DIGITALE INTEROPERABILITÄT: PLUG & PRODUCE IN EINER CYBER-PHYSISCHEN FABRIK

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1 Hannover Messe (26. April 2016 Hannover, Deutschland) DIGITALE INTEROPERABILITÄT: PLUG & PRODUCE IN EINER CYBER-PHYSISCHEN FABRIK

2 AGENDA 1. Motivation & Herausforderung 2. Was heißt Interoperabilität in der Fabrik? 3. Industrie 4.0: Bedarfsorientierte Routenplanung 4. Interoperabilität in einer cyber-physischen Produktionsumgebung 5. Fragen zur Erreichung der Interoperabilität 6. Interoperabilität für den Anwendungsfall bedarfsorientierte innerbetriebliche Logistik BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument 7. Semantische Datenintegration für cyber-physische Produktionsumgebungen 8. Fragen und Antworten zur Erreichung der Interoperabilität 9. Live Demo 2

3 BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Motivation & Herausforderung IoT und Cyber-physische Systeme ermöglichen die Informatisierung der Produktion Informatisierung ermöglicht Informatisierung sowohl mehr bedeutet digitalisierte auch als auch detailliertere Informationen Zusammenarbeit über die Produktionsumgebung vieler heterogener Systeme! Steuerung und Planung kann schneller auf Störungen eingehen Interoperabilität Die Produktion und Logistik kann dezentraler agieren durch Autonome cyber-physische Systeme Cyber-physische Produkte Quelle: 3

4 Was heißt Interoperabilität in der Fabrik? BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Die Interoperabilität bedeutet auch die Zusammenarbeit vieler heterogener Systeme Die Interoperabilität ist notwendig um autonome cyber-physische Systeme in der Fabrik einsetzen zu können Die Interoperabilität zwischen Unternehmen ist von ATHENA Interoperability Framework definiert auf vier Ebenen: Daten/Information (für die Interoperabilität von Informationen), Services (für die flexible Ausführung und Bereitstellung von Services) Prozessen (für organisationsübergreifende Prozesse) Unternehmen (für unternehmensübergreifende Zusammenarbeit) Die Interoperabilität auf der Ebene der Daten/Informationen ist die Vorbedingung für die Erreichung der Interoperabilität auf den anderen Ebenen 4

5 BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Industrie 4.0: Bedarfsorientierte Routenplanung Wittenstein stellte von einer stündlichen zu einer bedarfsorientierten Materialversorgung um Meilensteine: Digitalisierung von Papier/Stift Erhöhte Frequenz in der Bedarfserfassung (1h zu 1min) Vollständige Nachvollziehbarkeit zu jeder Zeit Planung der Routenzugtouren mit Lewin TPS Unter dem Motto Die Lösungen sollen den Hallenboden erreichen war eine volle Integration erforderlich. Den dafür erforderlichen Aufwand hatten wir unterschätzt. Unser Webservice und der SAP PI mussten mehrfach angepasst werden, da neue Datenfelder hinzugefügt, oder Datenformate geändert wurden. Hoher Integrationsaufwand Zitate von Herrn Zimmerling, Geschäftsführer aio IT for Logistics GmbH TPS 5

6 BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Interoperabilität in einer cyber-physischen Produktionsumgebung Motivation Die Kommunikation zwischen cyberphysischen Systemen () und etablierten IT-Systemen, wie ERP oder PPS bildet die Grundlage für die flexible und anpassungsfähige Produktionsumgebung Die flexible und anpassungsfähige Produktionsumgebung wird durch den Austausch von Informationen zwischen allen Systemen erst ermöglicht Problem Verbreitung von unterschiedlichen Datenformaten erschwert die Interoperabilität Verbreitung von unterschiedlichen Terminologien und Standards erschwert die Interoperabilität PPS ERP = Interoperabilität in der Kommunikation 6

