten und dessen internationale Standardisierung zum Ziel gesetzt. Dieses Austauschformat soll die Interoperabilität verschiedenster Werkzeuge entlang des Entwurfs- und Implementierungsprozesses gewährleisten. Schwerpunkte der Arbeiten des IAF im AutomationML-Projekt sind die Untersuchung und Entwicklung der Teile des Austauschformates, die im Rahmen des Entwurfs von Steuerungssystemen notwendig sind.
www.automationml.org

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Eine spezielle Herausforderung beim Entwurf von Produktionssystemen ist die methodische Durchgängigkeit des Engineerings über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage und deren Begleitung durch Modelle und Engineeringtools. Der durchgängige Einsatz von modellbasierten Verfahren und mechatronischen Sichtweisen bietet - neben den strategischen und prozessbezogenen Maßnahmen - den wesentlichen Hebel aus technischer Sicht zur Optimierung des Engineerings industrieller Anlagen. In der Kooperation mit Industriepartnern werden im Umfeld des modellbasierten Engineerings von Industrieanlagen praxisnahe Konzepte und Methoden für das modellbasierte Engineering von automatisierungstechnischen Lösungen erarbeitet und evaluiert.

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Der Fokus des Projektes liegt dabei auf der effizienten Gestaltung von Entwurfsprozessen von Produktionssystemen und der in ihnen enthaltenen Steuerungssysteme sowie dessen Einfluss auf Entwurfswerkzeuge.
Dabei sollen eine Untersuchung der Anforderungen an moderne Entwurfswerkzeuge für die Entwicklung von Steuerungsapplikationen im Rahmen des Entwurfsprozesses von Produktionssystemen, die Vorbereitung, Ausführung und Auswertung einer Online-Umfrage zum Themengebiet sowie die Entwicklung von Empfehlungen zur Entwicklungsprozessverbesserung im Bereich Programmiersysteme erfolgen.

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Das Projektvorhaben ist im Bereich der Entwurfsprozesse und Entwurfswerkzeuge für Produktionssysteme und hier im Bereich der virtuellen Inbetriebnahme im Rahmen der digitalen Fabrik tätig. Es hat zum Ziel ein neuartiges Werkzeug für die virtuelle Inbetriebnahme von Produktionssystemen in verschiedenen Phasen ihres Entwurfsprozesses zu schaffen. Zu diesem Zweck soll das Projektvorhaben ein Informationsmodell zur Integration von Visualisierungs- und Verhaltensbeschreibungsinformationen, eine Visualisierungsmethodik, eine Verhaltenssimulationsmethodik und ein Nutzungsvorgehensmodell entwickeln und auf der Basis bestehender Werkzeuge prototypisch umsetzen. Das entstehende Werkzeug ermöglicht es insbesondere KMU ihre spezifischen Werkzeuge breiter und effizienter im Entwurfsprozess für Produktionssysteme anzuwenden und ihre spezifischen Fähigkeiten zur Marktpositionsverbesserung im Vergleich zu anderen Werkzeugen geltend zu machen. Im Bereich der virtuellen Inbetriebnahme ermöglichen die Ergebnisse des Projektvorhabens den Projektpartnern die Erlangung technologischer Führungspositionen.

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EtherNet/IP ist eines der meist genutzten Ethernet basierten Industrieprotokolle. Es wurde von der Open Device Vendor Association (ODVA) entwickelt und wird von dieser gepflegt. Auf Grund der rasch wachsenden Nachfrage nach EtherNet/IP Produkten hat die ODVA das Center Verteilte Systeme (CVS) am IAF der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg beauftragt, das erste europäische Konformitäts-Test-Labor für EtherNet/IP-Produkte zu errichten und zu betreiben. Im Rahmen dieses Konformitäts-Test-Labors werden - ausschließlichen im Auftrag der ODVA - Geräte für den industriellen Einsatz auf ihre Konformität zum EtherNet/IP Protokoll getestet. Auf der Basis der gesammelten Erfahrung bei der Anwendung Ethernet basierter Technologie entwickelt das CVS weit reichende Wissensbestände zur Unterstützung industrieller Anwender bei der Umsetzung von industriellen Kommunikationssystemen.  
www.iaf-bg.ovgu.de/odva_tsp

