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DEVEKOS

Cluster: Engineering

Durchgängiges Engineering für sichere, verteilte und kommunizierende Mehrkomponentensysteme

Kurzsteckbrief
Ziel des Projekts DEVEKOS ist es, einheitliche Standards für sämtliche zur Automatisierung von Maschinen oder Anlagen beitragenden Komponenten zu entwickeln, um Produktionsprozesse intelligenter, flexibler und effizienter zu machen. Die Automatisierungskomponenten sollen automatisch und in Echtzeit herstellerübergreifend zusammenarbeiten, dafür will das Projekt standardisierte Schnittstellen schaffen, die auch eine effiziente Zusammenarbeit in der Entwicklung zwischen den Gewerken Vertrieb, Mechanik, Elektrik und Software ermöglichen.

Projektergebnisse des Engineering-Clusters:

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PAiCE Engineering


Ausgangslage
Automatisierte Anlagen und Maschinen in der Produktion entlasten den Menschen von gefährlichen und körperlich anstrengenden Arbeiten – er kann sich auf Aufgaben wie die Beseitigung von Störungen, Materialnachschub oder Wartung konzentrieren. Daher wird die heutige Produktion zunehmend automatisiert und einzelne Maschinenkomponenten werden durch digitale Technologien miteinander vernetzt. Sie können dann selbständig und in Echtzeit miteinander kommunizieren. Werden mehrere unabhängige Komponenten miteinander vernetzt, entstehen sogenannte Mehrkomponentensysteme. Diese sind in der Lage, anspruchsvolle Automatisierungsaufgaben in der Produktion zu erfüllen.
Allerdings sind aktuell auf dem Markt erhältliche Komponenten unterschiedlicher Hersteller zwar auf der Ebene von einfachen Kommunikationsschnittstellen miteinander kompatibel, ein Austausch auf hochsprachlicher Ebene über Funktionen, Systemarchitekturen oder Fähigkeiten ist im Regelfall jedoch nicht möglich. Gleichzeitig gibt es im Engineering keine standardisierten Schnittstellen zwischen den Fachdisziplinen Vertrieb, Mechanik, Elektrik und Software, so dass der disziplinübergreifende Entwurf aufwändig synchronisiert und abgestimmt werden muss. Auch entlang der Wertschöpfungskette (Komponente, Subsystem, System) bestehen vergleichbare Brüche.

Ziel
Ziel von DEVEKOS ist es, Standards für Automatisierungsfunktionen zu entwickeln, um Mehrkomponentensysteme intelligenter, flexibler und effizienter zu machen. Maschinenkomponenten sollen automatisch und in Echtzeit zusammenarbeiten und zu einem intelligenten System zusammenwachsen. Durch die Miniaturisierung der Elektronik können heute auf engstem Bauraum Steuerung, Antriebe und Sensoren in die Komponenten integriert werden. Die eingebettete Software macht solche Komponenten zu intelligenten, kommunikativen Modulen.
Alle Komponenten sollen über ein standardisiertes Protokoll ihren Zustand und ihre Fähigkeiten kommunizieren können. Mehrere Komponenten werden sowohl im Entwurf als auch in der realen Kommunikation zu einem Subsystem zusammengefasst, das selbst wiederum Fähigkeiten und Statusinformationen liefern kann. Diese Subsysteme werden zu Baugruppen zusammengefasst; der Prozess der Modulbildung wird so lange wiederholt, bis die Maschine komplett ist. Der nächste Modularisierungsschritt wäre dann die Integration in eine Fertigungsanlage. Diese Vorgehensweise ermöglicht auch eine deutlich vereinfachte Rekonfiguration, Rekonstruktion oder Erweiterung von Maschinen. Vom Sensor bis zum Werkzeug müssen alle Komponenten in eine solche Architektur integrierbar sein. In DEVEKOS werden daher alle Komponenten herstellerübergreifend mit einem digitalen Zwilling nach einer standardisierten Methode beschrieben.
Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Sicherheitsarchitektur für modulare Mehrkomponentensysteme. Für die Maschinensicherheit gibt es zurzeit stark zentralistisch geprägte Lösungen, die den Anforderungen von verteilten Systemen und deren Wandlungsfähigkeit nicht gerecht werden. Durch den Einsatz von Automatisierungskomponenten, die alle ihre eigene Steuerung mitbringen, entstehen stark vernetzte Kommunikationsstrukturen in der Maschine. Hierzu soll im Projekt eine sichere Kommunikationslösung erarbeitet werden.

Praktische Anwendung
Die in DEVEKOS erarbeiteten Ergebnisse werden in verschiedenen konkreten Anwenderapplikationen aufgebaut und erprobt. Die aus Maschinen- und Anlagenbauern bestehende Anwendergruppe im Projekt soll die Ergebnisse aufgreifen und in Form von Pilotprojekten an konkreten Maschinen umsetzen und verifizieren. Dadurch soll eine schnellere industrielle Umsetzung und Verbreitung der Ergebnisse erreicht werden.Eine Hilfe bei der Umsetzung stellt das 3D-Engineering dar. Mit dieser Software kann sich der Ingenieur anzeigen lassen, wie sich das zu bauende System verhalten wird. Dies geschieht durch eine Simulation, die es erlaubt, die Maschine oder Anlage ohne Vorhandensein der Mechanik in Betrieb zu nehmen und 3D-grafisch darzustellen. Indem das Verhalten der Komponenten simuliert wird, kann die Maschine oder Anlage bereits „virtuell“ in Betrieb genommen und so geprüft werden.

Konsortium
FESTO AG & Co. KG (Konsortialführung), ASYS Automatisierungssysteme GmbH, CODESYS GmbH, elrest Automationssysteme GmbH, fortiss GmbH, Häcker Automation GmbH, Harro Höfliger Verpackungsmaschinen GmbH, Hochschule Ostwestfalen-Lippe, NewTec GmbH, SCHAEFF Maschinen GmbH & Co. KG, Softing Industrial Automation GmbH, Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart