OPAK

© FESTO AG & Co. KG

Kurzsteckbrief

In modernen Produktionsanlagen werden die Komponenten zunehmend miteinander, aber auch mit anderen Teilen der gesamten Wertschöpfungskette vernetzt. Einzelne Komponenten werden mit immer mehr Sensorik und Motorik ausgestattet, erhalten eine eigene Intelligenz und kommunizieren selbständig mit anderen Komponenten. Durch die erhöhte Komplexität steigen die Kosten- und der Zeitaufwand bei der Planung, Inbetriebnahme und Wartung von Produktionsanlagen ungemein.
Wie durch intelligente Entwicklungssysteme sowie intelligent-adaptive Assistenz- und Wissensdienste künftig eine schnellere und leichtere Inbetriebnahme und Wartung von Produktionsanalagen möglich wird, hat das Projekt OPAK untersucht. Mit einer 3D-gestützen Engineering-Plattform soll die Anlage zunächst herstellerunabhängig anhand rein funktionaler Beschreibungen von Standardkomponenten der Automatisierungstechnik geplant werden. Erst später erfolgt die Unterlegung durch konkrete Komponenten mit den gewünschten spezifischen Leistungsmerkmalen jeweiliger Anbieter.

Szenario

Konzipiert und entwickelt wurde das System in vier Anwendungen aus den Bereichen Forschung, Industrie und Bildung. Am Beispiel der Asys-Unternehmensgruppe und der Festo AG wurde die Praxistauglichkeit der geplanten Softwarearchitekturen im industriellen Produktionsbetrieb getestet. Anhand spezifischer mechatronischer Elemente, wie z. B. Pneumatikzylinder, elektrische Linearachsen, Greifer oder Logistik- und Transportkomponenten wie z. B. Förderbänder, die miteinander integriert wurden, konnte das einfache Zusammenstellen einer Produktionsanlage demonstriert werden. Dazu wurde die Steuerungslogik nicht zentral über eine SPS-Steuerung realisiert, sondern mittels TCP/ IP-fähiger Kommunikationsschnittstellen und miniaturisierter Elektronik mit CPU in die Komponenten verlagert.

Im Fokus stand dabei die Standardisierung von Schnittstellen sowohl der Anlagenkomponenten und ihrer mechatronischen Schnittstellen als auch der Anbindungen zwischen Hard- und Software. Dieser Ansatz erlaubt echtes Plug-and-Produce, durch welches individuelle Komponenten herstellerübergreifend zu einem Gesamtsystem vereint werden können, ohne dass spezielle Anpassungen notwendig sind. Die Funktionen der einzelnen Komponenten werden standardisiert beschrieben, und zwar so, dass sie deren physikalischen Fähigkeiten entsprechen, was dem Konstrukteur entgegenkommt. So bestimmt er z. B. direkt die Fahrwege von mechatronischen Achsen oder Förderbändern, statt sie IT-gerecht zu beschreiben. Das übernimmt das System OPAK, indem der entsprechende Programmcode für die Maschine im Hintergrund automatisch erzeugt wird. Über eine 3D-Visualierung kann der Konstrukteur die Auswirkungen seiner Änderungen direkt verfolgen und die Anlage optimieren. Der Anlageningenieur kann sich durch diesen Fortschritt vollständig auf das Programmieren der Anlage konzentrieren. Vorteil: So können nicht nur Steuerungsprogramme einfacher geschrieben werden, sondern die Anlage kann bereits virtuell, am Rechner, getestet werden, was deutlich Kosten spart.

Die dadurch deutlich vereinfachte Planung und Inbetriebnahme von Produktionsanlagen wurde ebenso in der Lemgoer Modellfabrik der Hochschule Ostwestfalen-Lippe und einem modularen Produktionssystem bei Festo Didactic demonstriert.

Wege in die Praxis

Durch das System erschließen sich neue Möglichkeiten in der Forschung sowie Aus- und Weiterbildung, da die Konzeption von Produktionsanlagen nun keine speziellen Programmierkenntnisse mehr voraussetzt. Die 3D-Visualierungen erlauben darüber hinaus, dass Personal an verschiedenen Anlagen schnell und unkompliziert geschult werden kann. Dieser Zuwachs an Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sind entscheidend für die Produktion der Zukunft.

Festo plant, verteilte IP-fähige Automatisierungskomponenten zu entwickeln und Maschinenbauern zur Verfügung zu stellen. 3S als Lieferant von programmierbaren Controllern wird die skill-basierte Architektur mit der 3D-Visualisierung in ihr Produkt „Application Composer“ einbauen und somit die Ergeb¬nisse des Projekts den Endanwendern zur Verfügung stel¬len. Durch das benutzerfreundliche und transparente 3D-Interface des „Application Composers“, der für die Pla¬nung und Inbetriebnahme von Produktionsanlagen konzi¬piert ist, entstehen Einsparungen im Bereich Programmie¬rung, Schrankbau, Dokumentation (auch in Echtzeit) und Service after Sales. Die neu entwickelten, verteilten und internetfähigen Komponenten und Module werden in die Lern- und Forschungssysteme der FESTO Didaktik übernommen.

Konsortialpartner: Festo AG & Co. KG (Konsortialführer), ASYS Automatisierungssysteme GmbH, elrest Automationssysteme GmbH, FESTO Didactic SE, 3S-Smart Software Solutions GmbH, fortiss GmbH, Hochschule Ostwestfalen-Lippe