Agentensysteme im Umfeld von Industrie 4.0
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- Robert Heidrich
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1 Universität Stuttgart Institut für Automatisierungs- und Softwaretechnik Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. P. Göhner ensysteme im Umfeld von Industrie 4.0 Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. P. Göhner GMA FA 7.21 Industrie 4.0 1
2 Gliederung Motivation: Ein Tag in Deutschland heute / morgen Kooperative Applikationsszenarios Realisierung von Cyber-Physical Systems Softwareagenten zur Kooperation Zusammenfassung 2
3 Ein Tag in Deutschland: heute Köln Logistik 15:00 16:00 18:00 19:00 12:00 11:30 11:00 Beladung Frankfurt a. M. Würzburg Nürnberg Fehler Stau LKW Stuttgart: Ausfall Neuer startet wird erreicht bei Auftrag in der Frankfurt. beladen. selben in Richtung Fahrer München. Energiekosten Produktionsanlage kommt gleicht informiert rein. München. Ladung Empfänger Produktion während in Komponenten München. Stuttgart mit der kann in wie aus in Ladungspapieren Weiterer gefunden. fortgesetzt Mittagszeit München. Stuttgart Verzug müssen steigen werden. der ab. Produktion. telefonisch. an. bestellt werden. Produktion gerät ins Stocken. Betrieb Stuttgart Fertigung München Instandhaltung Produktion 3
4 Ein Tag in Deutschland: morgen Köln Automatisierte Beladung Energieoptimierter Betrieb CPS LKW Fehler Neuer Stuttgart: Stau Ausfall Selbstdiagnose erreicht wird startet bei Auftrag in der Frankfurt. beladen. in München. Produktionsanlage kommt Selbständige Richtung energieoptimierter Automatische ergibt hohe rein. München. Produktion Erkennung Betrieb Meldung Wahrscheinlichkeit München. startet. an kann der direkt gefunden, Kooperation Ladung Entlastung Empfänger Automatische für Ausfall. beginnen. durch Meldung des von mit Stuttgart Nutzung Energienetzes München. Anpassung Vorbeugende Fehlerursache von und der RFID. zur an München Mittagszeit. Automatische Produktion Wartung Partneranlage. wird beginnt. zur Umstellung Kompensation geplant. der der Produktionsreihenfolge. Anlage. Selbstorganisierende Logistik CPS CPS Frankfurt a. M. CPS CPS Würzburg Stuttgart Nürnberg Flexible Fertigung CPS CPS 12:00 15:00 16:00 18:00 19:00 11:00 11:30 München Intelligente Instandhaltung Kooperierende Produktion 4
5 Gliederung Motivation: Ein Tag in Deutschland heute / morgen Kooperative Applikationsszenarios Realisierung von Cyber-Physical Systems Softwareagenten zur Kooperation Zusammenfassung 5
6 Kooperative Applikationsszenarios Szenario 1: Energieoptimierter Betrieb Ziele: Ressourcenproduktivität und effizienz steigern Reduktion von Energiespitzen Abschaltung in produktionsfreien Zeiten Entlastung der Umwelt Herausforderungen: Kooperation mit Produktionsleitsystem Abstimmung des Produktionsablaufs Kooperationspartner: Produktionsteilsysteme Produktionsleitsystem Kooperationsart: statisch 6
7 Kooperative Applikationsszenarios Szenario 2: Automatisierte Beladung Ziele: Selbstständige Erkennung von Ladung Abgleich mit Auftrag und Routenplanung Herausforderungen: Kooperation mit Verwaltungssystemen Erkennung unterschiedlicher Güter Kooperationspartner: Verwaltungssysteme LKW Ladung Kooperationsart: statisch 7
8 Kooperative Applikationsszenarios Szenario 3: Selbstorganisierende Logistik Ziele: Benachrichtigung bei Abweichungen vom Plan Verbesserung der Planung Herausforderungen: Kooperation mit Verwaltungssystemen Wechselnde Qualität der Netzwerkanbindung Kooperationspartner: Verwaltungssysteme LKW Produktionsanlagen Kooperationsart: dynamisch 8
9 Kooperative Applikationsszenarios Szenario 4: Flexible Fertigung Ziele: Flexible Produktion Selbstständige Reaktion auf auftretende Probleme Beachtung individueller Kundenwünsche Bessere Ausnutzung der Produktionsstätten Herausforderungen: Flexible Rekonfiguration von Produktionsanlagen Fähigkeitsbasierte Beschreibung der Produktionsschritte Kooperationspartner: Verwaltungssysteme Produktionsanlagen Kooperationsart: dynamisch 9