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Ziele des MONA Projektes sind die Entwicklung einer neuartigen Überwachungs- und Diagnosetechnologie für industrielle, Ethernet-basierte Kommunikationssysteme sowie die Entwicklung eines wissensbasierten verteilten Analysevorgehens für industrielle Kommunikationssysteme, das eine umfassende Analyse des Kommunikationssystems und seine Einbettung in ein industrielles Steuerungssystem auf verschiedenen Wissens- und Anwendungsebenen ermöglicht. Im Ergebnis des Projektes sollen Werkzeuge und Vorgehensmethoden entstehen, mit deren Hilfe industrielle Ethernet-basierte Kommunikationssysteme im Rahmen von Inbetriebnahme, Nutzung und Wartung in einfacher Weise analysiert werden können.

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Der Entwurfsprozess für industrielle Produktionssysteme steht vor Herausforderungen, die durch kürzere Entwurfszeiten und höhere Flexibilität von Produktionssystemen gekennzeichnet sind. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen wird derzeit ein auf mechatronischen Denkweisen beruhender und von Softwarewerkzeugen unterstützter Entwurfsprozess für Produktionssysteme entwickelt, in dessen Rahmen mechatronische Einheiten genutzt werden. Wesentliche Voraussetzung für diesen mechatronischen Entwurfsprozess ist eine bezüglich des Datenaustausches durchgängige Werkzeugkette, die die verlustfreie Weitergabe von Entwurfsergebnissen über den Entwurfsprozess ermöglicht.

Ziele dieses Projektes sind die Entwicklung eines Datenaustauschformates auf der Basis existierender Standards. Mit diesem soll es möglich sein, alle im mechatronischen Entwurfsprozess relevanten Daten abzubilden. Weiterhin wird eine Interface-Engine entwickelt, mit der Werkzeuge ihre Entwurfsdaten in das Datenaustauschformat transformieren bzw. aus diesem gewinnen können. Im Rahmen des Projektes erfolgt eine prototypische Implementierung der Interface-Engine zur Kopplung der Werkzeuge taraVRbuilder und taraVRcontrol.

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Security und Administration in Industrial Ethernet e.V. (SecIE) ist ein Industrieverein, der sich zum Ziel gesetzt hat, die Standardisierung im Bereich der IT-Security und Administration in der Automatisierungstechnik voranzutreiben. Zu diesem Zweck entwickelt der SecIE technische Empfehlungen in den Bereichen Grundlagen für Anwender und Systemadministratoren, Anpassung von Officelösungen an industrielle Anwendungen und - umgekehrt - Securitykonzepte und einheitliche Schnittstellen. Zudem stellt er Wissen über Risiken, Unterschiede zu herkömmlichen Konzepten der IT-Security und mögliche technische Lösungen bereit.
Im Rahmen des SecIE arbeitet das CVS insbesondere im Bereich der Erstellung allgemeiner Empfehlungen mit. Dabei liegt der Focus auf der Interoperabilität von Geräten und der Beschreibung von Anwendungsfällen von Industriekommunikation mit datensicherheitsrelevanten Einflüssen. Zudem unterstützt das CVS den SecIE bei der administrativen Tätigkeit.
www.secie.org

