Fertigung: Offene Softwarearchitektur für Automatisierungssysteme

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Im Projekt AutoPnP hat Festo mit Festo Didactic und fortiss eine offene Software-Architektur für Automatisierungssysteme entwickelt: In der industriellen Fertigung gibt es einen zunehmenden Trend zu personalisierten Produkten und immer kürzeren Produktlebenszyklen. Flexible und wandelbare Fertigungsanlagen sind deshalb ein wichtiges Element in der Produktion der Zukunft. Voraussetzung dafür sind Komponenten, die sich intelligent und selbstständig vernetzen und konfigurieren. Im Forschungsprojekt AutoPnP hat Festo zusammen mit Festo Didactic und fortiss eine offene Software-Architektur für Automatisierungssysteme entwickelt, die eine solch einfache Vernetzung möglich macht. Auf der Automatica in München werden die Forschungsergebnisse vom 3. bis zum 6. Juni 2014 anhand einer Demonstrationsanlage präsentiert.

Die sogenannte Plug & Produce-Fähigkeit von Komponenten ist eine der Visionen in Bezug auf Industrie 4.0. „Das Prinzip gleicht dem einer USB-Schnittstelle am Computer, über die sich angeschlossene Geräte direkt beim Hauptrechner anmelden und mit diesem kommunizieren“, erklärt Bernd Kärcher, Leiter Research Mechatronic Components bei Festo. „Genauso sollen sich in der Fabrik der Zukunft auch einzelne Komponenten selbst in der Produktionsanlage anmelden.“ Doch die Vision geht noch einen Schritt weiter: Angestrebt wird eine dezentrale Intelligenz des Systems. Das bedeutet, dass die Komponenten Steuerungsfunktionen des Leitrechners selbst übernehmen sollen.

Adaptives Produktionssystem

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Projekt „AutoPnP – Plug&Play für Automatisierungssysteme“ hatte zum Ziel, eine Produktionsanlage zu entwickeln, die durch standardisierte Teilsysteme und eine ebenfalls standardisierte Softwarearchitektur schnell an neue Bedingungen angepasst werden kann. Zusammen mit Festo Didactic und fortiss entwickelte Festo einen Ansatz, der es dank Plug & Produce erheblich vereinfacht, Komponenten einer Produktionsanlage auf Stationsebene in Betrieb zu nehmen. Er greift damit wesentliche Fragestellungen aus dem Themengebiet Industrie 4.0 auf.

Die entwickelte Lösung erlaubt es, Stationen in einer Produktionsanlage beliebig zu kombinieren. Sie melden sich mit Informationen zu ihren Fähigkeiten und ihrem Materialfluss bei einem übergelagerten Produktionsplanungs- und -steuerungssystem an. Dieses erstellt einen zum Anlagenlayout passenden Produktionsplan, mit dem der jeweilige Fertigungsauftrag flexibel ausgeführt werden kann. Mit den Ergebnissen von AutoPnP lässt sich insbesondere der Aufwand für die Konfiguration und Programmierung von Steuerungen verringern. Unterschiedliche Produkte lassen sich mit nur minimalem Stillstand einplanen und herstellen.

Demonstrationsanlage auf Automatica

Im Rahmen des Projekts erstellten das Forschungsinstitut fortiss und Festo Didactic das Konzept und erste Prototypen Plug & Play-fähiger Module für das Modulare Produktionssystem (MPS) und bauten daraus eine Demonstrationsanlage auf. Sie wird auf der Automatica am Stand A5-530 im Rahmen der Präsentation der Projektergebnisse gezeigt. Die Anlage besteht aus unterschiedlichen Bearbeitungsstationen sowie der mobilen Roboterplattform Robotino als flexibles Transportsystem. „Mit der Demonstrationsanlage zeigen wir – ähnlich wie mit unseren Lernfabriken – am praktischen Beispiel, wie sich Rüstzeiten in der Produktion minimieren und die Wandlungsfähigkeit der Fabriken erhöhen lassen. Anwender erhalten so Anregungen, wie sie ähnliche Szenarien in Zukunft umsetzen können“, sagt Dr. Dirk Pensky, Produktmanager Festo Didactic.

