Engineering von Cyber-physischen Automatisierungssystemen

Beschreibung des Forschungsschwerpunktes

Cyber-physische Systeme durchdringen zunehmend die Automatisierungstechnik.

Digitale Abbilder, die Vernetzung und die Kooperation mittels Informationsaustausch ermöglichen neue Funktionalitäten sowie neuartige Arbeitsprozesse und Geschäftsmodelle.

„Connected Industries“, „Connected Cars“ oder „Connected Life“ sind Schlagwörter, die völlig neuartige Applikationen in allen Bereichen verheißen. Das IAS befasst sich mit Methoden zur Entwicklung und Anwendung von Cyber-physischen Systemen und Komponenten, die sich dynamisch zu neuen Konfigurationen zusammenschließen, die so zur Entwicklungszeit noch nicht bekannt oder vorgesehen waren.

Folgende Themen bilden die Grundlagen unserer Forschungstätigkeiten auf diesem Gebiet:

  • Neue Konzepte für die Verifikation, Validierung und den Test von automatisierten Systemen
  • Einsatz mobiler Endgeräte zur Informations- und Wissensverarbeitung bei automatisierten Systemen
  • Einfachheit und Alltagstauglichkeit von automatisierten Systemen
  • Verteilte Entwicklung, Integration von Simulation und Prototyping in den Entstehungsprozess
  • Integration von heterogener Systemwelten, z. B. zum Investitionsschutz
Abbildung
Abbildung 1: Cyber-physische Automatisierungssysteme

 

Mitarbeiter des Forschungsschwerpunktes

Aktuelle Themen im Forschungsschwerpunkt

Dynamische Kooperation von automatisierten Systemen zur Realisierung einer flexiblen Produktion

Grundlage des Konzeptes ist die Idee, ein automatisiertes System mit einem Softwareagenten zu erweitern, welcher das System bei der für Industrie 4.0 notwendigen Kooperation repräsentiert und eine einheitliche Schnittstelle zu dem repräsentierten System darstellt. Um die Änderungen an einem bestehenden System so gering wie möglich zu halten, besitzt jeder Agent eine individuelle Schnittstelle zu dem von ihm repräsentierten System, welche zu bereits am System vorhandenen Schnittstellen passt.

Planung von Wertschöpfungsnetzwerken durch Auswahl von cyber-physischen Systemen

Die Forschung am IAS beschäftigt sich in diesem Bereich mit Methoden, Werkzeugen und Strategien zur automatisierten Planung und Steuerung von neuartigen vernetzten Systemen und den daraus resultierenden (globalen) Produktionsnetzwerken und Wertschöpfungsketten. Neben den technischen Anforderungen an ein automatisiertes System, um die Produkte fertigen zu können, sind für jeden Auftrag heutzutage kundenspezifische Kriterien wie beispielsweise Energieverbrauch, Lieferzeit oder CO2-Ausstoß zusätzlich zu berücksichtigen. Ein Ziel ist es, die Anforderungen der Kunden mit den Fähigkeiten der automatisierten Systeme zur Deckung zu bringen.

Testfallselektion zur Absicherung flexibler und sich rekonfigurierender Produktionssysteme

Die steigenden Kundenwünsche nach individualisierten Produkten und immer kürzeren Produktzyklen verursachen einen Paradigmenwechsel in der Produktionslandschaft. So ist eine Abkehr von großen starren Produktionsanlagen hin zu verteilten flexiblen Produktionsmaschinen erkennbar.

Rekonfigurationen der Produktionskomponenten während des Betriebs erzeugen eine hoch dynamische Produktionsumgebung. Diese wird während des Betriebs der Anlage durch Tests zukünftig abgesichert werden müssen. Dabei soll der Betrieb möglichst wenig durch das Testen beeinflusst werden. Um einen minimalen Testaufwand zu erreichen, kommt der Testautomatisierung eine Schlüsselrolle zu.

Adaptive Mensch-Maschine-Schnittstelle von automatisierten Systemen

Der Gebrauch von automatisierten Systemen wie Haushaltsgeräten, Fahrscheinautomaten usw. nimmt in den Gesellschaften der Industrienationen stetig zu. Ziel dieser Forschungsarbeit ist eine systematische Lösung zur Identifizierung der relevanten Aspekte des Nutzungskontextes und zur Berücksichtigung dieser Aspekte bei der Adaption der Benutzungsschnittstellen bestehender automatisierter Systeme. Hierzu wurde ein regelbasierter Ansatz konzipiert. Das Konzept beschreibt ein sogenanntes Adaptionssystem als Erweiterung zu bestehenden automatisierten Systemen.