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Im Rahmen des Entwurfs- und Implementierungsprozesses von Produktionssystemen werden in den verschiedenen Prozessphasen verschiedenste Entwurfswerkzeuge verwendet, die jeweils spezifischen Zwecken dienen. Dies beginnt mit dem Entwurf der zu fertigenden Produkte mittels CAD Werkzeugen, geht über den Entwurf des Fertigungsprozesses z.B. mittels Materialflusssimulationswerkzeugen bis zur Implementierung von Steuerungscode für SPS oder Robotersteuerungen mit entsprechenden herstellerspezifischen Werkzeugen. Durch die Werkzeugfülle und die Fülle der von ihnen unterstützten unterschiedlichen Schnittstellen kommt es jedoch an den Übergängen zwischen den einzelnen Phasen des Entwurfs- und Implementierungsprozesses zu Systembrüchen und Informationsverlusten, die einen bedeutenden Einfluss auf die Laufzeit und die Kosten des Entwurfs- und Implementierungsprozesses besitzen. Um dieses Problem zu minimieren hat sich das AutomationML Projekt die Entwicklung eines umfassend nutzbaren Austauschformates für alle im Entwurfs- und Implementierungsprozess relevanten Daten und dessen internationale Standardisierung zum Ziel gesetzt. Dieses Austauschformat soll die Interoperabilität verschiedenster Werkzeuge entlang des Entwurfs- und Implementierungsprozesses gewährleisten.Schwerpunkte der Arbeiten des IAF im AutomationML Projekt ist die Untersuchung und Entwicklung der Teile des Austauschformates, die im Rahmen des Entwurfs von Steuerungssystemen notwendig sind.
www.automationml.org

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Vor dem Hintergrund der verstärkten Forderungen nach Flexibilität und schneller Anpassbarkeit sowie nach verstärkter unternehmensübergreifender Kooperation in der Fertigung und auf der Basis des erfolgreichen EU-Forschungsprojektes PABADIS wird das Projekt PABADIS"PROMISE die Idee der verteilten Steuerungen zu einer innovativen Architektur interagierender Ressourcen- und Produktsteuerungen weiterentwickeln. Unter dem neuen Paradigma "Der Produktionsauftrag ist die Steuerungsapplikation", das auf einer innovativen Steuerungs- und Vernetzungsarchitektur über alle drei Steuerungsebenen aufbaut, wird PABADIS"PROMISE eine neuartige Steuerungsarchitektur entwickeln, die den zukünftigen Anforderungen an Fertigungssysteme gerecht wird. Die angestrebten Ergebnisse des PABADIS"PROMISE-Projektes umfassen eine neue innovative Steuerungsarchitektur auf der Basis verteilter Intelligenz, eine neuartige Ontologie für Fertigungssysteme, eine erste einbettbare Echtzeitagentenplattform für Steuerungen, eine neue Generation von RFID-Geräten und Tags, eine neue Generation von Feldsteuerungssystemen und neue Bausteine für eine neue Generation von Warenwirtschaftssystemen.

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Ziel von AgentAut war die Schaffung einer durchgängigen Methodik für verteilte Steuerungssysteme unter Einschluss von Auftrags- und Prozesssteuerungen. Dazu sollte AgentAut die Bestandteile der existierenden Architekturtypen für verteilte Steuerungssysteme, Agenten und Funktionsblöcke zu einer in sich konsistenten Architektur mit zugehöriger Entwurfsmethodik kombinieren. Ausgangspunkt der Arbeiten im AgentAut Projekt war eine umfassende Untersuchung der Anwendbarkeit von Agenten- sowie von Funktionsblocksystemen sowie verschiedene Methoden zum Entwurf verteilter Steuerungssysteme auf den verschiedenen Ebenen der Automatisierungspyramide. Unter Nutzung dieser beiden Ausgangspunkte wurden zwei parallele Untersuchungswege verfolgt. Im Rahmen des ersten Untersuchungsweges wurde mit der GAIA-UML Modellform und der auf ihr aufbauenden Modellierungsmethodik ein Vorgehen entwickelt, das den Anforderungen der Steuerungstechnik umfassend gerecht wird. Im Ergebnis entstanden eine Modellform und eine Modellierungsmethode, mit denen der Prozess des Treffens von Steuerungsentscheidungen im Rahmen eines verteilten Steuerungssystems, die Verteilungsaspekte von Informationen und Entscheidungsbefugnissen sowie das interne Verhalten einzelner Bausteine eines verteilten Steuerungssystems unabhängig von ihrer späteren Implementierung durch Agenten oder Funktionsblocksysteme beschrieben werden können. Im Rahmen des zweiten Untersuchungsweges wurde die Kombinierbarkeit von Agentensystemen und Funktionsblocksystemen untersucht und zwei Methodiken zur Integration von Funktionsblocksystemen in Agentensysteme entwickelt. Die erste Möglichkeit der Integration zielt auf die strengen Echtzeitanforderungen der Feldsteuerungssysteme. Hier wurde eine Laufzeitumgebung für Funktionsblocksysteme gemäß der IEC 61499 auf der Basis der Echtzeit - Java - Laufzeitumgebung Jamaika geschaffen und mit dem Jade Agentensystem über eine spezielle Schnittstellenstruktur verbunden.

