Integration von Industrie 4.0-Komponenten in der Produktion

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1 Integration von Industrie 4.0-n in der Produktion Normen für Industrie grundlegende Methoden und Konzepte 19. Februar 2015 BMWi Berlin Prof. Christian Diedrich Institut für Automation und Kommunikation e.v. Werner-Heisenberg-Str Magdeburg Tel WWW: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Tel

2 Der Platz des ifak in der deutschen Forschungslandschaft Das gemeinnützige Wissenschaftssystem Universitäten und Hochschulen Forschungsmittelstand... ifak Großforschungseinrichtungen 2

3 Geschäftsfelder des ifak IKT & Automation Digitale Produktionssysteme, Echtzeitkommunikation, Funk in der Automation, Geräteintegration, Geräte- und Systemtest Wasser & Energie Kanalnetze, Kläranlagen, Smart Grid, Biogas, Integrierte Planungswerkzeuge Dr. M. Riedl Messtechnik & Leistungselektronik Prozessmesstechnik, Akustische Sensoren, Applikationsspezifische Messsysteme, Kontaktlose Energie- und Datenübertragung, Signalanalyse und -verarbeitung Dr. J. Alex Verkehr & Assistenz Intelligente Verkehrssysteme, Qualitätssicherung und Test, Car2X-Kommunikation, personalisierte Informationsdienste, e-health und Telemedizin Prof. J. Auge Dr. J. Krause 3

4 Was wird dargestellt? Welche Gegenstände können I40 n werden? Wie sind die Gegenstände charakterisiert? Woraus besteht eine I40? Wie ordnet sich eine I40-Komonente in ein CPS- Produktionssystem ein? Was sind beispielhafte Anwendungsfälle? Welche Normen sind potentiell daran beteiligt? 4

5 n der Produktion Physische Gegenstände o Spanner o Ventilinsel o Ventil o El. Stellantrieb o Roboterzelle o Chemische Fabrik o Leitsystem 5

6 n der Produktion Informationstechnische Gegenstände Roboterzellen Layout Plan R&I Fließbild Elektroplan PLT-Stellenblatt 6

7 Industrie 4.0 n Charakterisiert durch [GMA 7.21 und ZVEI I40 AG2] Graduierung des Bekanntheitsgrades als Typ beschrieben Graduierung der Kommunikationsfähigkeit virtuell repräsentiert fachliche Funktionalität Quelle: M. Hoffmeister, Festo 7

8 Gegenstände sind in Verwaltungsschalen eingebettet (aktueller Diskussionsstand) Quelle: M. Hoffmeister, Festo 8

9 Einordnung von I40-n in die CPS-Architektur Anwendungs-System (Algorithmen der Anwendungen IT-Systeme) Operation Management Workflow z.b. IEC Unternehmensmodell Asset Management Dienste Verwaltungsschale Ressource Manger Ressource Manger Ressource Manger Ressource Manger Ressource Manger Ressource Manger Gegenstand der Betrachtung Enterprise Site Area Process cell Unit Equipment module Control module I40- I40- I40- I40- I40- I40-9

10 Einordnung von Anwendungsszenarien horizontal Aufgaben werden über Anlagen hinweg verlagert oder initiiert horizontale Integration Verwaltungsschale stellen Kontext bereit MES/ERP MES/ERP Voraussetzung semantisch eindeutige Informationen OS/ES OS/ES Feldbus Feldbus 10

11 Anwendungsbeispiel Vernetzte Produktion (Abschlussbericht des AK Industrie 4.0, April 2013 Use case 4) Anwendungssystem Workflow Änderung der Prozesskette (horizontale Integration) Meldung fehlerhaftes Werkstücks Ausschleusen aus Produktionslinie und Transport Konfiguration und Parametrierung der Nacharbeitsstation Offene Kommunikationssysteme + Quality of Service (QoS) + Dienstplattform Verwaltungsschale Qualitätsüberwachung erkennt Fehler systemweite eindeutige Semantik Merkmale&Profil systemweite eindeutige Semantik Merkmale&Profil Gegenstand der Betrachtung Bearbeitungsstation I40- Neuer Transportauftrag Transporteinheit I40- Neuer Auftrag und Parameter an die Nacharbeitsstation systemweite eindeutige Semantik Merkmale&Profil Nacharbeitsstation I40-11

12 Einordnung von Anwendungsszenarien Vertikal Für Aufgaben der Wertschöpfungskette werden Hierarchieebenen übersprungen Verwaltungsschale stellt Kontext bereit Voraussetzung semantisch eindeutige Informationen MES/ERP OS/ES Vertikale Integration Feldbus 12

13 Anwendungsbeispiel Intelligente Instanhaltung (Abschlussbericht des AK Industrie 4.0, April 2013 Use case 3) Anwendungssystem Workflow Gerätetausch angefordert Parametersatz bereitstellen Geräteparameter bereitstellen Verwaltungsschale Nutzungsvorrat geht zu Ende systemweite eindeutige Semantik Merkmale&Profi Parametrierungs werkzeug systemweite eindeutige Semantik Merkmale&Profi Gegenstand der Betrachtung Automatisierungs gerät I40- Automatisierungs gerät I40-13

14 Integration der I40-n in die Produktion benötigt Standards MES/ERP Aufgaben Dispositive Betrieb ERP MES-IEC und Batch-IEC Produktionssteuerung, Qualitätsmgt., Asset Management,...) Zugang zu den I40 n auf der Basis von standardisierten Modellen Verwaltungsschalen können auf vielfältige Standards und deren Modelle zurückgreifen IEC Modelle (MES) OPC UA (IEC 62541) AutomationML (IEC 62714) Profile, Merkmale (IEC 61987, IEC IEC 62390, EDD, FDT, IEC Modell Modell (Batch) FDI, Feldgerätemodell AT System Operativer Betrieb OS/ES Fieldbus PNIO Operativer Datenaustausch (enge Kopplung) 14

15 Herzlichen Dank Christian Diedrich Institut für Automation und Kommunikation e.v. Werner-Heisenberg-Str Magdeburg Tel WWW: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Tel

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