Der E|SYS Demonstrator ist ein Untersuchungsgegenstand zur Erforschung der Automatisierung von Industrieanlagen vor dem Hintergrund aktueller Trends wie Industrie 4.0. Weitere Motivatoren sind darüber hinaus die Digitalisierung der Fertigung und die informationstechnische Integration. Hiermit sollen letztlich intelligente Montageszenarien, wie z.B. die selbstständige Festlegung der Reihenfolge unter Gewährleistung von hoher Transparenz, Variabilität und Skalierbarkeit dargestellt und demonstriert werden. Diese Entwicklung hin zur Informatisierung hat somit die Wandlungs- und Lernfähigkeit der Montagezelle zur Folge.
Die Demonstrator-Anlage soll dabei unterstützen, die Bandbreite der Forschungsbereiche Engineering-Systeme (E|SYS) sowie Automatisierte Produktionssysteme (A|PS) aufzuzeigen und die Möglichkeit bieten, Gästen und (potentiellen Projekt-) Partnern die Forschungsinhalte “greifbar” zu machen. Mit der Anlage sollen dabei vor allem die Themen
- Durchgängiges Engineering
- Integrierte Planung und Simulation
- Digitale (Prozess-) Planung
- Automatisiertes Wissensmanagement
- Ressourceneffizienz und Energieflexibilität
adressiert werden.
Adressierte Herausforderungen der Industrie
Anhand ausgewählter Anwendungsfälle können abstrakte Herausforderungen der Industrie, wie beispielsweise das Sicherstellen geforderter Qualität, die Steigerung der Produktivität, die Verkürzung der time to market oder die erhöhte Flexibilität und Wandelbarkeit von automatisierten Produktionsanlagen verdeutlicht und mögliche Lösungsansätze aus Wissenschaft und Forschung veranschaulicht werden. Definierte Szenarien, für die es gilt Anwendungsfälle zu etablieren und am Demonstrator umzusetzen sind:
Durchgängiges Engineering
Das Durchgängige Engineering umfasst alle Teilschritte des agilen simultanen Engineering der Domänen Mechanik, Elektrik/Elektronik und Software und erstreckt sich zusätzlich über die Themengebiete virtuelle Inbetriebnahme und Absicherung sowie dynamische Live-Kopplung von realer Anlage und digitalem Modell.
Dynamische Selbstkonfiguration
Der Demonstrator soll ein Versuchsfeld zur Umsetzung von Flexibilität und Wandelbarkeit automatisierter Produktionssysteme durch Self-X-Eigenschaften darstellen. Dazu ist die durchgehende, einheitliche und semantische Beschreibung der Anlage und ihrer Komponenten notwendig. Durch die Erfüllung dieser Voraussetzungen soll die Umsetzung von Plug and Produce-Paradigmen auf Komponentenlevel erreicht werden.
Industrial Internet of Things and Services
Digitale Dienste für Produktionssysteme und Produkte spielen eine zentrale Rolle im industriellen Internet der Dinge und Dienste. Durch die konsequente Anwendung von Architektur-Paradigmen wie SoA oder die Umsetzungen von Diensten in eigenständigen Microservices sowie die plattformunabhängige Portierung in Software Container Platforms wie beispielsweise Docker ermöglichen die effiziente Umsetzung von verteilten Analyse- und Optimierungswerkzeugen. Zusätzlich sollen wissensbasierte Dienste zur Bewertung von Anlagenzuständen oder zur Entscheidungsfindung eingesetzt werden.
Mensch-Maschine-Kollaboration
Der Einsatz von Augmented und Virtual Reality-Hardware an Arbeitsplätzen in Fertigung und Montage, genauso wie die Integration von Wearables in den Shopfloor, sollen dem Menschen dabei helfen, die immer komplexeren und komplizierteren Anlagen und Prozesse zu erfassen und zu verstehen. Mithilfe verschiedener Anwendungsfälle wie z. B. manuellen Montagevorgängen oder dem Condition Monitoring im Rahmen der Instandhaltung, werden verschiedene Technologien erprobt und weiterentwickelt. Ein wesentlicher Aspekt der zu entwickelnden Assistenzsysteme ist Plattformunabhängigkeit.
Um die beschriebenen Szenarien in Usecases abbilden zu können, werden mithilfe der Anlage und der dazugehörigen Engineering-Umgebung verschiedene Komponenten zu einem Gesamtsystem verbunden. Dazu zählen:
- die Fertigungszelle per se als mechatronisches System, bestehend aus einem flexiblen Transportsystem und modularen (virtuellen) Bearbeitungsstationen,
- der Engineering-Arbeitsplatz mit der Siemens-Tool-Chain zur Weiterentwicklung,
- der Analyse-Arbeitsplatz zur Visualisierung und Optimierung des Betriebs sowie
- die Infrastruktur und Software für die cloudbasierte Sammlung und Auswertung der Energieverbräuche.