7 Fragen zur Erreichung der Interoperabilität BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Fragen aus der Perspektive eines Systems Welches System muss ich fragen für welche Information? Wie kann ich das andere System fragen? Wie kann ich die Sprache des anderen Systems verstehen? Woher weiß ich was seine Antwort bedeutet? Fragen aus der Perspektive einer Produktionsumgebung Wie kann ich die vielen Datenformate meiner Systeme unterstützen? Wie kann ich eine einheitliche Terminologie bereitstellen? Wie kann ich die Anpassbarkeit und Flexibilität in Zukunft garantieren? Nächster Auftrag? PPS Was ist ein Auftrag? Ich kenne F_Auftrag! ERP = Interoperabilität in der Kommunikation 7

8 BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Interoperabilität für den Anwendungsfall bedarfsorientierte innerbetriebliche Logistik Ansatz Problem Die bedarfsorientierte innerbetriebliche Logistik benötigt zu jedem Zeitpunkt die aktuellen Informationen Jedes IT-System erhält die selbe Schnittstelle Als Schnittstelle wird ein Webservice eingesetzt Die SAP PI vermittelt zwischen den Webservices Die Implementierung des Webservices steuert die Menge an Informationen, welche von einem System ausgetauscht werden. Ändert sich die Informationsmenge, muss die Implementierung der Webservices angepasst werden. Die Flexibilität und Anpassbarkeit von Produktionsumgebungen führt zu kontinuierlichen Implementierungstätigkeiten PPS WS WS WS SAP WS = Interoperabilität durch SAP PI = Webservice 8

9 BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Semantische Datenintegration für cyber-physische Produktionsumgebungen Ansatz Jedes IT-System erhält die selbe Schnittstelle Als Schnittstelle wird das Konzept des Wrappers eingesetzt Ein Wrapper ermöglicht den generischen Zugang zu einer Art von System (z.b. Datenbank) Eine Selbstbeschreibung des Systems vervollständigt den Wrapper und ermöglicht den Informationsaustausch zu einem System Die Selbstbeschreibung ist eine Konfiguration und beinhaltet keine Implementierungstätigkeiten Die Terminologie der Produktionsumgebung ist explizit durch die Selbstbeschreibungen gegeben PPS SAP = Interoperabilität durch Semantischen Mediator W = Wrapper W W W 9

10 Semantische Datenintegration (Funktionsweise)? W Anmelden für die Kommunikation Einheitliche Anfragesprache BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument PPS W Anmelden für die Kommunikation Semantischer Mediator = Abbildung Datensicht zu Informationssicht = Informationsmodell Verfügbare Terminologie Verfügbare Systeme W = Wrapper PPS 10

11 Fragen und Antworten zur Erreichung der Interoperabilität BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Perspektive eines Systems 1. Welches System muss ich fragen für welche Information? 2. Wie kann ich das andere System fragen? 3. Wie kann ich die Sprache des anderen Systems verstehen? 4. Woher weiß ich was seine Antwort bedeutet? Perspektive einer Produktionsumgebung 1. Wie kann ich die vielen Datenformate meiner Systeme unterstützen? 2. Wie kann ich eine einheitliche Terminologie bereitstellen? 3. Wie kann ich die Anpassbarkeit und Flexibilität garantieren? Antworten 1. Die Quelle der Information ist nicht mehr relevant 2. Über eine robuste Schnittstelle des Mediators 3. Der Mediator abstrahiert von den Sprachen 4. Die Terminologie ergibt sich aus den Selbstbeschreibungen Antworten 1. Die Wrapper ermöglichen das 2. Die einheitliche Terminologie ergibt sich aus der Selbstbeschreibungen 3. Anpassung bedeutet nur die Änderung der Selbstbeschreibung 11

12 BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument Live Demo 12

13 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Kontakt BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH at the University of Bremen fma@biba.uni-bremen.de BIBA Alle Rechte vorbehalten. Vertrauliches und geschütztes Dokument BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH an der Universität Bremen Postanschrift: Postfach P.O.B D Bremen / Germany Geschäftssitz: Hochschulring 20 D Bremen / Germany USt-ID: DE Amtsgericht Bremen HRB HB Tel: +49 (0) 421/ Fax: +49 (0) 421/ info@biba.uni-bremen.de Internet: Geschäftsführer: Prof. Dr.-Ing. K.-D. Thoben, O. Simon 13