10 Kooperative Applikationsszenarios Szenario 5: Kooperierende Produktion Ziele: Erhöhte Flexibilität Individuelle Produktvarianten Bessere Ausnutzung der Produktionsstätten Herausforderungen: Flexible Rekonfiguration von Produktionsanlagen Abstimmung der Produktion Integration von individuellen Produktionsschritten Planung der Logistik Kooperationspartner: Produktionsanlagen Logistiksystem Kooperationsart: dynamisch 10
11 Kooperative Applikationsszenarios Szenario 6: Intelligente Instandhaltung Ziele: Reduktion von Stillstandzeiten Bessere Planbarkeit der Instandhaltung Erhöhte Produktivität Herausforderungen: Erkennung von Abnormitäten Austausch von Informationen zu Fehlern und deren Behebung Kooperationspartner: Produktionsanlagen Instandhaltung Kooperationsart: dynamisch 11
12 Kooperative Applikationsszenarios Szenario 7: Produktlifecyclesupport Ziele: Kooperation der beteiligten Domänen Bessere Wartung Längere Produktlebenszeit Herausforderungen: Unterschiedliche Domänen Austausch von Informationen Kooperationspartner: Engineering / Entwicklung Produktionsanlagen Produkte Instandhaltung Kooperationsart: dynamisch 12
13 Gliederung Motivation: Ein Tag in Deutschland heute / morgen Kooperative Applikationsszenarios Realisierung von Cyber-Physical Systems Softwareagenten zur Kooperation Zusammenfassung 13
14 Realisierung von Cyber-Physical Systems Definition: Cyber-Physical Systems stehen für die Verbindung von physikalischer und informationstechnischer Welt. [Geisberger, E.; Broy, M.: agendacps. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2012] Realisierung: Middleware SOA Apps en Cyber-Physical System Automatisiertes System Kommunikationsstruktur: Client - Server Peer to Peer Internet der Dinge Automatisiertes System 14
15 Realisierung von Cyber-Physical Systems Zentrales enmanagementsystem enverzeichnis Fähigkeitsverzeichnis Dezentrales enmanagementsystem Feldbus 15
16 Realisierung von Cyber-Physical Systems Internetbasiertes enmanagementsystem Internet enverzeichnis Fähigkeitsverzeichnis Heterogenes enmanagementsystem AMS 1 Ontologie AMS 2 16
17 Gliederung Motivation: Ein Tag in Deutschland heute / morgen Kooperative Applikationsszenarios Realisierung von Cyber-Physical Systems Softwareagenten zur Kooperation Zusammenfassung 17
18 en zur Kooperation Grundarchitektur: en- Management-System Internet ATS - ATS ATS - ATS ATS - ATS 18
19 en zur Kooperation Erweiterungsarchitektur (1): Zusätzliche Service-en mit unterstützenden Fähigkeiten: z.b.: Kundenagenten Koordinationsagenten Kontrollagenten en- Management-System Internet Service- ATS - Service- ATS - Service- ATS - ATS Stuttgart ATS 3 ATS München 19
20 OPC-UA-Netz en zur Kooperation Erweiterungsarchitektur (2): Übergeordnetes OPC-UA-Netz als Adapter zu OPC-UA Koppelung anderer Systeme an OPC-UA-Netz Firewall Produktions-Netz Weiteres System (nicht OPC-UA-basiert) Bestehendes System (nicht OPC-UA-basiert) Geräte Maschinen Anlagen 20
21 OPC-UA-Netz en zur Kooperation Erweiterungsarchitektur (3): en koppeln unterschiedliche Plattformen Daten werden mittels lokaler und globaler Ontologie übersetzt hat Firewall Funktion Globale Ontologie Lokale Ontologie Lokale Ontologie Lokale Ontologie Produktions-Netz Weitere bestehende Plattform Weitere bestehende Plattform (z.b. MQTT) Geräte Maschinen Anlagen 21
22 Gliederung Motivation: Ein Tag in Deutschland heute / morgen Kooperative Applikationsszenarios Realisierung von Cyber-Physical Systems Softwareagenten zur Kooperation Zusammenfassung 22
23 Zusammenfassung enbasierte Basistechnologie Flexible Kopplung heterogener Systeme Leichte Verbindung bestehender Systeme Realisierung vielfältiger Anwendungsszenarien Dezentrale und zentrale Möglichkeiten zur Koordination Datensicherheit durch verschlüsselte enkommunikation Selbstbestimmung bei der Weitergabe von Informationen und bei der Durchführungen von Handlungen Dynamische Kopplung 23
24 Ein Tag in Deutschland: morgen Köln Selbstorganisierende Logistik Automatisierte Beladung Frankfurt a. M. Würzburg Nürnberg Energieoptimierter Betrieb Stuttgart Flexible Fertigung München Intelligente Instandhaltung Kooperierende Produktion 24
25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 25
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