Interoperabilität in der Automatisierung

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1 Interoperabilität in der Automatisierung Miriam Schleipen

2 Gliederung 1. Begriffe und Motivation 2. MES als Informationsdrehscheibe in der Architektur der industriellen Automatisierung 1. Datenformat für die Interoperabilität 2. Vertikale Interoperabilität 3. Horizontale Interoperabilität 4. Interoperabilität entlang des Lebenszyklus 5. Mensch-Maschine-Schnittstelle für interoperable MES 3. Zusammenfassung und Ausblick

3 1. Definition produktionsnahe IT-Systeme (Quelle: Betriebshütte, VDI 5600 Blatt 1) Unternehmensleitebene Arbeitsplatzrechner Terminal Server Arbeitsplatzrechner ERP-Systeme, Management- Informationssysteme Kopplung Fertigungsleitebene PC Leitrechner Server PC Manufacturing Execution Systeme Kopplung Zellenebene Zellenrechner Zellenrechner ÜST Leitrechner Prozessführungssysteme Kopplung Fertigungsebene Steuerung Steuerung Steuerung Datenerfassung Automatisierungstechnik

4 1. Leitsystem spezieller Vertreter von MES MES Produktionsnah operierende Fertigungsmanagementsysteme mit direkter Anbindung an die Automatisierung Ermöglichen Überwachung und Steuerung der Produktion in Echtzeit Als IT-System umgesetzt Prominenter Vertreter von MES: Leit- und Wartensysteme MES-Projektierung/-Engineering : Systemkonfiguration als Hauptaufgabe von IT-Systemen in der Produktion Hauptsächlich manuell Unter Zeitdruck Fehleranfällig Kostenintensiv ProVis. Production Suite

5 1. Motivation Heute Ziele Ständige Veränderung und Weiterentwicklung Veränderte Markt- und Kundenbedürfnisse Steigende Variantenvielfalt Technologiewechsel Heterogene Toollandschaft Lebensdauer Produkt < Lebensdauer Produktionsanlage Brüche in der Toolkette und Papieraustausch Steigende Komplexität Schnellere Auftragsabwicklung Kostensenkung/Kostendruck Qualitätssteigerung Flexibilitätssteigerung Application Subgroup Tools (Examples) CAD CATIA v4, v5 Autocad UGS SolidWorks PTC ProEngineer MicroStation Blender 3d Max Maya Simulation Material Flow Simulation Simple++/e-MPlant Witness Quest ALB (Automatic Line Builder) Delmia Robot Simulation Cosimir IGrip D5 Catia v5 Robotics Robcad Process Simulation FEM Ansys Electrical Simulation PSPICE Electronics Workbench Multisim Office Text Processing MS Word OpenOffice Spreadsheet Analysis MS Excel OpenOffice Presentation MS Powerpoint OpenOffice Databases Access Oracle MS Sql Communication Project Management MS Project MindManager Product Data Management (PDM) Product Lifecycle Management (PLM) Enterprise Resource Planning (ERP) UGS TeamCenter Dassault Smartteam Dassault Enovia e-mplaner Delmia E5 DPE SAP R3 Oracle Peoplesoft MS Navision

6 1. Motivation - Kostenverteilung Investitionskostenstruktur Automatisierungs- und Steuerungstechnik in der Automobilindustrie am Beispiel Rohbau (Quelle: Daimler AG, 2007)

7 4. Leitbild zum plug-and-work von Produktionsanlagen EIN W Neue Anlage erkannt!

8 2. MES als Informationsdrehscheibe in der Architektur der industriellen Automatisierung [Kegel, 2010]

9 2.1 Datenformat für die Interoperabilität AutomationML Extended concepts: Facet, Group, Port, Product-Process-Resource CAEX IEC Top level format Plant topology information Plants Cells Components Attributes Interfaces Relations References Object A AutomationML Engineering data Object A 1 Object A 2 Object A n COLLADA Geometry Kinematics PLCopen XML Behaviour Sequencing Init Step 1 End Further XML Standard format Further aspects of engineering information

10 2.1 Datenformat für die Interoperabilität Benutzer-Assistenz für den durchgängigen Datenaustausch

11 2.1 Datenformat für die Interoperabilität Modell-/Modellierungsqualität Konformität zu AutomationML

12 2.2 Vertikale Interoperabilität Plug&work Automatisches Leitsystem-Engineering Anbindung der Steuerungsebene durch Ambient Intelligence Über die physikalische Kommunikation hinaus OPC-UA

13 2.3 Horizontale Interoperabilität Schnittstellendefinition und implementierung (mit Ontologien) Anwendung [VDI5600-Blatt3] Datenbeschreibung, jedes TN sortiert nach MES-Aufgaben und Wirkrichtung Ontologien mit Klassen, Attributen, Kommentaren, unstrukturiert Strukturierte Ontologien, Grundstruktur einheitlich Einheitliche Ontologie, bedarf Nachbearbeitung und Diskussion im Ausschuss

14 2.3 Horizontale Interoperabilität MES-Ontologie Prozess: Produktionsprozess inklusive Teilprozesse Bsp.: Prozessparameter, der Prozessablauf, Prozessplanung, etc. ProductionSchedule in der ISA95 Ressourcen: Produzierende Ressourcen, Entitäten für die Produktion Bsp.: Anlage, Roboter, Maschine, Zustand, Vorrichtungen, mögliche Meldungen, etc. Equipment in der ISA95 Zeitsynchronisation: Zeitabgleich des MES mit der der Maschine Bsp.: Zeitsynchronisierung mit der SPS

15 2.3 Horizontale Interoperabilität MES-Ontologie Beschreibung Ergebnisse Vorgaben Einzelwert Kurve

16 2.3 Horizontale Interoperabilität Mapping

17 2.4 Interoperabilität entlang des Lebenszyklus ProVis- OPC- Client Leittechnik (ProVis. Boxed ) Prozess - visualisierung (ProVis.Visu ) OPC Digitaler Fabrikbetrieb [VDI4499-2] Virtuelle Leittechnik- Inbetriebnahme Leitrechner OPC-Server SPS Anlage real real oder virtuell real oder virtuell OPC SPS/ Logik Ethernet MPI/OPC SPS- OPC- Server 3D- Visualisierung Anlage 3D- Visualisierung Anlage OPC

18 2.5 Mensch-Maschine-Schnittstelle für interoperable MES Interaktion im Engineering Umgebung für Multi-User-Engineering DigET Digitaler Engineering-Tisch AutomationML Labormuster Digitaler Karten-/Lagetisch 3D-Resultat, Simulation, Details Hallenlayout Fertigungsfeinplanung Leittechnik- Engineering Dachdatenmodell <AutomationML/>

19 2.5 Mensch-Maschine-Schnittstelle für interoperable MES Interaktion im Betrieb Geeignete Benutzerschnittstellen für die Erstellung von Prozessführungsbildern IDA Picasso goes Automation

20 3. Zusammenfassung und Ausblick Komplexes Problem mit verschiedene Ebenen Interoperabilität nicht mit einer einzigen Methode abzudecken Begleitende Standardisierung Eine Idee kann nur gedeihen, wenn sich ihr Umfeld für sie begeistert! WISARA Lab

21 Danke für die Aufmerksamkeit! Wir freuen uns auf Ihren Besuch der Demonstratoren!!!

22 Impressum Hannovermesse Halle 17 E58 Interoperabilität in der Automatisierung Karlsruhe, März 2011 Miriam Schleipen Themenfeldleiterin Engineering & Interoperabilität Geschäftsfeld Leitsysteme Fraunhofer IOSB Tel.: Fax:

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