Die zweite Möglichkeit der Integration zielt auf zu steuernde Systeme mit geringeren Echtzeitanforderungen. Hier wurde eine Laufzeitumgebung für Funktionsblocksysteme gemäß der IEC 61499 direkt in das Jade Agentensystem integriert.

Mit beiden Systemen steht erstmalig eine flexible und an die Anforderungen der verschiedenen Ebenen der Automatisierungspyramide anpassbare Kombination von Funktionsblocksystemen und Agentensystemen zur Verfügung.

Aufbauend auf den beiden Untersuchungswegen wurde ein Softwarewerkzeug begonnen, das zur Implementierung von Steuerungssystemen unter Nutzung der GAIA-UML Modellform und Methodologie genutzt werden kann. Es ermöglicht die Modellierung des Systemverhaltens mittels Rollenmodellen und die Implementierung mittels Agenten, Funktionsblocksystemen und Kombinationen von diesen.

Die GAIA-UML Modellform und Methodologie wurde im Rahmen des PABADIS"PROMISE Projektes erstmalig zur Spezifikation der PABADIS"PROMISE Steuerungsarchitektur erfolgreich genutzt.

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Die Zielsetzung des Projektes JAKOBI beinhaltet die Entwicklung neuartiger Steuerungsgeräte auf Basis der Sprache Java, die eine plattformunabhängige Applikationserstellung, Plug-and-Play Mechanismen, Web Based Management Funktionalitäten und die Anwendung in verteilten Steuerungssystemen unterstützen. Dazu soll ein in sich konsistentes Paket aus Hardware, Java Virtual Machine, Laufzeitumgebung und Applikationsbausteinen zur Gewährleistung einer weitreichenden Flexibilität von Steuerungen und Applikationen entwickelt werden. Wesentliche Bausteine bilden dabei das Design und Spezifikation eines Frameworks von Basisbausteinen zur Applikationserstellung, Mechanismen zum flexiblen, einfachen und nutzerfreundlichen Gerätemanagement sowie das Aufzeigen eines Migrationspfades zwischen heutiger Industriesteuerungs-Technik und der neuen, objektorientierten Industriesteuerung.

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Im Rahmen dieses Projektes wird für die IAONA (Industrial Automation Open Networking Alliance) das nunmehr dritte Handbuch zum Thema Industrial Ethernet im IAF erstellt. Das Handbuch, das in englischer Sprache erscheint, ist mittlerweile in über 50 Ländern der Erde verteilt wurden. Das Handbuch gibt dem Anwender einen umfassenden und praxisorientierten Überblick über den Stand der Technik im Bereich Industrial Ethernet. Neben den technischen Grundlagen des Ethernet vermittelt das Dokument unter anderem Wissen der Themenbereiche Verkabelung, Security, Safety, Echtzeit und Wireless. Zudem werden alle 10 in der Normung der IEC befindlichen Ethernet-Protokolle vorgestellt.

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Ziel des Projektes ist die Darstellung des Standes der Technik und der Forschung in den Bereichen "Funktionales Engineering" und "Software-Engineering mit Ethernet in der Automatisierungstechnik", die dann vom Fraunhofer ISIE in Form von sogenannten Wissensbausteinen für die Wissensdatenbank "www.software-kompetenz.de" zur Verfügung gestellt werden. Schwerpunkte der Arbeit sind vor allem die Bereiche: Verteilte Intelligenz in der Automation, modernste Kommunikationstechnologien (Ethernet-Technologie u.a.), modernste Programmiertechnologien, modernste Steuerungshardware sowie neuartige Steuerungsentwurfsmethodiken.

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Teilprojekt III: Agenten und Web based ManagementThema des Projektes MODYMA ist die modulare Entwicklung von hochdynamischen, hochpräzisen spanenden Werkzeugmaschinen, welche die folgenden innovativen Ideen in sich vereinen:

• Gewichtsreduktion der bewegten Teile durch Ausführung der Maschinenstruktur in Mineralguss
• Erhöhte Dynamik und Präzision der Maschine durch den Einsatz von Linearmotoren als Direktantriebe auf allen linearen Achsen
• -Wesentliche Verbesserung der Mensch-Maschine-Schnittstellen durch Integration von Steuerung und Programmiersystem sowie Web Based Management.

Erster wesentlicher Bestandteil des Projektes ist die Entwicklung eines agentenbasierten Produktionsmanagements von der Produkterstellung im CAD über die Steuerungsprogrammgenerierung in NC-Programmiergeräten bis zur Produktbearbeitung auf der CNC-Maschine. Zweiter wesentlicher Bestandteil ist die Entwicklung eines Systems für Web Based Management von CNC-Maschinen. In beiden Bestandteilen werden modernste IT-Technologien in das Umfeld der CNC-Steuerungstechnologie integriert und damit das Handling von CNC-Maschinen und die Interaktion von Mensch und Maschine vereinfacht.

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PABADIS - Plant Automation Based on Distributed Systems ist ein von der EU im Rahmen des IMS (Intelligent Manufacturing Systems) - Programm gefördertes internationales Forschungsprojekt, das sich der Fabrikautomatisierung auf Basis verteilter Systeme widmet. Mit Partnern aus Deutschland, Frankreich, Griechenland, Kanada, Österreich, der Schweiz und den USA wird in PABADIS ein umfassendes Konzept erarbeitet, welches es Endanwendern von Automatisierungstechnik ermöglichen wird, weitaus flexibler als bisher zu produzieren. Diese Flexibilität äußert sich in sowohl horizontaler als auch vertikaler Hinsicht.^aHierbei steht die horizontale Flexibilität für die Möglichkeit, Betriebsmittel nach dem plug-and-play-Prinzip ohne umfangreiche Parametrierungsarbeiten in das Netzwerk integrieren oder auch aus diesem entfernen zu können. Vertikal betrachtet soll insbesondere die Auftragssteuerung durch den Einsatz von mobilen Softwareagenten besser auf die Turbulenzen der globalisierten Märkte abgestimmt werden.^aHieraus wird deutlich, dass in PABADIS die gesamte Unternehmenspyramide vom PPS-System im Büro bis zur einzelnen Maschinensteuerung im Feld abgedeckt wird. Als "Enabling Technologies" kommen in diesem Projekt insbesondere solche Technologien zum Einsatz, wie sie auch im Internet bereits Standard geworden sind.^aAls Beispiele seien hier Java und die XML genannt. Auf diese Weise wird ein bedeutender Schritt zu einer technologischen Durchgängigkeit im gesamten Unternehmen getätigt, der auf lange Sicht bedeutende Kostenvorteile mit sich bringt.

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Die Entwicklung modularer und wiederverwendbarer Komponenten für Stückgutmaterialflusssysteme unter Berücksichtigung von Materialfluss, Informationsfluss und Leistungsübertragung zur Erreichung der Wandlungsfähigkeit bei Transportsystemen steht im Mittelpunkt des Forschungsprojektes. Um die aus organisatorischer Sicht bereits weitgehend erreichte Wandlungsfähigkeit von Produktionssystemen auch bei den Betriebsmitteln zu erreichen, soll ein vollständig modular aufgebautes Stückgut-Materialflusssystem konzipiert und prototypisch umgesetzt werden. Derart modular aufgebaute Komponenten werden es ermöglichen, sowohl von der Seite des physischen Materialtransports durch Profile "aus dem Baukasten", als auch von Seiten des Informationsflusses durch verteilte Systeme im Feldbereich wie auch durch Motoren mit integriertem Leistungsteil und einer auf dieses streng modular aufgebaute Konzept abgestimmten Software-, insbesondere Zielfindungsstratregie, Systeme zu realisieren, die vollständig ohne Schaltschrank auskommen und das Gebot der Wandlungsfähigkeit auch auf technischer Ebene umsetzen.

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