Anlagenentwicklung, optimiert durch Assistenzsysteme

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Forscher im Centrum Industrial IT (CIIT) haben eine Software entwickelt, die durch standardisierte Verfahren bereits in der Planung von Produktionsanlagen ansetzen kann. Das Ergebnis der Arbeiten sind unter anderem kürzere Entwicklungsphasen.
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Für Lemgoer Forscher im CENTRUM INDUSTRIAL IT (CIIT) sind Assistenzsysteme der Schlüssel, um die steigende Komplexität in industriellen Produktionsanlagen zu reduzieren. Sie entwickelten eine Software, die durch standardisierte Verfahren bereits in der Planung von Produktionsanlagen ansetzen kann. Das Ergebnis dreijähriger Forschungsarbeiten sind kürzere Entwicklungsphasen für effizientere Anlagen mittels planungsunterstützender Assistenzsysteme. Der Bund förderte das Projekt mit insgesamt 1,2 Millionen Euro.

Die Planung und der Entwurf moderner Automationslösungen stellen heute in der Industrie eine große Herausforderung dar. Neue Ansätze in der Automatisierungstechnik und neue Anforderungen aus der Produktion überfordern die Automatisierer und führen oft zu teuren und nicht wartbaren Lösungen. Als Lösung entwickelten die Lemgoer Wissenschaftler am Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule OWL dazu im Forschungsprojekt „EfA“ ein Assistenzsystem, das den automatischen Entwurf solcher Automationslösungen unterstützt. Diese Software formalisiert in einem ersten Schritt die Anforderungen an die Lösung. Auf Basis dieser Lösung werden dann automatisch Lösungsvarianten generiert und dem Benutzer vorgeschlagen.„Im Forschungsprojekt EfA sind wir die zentralen Herausforderungen der Automatisierungstechnik angegangen: kürzere Entwurfsphasen, effizientere Anlagen und Einsatz von computergestützten Assistenzsystemen“, erläutert Projektleiter Professor Oliver Niggemann, Vorstand am inIT. Der Projektname EfA steht für „Entwurfsmethoden für Automatisierungssysteme mit Modellintegration und automatischer Variantenbewertung“.

„Anhand industrieller Anwendungsbeispiele von unseren Projektpartnern aus der Industrie wurden drei Jahre lang Entwicklungen im Projekt kontinuierlich auf deren Praxistauglichkeit getestet“, so erklärt Niggemann das Vorgehen. „Dabei entstand ein neues, ganzheitliches Entwurfsverfahren für Automatisierungs-systeme und dessen Implementierung in einem Assistenzsystem.“ Hierdurch ergeben sich verschiedene Vorteile für den Benutzer: Automationslösungen werden firmeneinheitlich geplant, Kosten bei der Planung, Inbetriebnahme und Umbauten von Produktionsanlagen werden gespart, Fehler und aufwändige Änderungen werden vermieden und es entsteht automatisch eine Dokumentation der Automationslösungen, so Niggemann.
Die Lemgoer Forscher setzten im Projekt auf deklarative Lösungsansätze: Das Expertenwissen über Automatisierungssysteme wird einmalig vom Experten in einem Assistenzsystem angelegt. Das Assistenzsystem realisiert die Anwendung dieses Wissens selbsttätig. Für den Anwender entfällt so die explizite Modellierung des Automatisierungssystems: Er beschreibt nur noch das „Was“ (seine Anforderungen), das „Wie“ (Lösungsbildung) erfolgt automatisch. Ändern sich die Anforderungen, muss lediglich die deklarative Beschreibung angepasst werden. Der entsprechende Lösungsweg wird automatisch angepasst oder neu erstellt. Dadurch wird die Entwurfsphase verkürzt und die Effizienz durch eine teilweise Automation des Entwurfsprozesses erhöht.

Durch wiederverwendbare Anforderungsbausteine unterstützt das Assistenzsystem so den Anwender beim schnellen Erstellen eines konsistenten Anforderungsmodells und ermöglicht zugleich den automatischen Entwurf alternativer Automatisierungssysteme auf Basis dieses Modells. Der Entwurf umfasst die Netzwerktopologie und alle dafür erforderlichen Geräte.„Über diesen innovativen Ansatz mit intelligenten Planungstools bzw. Assistenzsystemen, kann das Expertenwissen nun allen am Entwicklungsprozess beteiligten Mitarbeitern zur Verfügung stehen – vom Applikationsingenieur über den Vertrieb bis zum Kunden. Dies reduziert auch zeitaufwändige Absprachen mit den Experten“, sagt Niggemann über den Mehrwert dieser Lösung. „Damit entsteht für Komponentenhersteller und Anlagenbauer eine neue Möglichkeit, Wissen ihrer Experten strukturiert digital zu verwalten und automatisch zur Erstellung erster Entwürfe anzuwenden.“

 

Bild: Zum Projektabschluss trafen sich noch einmal alle Projektpartner im CENTRUM INDUSTRIAL IT (CIIT), um die gemeinsam erreichten Ergebnisse zu besprechen.

Bildquelle: Institut für industrielle Informationstechnik (inIT)

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