Jede Station wurde mit einer eigenen Steuerung ausgestattet – teilweise von unterschiedlichen Herstellern. Die Stationen können nun beliebig in Anzahl und Layout kombiniert und bis zu 18 unterschiedliche Produkte und Varianten können gefertigt werden. Darüber hinaus sind die Anwender in der Lage, eigene Arbeitsstationen mit verschiedenen Modulen aufzubauen, um diese schnell und sicher an neue Rahmenbedingungen anzupassen.

AutoPnP

AutoPnP wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Zuge des AUTONOMIK-Programms gefördert. Konsortialpartner sind die Technische Universität Berlin/DAI-Labor, die fortiss GmbH, die Dussmann AG, die Festo AG & Co. KG, die Festo Didactic GmbH & Co. KG, das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und die Schunk GmbH.

Die sogenannte Plug & Produce-Fähigkeit von Komponenten ist eine der Visionen in Bezug auf Industrie 4.0. „Das Prinzip gleicht dem einer USB-Schnittstelle am Computer, über die sich angeschlossene Geräte direkt beim Hauptrechner anmelden und mit diesem kommunizieren“, erklärt Bernd Kärcher, Leiter Research Mechatronic Components bei Festo. „Genauso sollen sich in der Fabrik der Zukunft auch einzelne Komponenten selbst in der Produktionsanlage anmelden.“ Doch die Vision geht noch einen Schritt weiter: Angestrebt wird eine dezentrale Intelligenz des Systems. Das bedeutet, dass die Komponenten Steuerungsfunktionen des Leitrechners selbst übernehmen sollen.

Adaptives Produktionssystem

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Projekt „AutoPnP – Plug&Play für Automatisierungssysteme“ hatte zum Ziel, eine Produktionsanlage zu entwickeln, die durch standardisierte Teilsysteme und eine ebenfalls standardisierte Softwarearchitektur schnell an neue Bedingungen angepasst werden kann. Zusammen mit Festo Didactic und fortiss entwickelte Festo einen Ansatz, der es dank Plug & Produce erheblich vereinfacht, Komponenten einer Produktionsanlage auf Stationsebene in Betrieb zu nehmen. Er greift damit wesentliche Fragestellungen aus dem Themengebiet Industrie 4.0 auf.

Die entwickelte Lösung erlaubt es, Stationen in einer Produktionsanlage beliebig zu kombinieren. Sie melden sich mit Informationen zu ihren Fähigkeiten und ihrem Materialfluss bei einem übergelagerten Produktionsplanungs- und -steuerungssystem an. Dieses erstellt einen zum Anlagenlayout passenden Produktionsplan, mit dem der jeweilige Fertigungsauftrag flexibel ausgeführt werden kann. Mit den Ergebnissen von AutoPnP lässt sich insbesondere der Aufwand für die Konfiguration und Programmierung von Steuerungen verringern. Unterschiedliche Produkte lassen sich mit nur minimalem Stillstand einplanen und herstellen.

Demonstrationsanlage auf Automatica

Im Rahmen des Projekts erstellten das Forschungsinstitut fortiss und Festo Didactic das Konzept und erste Prototypen Plug & Play-fähiger Module für das Modulare Produktionssystem (MPS) und bauten daraus eine Demonstrationsanlage auf. Sie wird auf der Automatica am Stand A5-530 im Rahmen der Präsentation der Projektergebnisse gezeigt. Die Anlage besteht aus unterschiedlichen Bearbeitungsstationen sowie der mobilen Roboterplattform Robotino als flexibles Transportsystem. „Mit der Demonstrationsanlage zeigen wir – ähnlich wie mit unseren Lernfabriken – am praktischen Beispiel, wie sich Rüstzeiten in der Produktion minimieren und die Wandlungsfähigkeit der Fabriken erhöhen lassen. Anwender erhalten so Anregungen, wie sie ähnliche Szenarien in Zukunft umsetzen können“, sagt Dr. Dirk Pensky, Produktmanager Festo Didactic.

Jede Station wurde mit einer eigenen Steuerung ausgestattet – teilweise von unterschiedlichen Herstellern. Die Stationen können nun beliebig in Anzahl und Layout kombiniert und bis zu 18 unterschiedliche Produkte und Varianten können gefertigt werden. Darüber hinaus sind die Anwender in der Lage, eigene Arbeitsstationen mit verschiedenen Modulen aufzubauen, um diese schnell und sicher an neue Rahmenbedingungen anzupassen.

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