Entwicklung eines Rahmenwerks zur Unterstützung cyber-physischer Produktionsprozesse

Universität Ulm

Fakultätsöffentliche Vorstellung des Promotionsvorhabens (Grüner Vortrag), Klaus Kammerer, Ort: Online, Datum: 09. Dezember 2022, Zeit: 12:00 Uhr

Produzierende Unternehmen müssen flexibel auf Marktveränderungen reagieren, um regula­torischen Anforderungen, mangelnder Ressourcenverfügbarkeit und technischen Defekten durch Ver­änderung ihrer Produktionsprozesse zu begegnen. Die fortschreitende Digitalisierung von Pro­duk­tionssystemen und deren zunehmende Vernetzung kann diese Anpassungen be­schleu­nigen. Eben­so ist eine rasche Adaption von Produkten an kundenspezifische Anforderungen nur dann umsetzbar, wenn die Produktionsprozesse in eine digitale Architektur integriert werden.

Cyber-physische Systeme (CPS) fassen die Einzelsysteme als vernetzte Komponenten in ein vir­tuelles Gesamtsystem zusammen und können durch den Austausch von Daten autonom agieren. Der Übergang von automatisierten Einzelsystemen zu integrierten cyber-physischen Produk­tions­systemen und die damit verbundene Automation cyber-physischer Prozesse ist eine der großen ak­tuellen Herausforderungen für Unternehmen. Zur Realisierung cyber-physischer Systeme muss ein­erseits eine Sensordatenintegration in den Gesamtkontext erfolgen. Damit ein cyber-physisches Sy­stem in der Lage ist, Produktionsprozesse autonom zu verändern bzw. zu verbessern, müssen andererseits Steuerungs- und Produktionsabläufe prozessorientiert ausgeführt werden. Hierzu fehlt es an geeigneten Modellierungswerkzeugen, an flexiblen Ausführ­ungs­­platt­formen mit Inte­gration von Sensor-/Anlagendaten sowie an einer flexiblen Unterstützung von Prozessvariabilität.

Dieser Vortrag behandelt Technologien, Konzepte und Methoden zur Modellierung und Ausführung cyber-physischer Prozesse und gibt Einblicke in die Herausforderungen, die sich bei ihrer Umsetzung stellen. Einerseits geht es um die prozessbezogene Integration und Transformation von Sensordaten aus heterogenen Systemen, andererseits um die Ableitung kontextabhängiger Situationen und deren Nutzung zur Anpassung cyber-physischer Prozesse. Als Lösungsansatz wird das Context-aware Process Execution (CaPE) Framework vorgestellt, das Methoden und Konzepte sowie eine prototypische Implementierung zur Modellierung und Ausführung cyber-physikalische Prozesse bietet. Insgesamt wird ein leistungsfähiges Gesamtrahmenwerk zur flexiblen Realisierung cyber-physischer Prozesse vorgestellt.