FORSCHUNGSPROJEKTE

CICS

Das Projekt CICS, deutscher Titel: „Potential, Struktur und Schnittstellen von cloudbasierten industriellen Steuerungsdiensten“, startete im Oktober 2014. Partner sind das Düsseldorfer Telelabor, eine Einrichtung des Competence Center Automation Düsseldorf (CCAD), sowie der Lehrstuhl für Kommunikationssysteme der Universität Augsburg in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ESK in München. Begleitet wird das Projekt von Software Factory und weiteren Unternehmen der Automatisierungsbranche. Das Forschungsprojekt wird über die Forschungsvereinigung Elektrotechnik beim ZVEI e.V. durch das BMWi gefördert.

Ziel von CICS ist es, eine Referenzarchitektur auf Basis von Webtechnologien zu erforschen, die für eine Realisierung industrieller Steuerungsprogramme in Form von Steuerungsdiensten geeignet ist (nach dem Standard IEC 61131). Das umfasst auch schnelle, zuverlässige und sichere Prozessdaten-Schnittstellen (WebConnector) unter Einsatz der Webprotokolle HTTP2, Web-Socket und WebRTC. Die Steuerungsdienste nutzen verfügbare öffentliche und/oder private Cloud-Strukturen für Management und Ausführung der CICS. Als eine ergänzende Variante ist auch die Ausführung der Steuerungsdienste auf Webclients (Webbrowser) vorgesehen.

Die Forschungsergebnisse ermöglichen unter anderem die Entwicklung neuer, durchgängig weborientierter Steuerungssysteme, die sich außerordentlich flexibel und mit wenig Aufwand an anwendungsspezifische Bedürfnisse anpassen lassen.

APOLI

Ziel des Forschungsprojektes APOLI ist im Zeitalter von Industrie 4.0 mehr Sicherheit in Geschäftsprozessen zu gewährleisten. Im Mittelpunkt steht dabei eine anwenderfreundliche Authentifizierung und Autorisierung von Personen und Objekten, die an IT-gestützten Geschäftsabläufen beteiligt sind. In diesem Projekt werden bis Ende 2017 automatisierte Verfahren der Authentifizierung und Autorisierung für Industrie, Handel, Banken und Dienstleistungen mit maximalem Automatisierungsgrad entwickelt.

Im Hinblick darauf bewerten die Forscher und Ingenieure das Potenzial der neuen und intensiv diskutierten technologischen Ansätze SDN (Software Defined Networks) und NFV (Network Function Virtualization). Das Fraunhofer ESK ist dabei für die Evaluation von SDN und NFV zuständig. Als Experte für Industrie 4.0 und Entwicklung maßgeschneiderter, anforderungsgerechter Software-Lösungen ist die Software Factory GmbH als Projektpartner für die Integration der Maschinen in die Lösung mit SDN und NFV verantwortlich. Zusätzlich bringt die Software Factory ihre technische und methodische Kompetenz im Bereich des Application Lifecycle Managements (ALM) ein,  indem eine ALM-Plattform bereitgestellt wird.  Weiterer Projektpartner ist die Otto Bihler Maschinenfabrik Gmbh & Co KG. . Sie begleitet den Entstehungsprozess von APOLI, stellt die Testumgebung für Maschinenverbindungen zur Verfügung und führt Praxistests im Fernwartungsbereich durch.

ProMoA

ProMoA steht für produktbasierte automatische modellbasierte Anlagenentwicklung. Ziel des Verbundprojektes ProMoA ist die Entwicklung neuer Methoden und IT- Werkzeuge für eine automatische, produktbasierte Planung neuer Anlagen sowie für eine simulationsgestützte Prüfung der Eignung und Umplanung von Altanlagen. Dieses Planungssystem soll auch bei Designänderungen am Produkt die Auswirkungen auf die Anlagenkonfiguration berücksichtigen. Damit besteht die Möglichkeit, sowohl komplett neue Anlagen als auch notwendige Änderungen an bestehenden Anlagen möglichst vollautomatisiert mit verringerten Aufwänden optimal zu planen.

In dem Projekt arbeiten mit der Software Factory weitere namhafte Unternehmen zusammen. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und vom Forschungszentrum Karlsruhe (PTKA) als Projektträger betreut.

Sustain Grid

Software Factory arbeitet in dem vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie geförderten Forschungsprojekt „Sustain Grid“ mit den Projektpartnern Beckhoff Automation und Fraunhofer AISEC eng zusammen.

Das Projekt soll den Herausforderungen der Energiewende, die eine zukünftsträchtige Infrastruktur zur Stromversorgung voraussetzt, gerecht werden.

Ein Problem erneuerbarer Energien ist deren hohe Volatilität. Transportkapazitäten spielen eine zunehmend wichtig Rolle, um kritische Versorgungzustände zu vermeiden. Moderne Leistungselektronik könnte das abfedern, was jedoch ein koordiniertes Vorgehen der wichtigsten Parteien erfordert. Dabei ist der Widerspruch zwischen umfassendem Informationsfluss einerseits und dem Schutz der Daten sowie der Sicherheit der Systeme andererseits, zu lösen.

Eine standardisierte und sichere Kommunikation im Netz ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Implementierung eines zuverlässigen Smart Grids. Sicherheit und Konformität der Netzelemente ist Forschungsgegenstand. Teil des Forschungsauftrags ist es geeignete Testtools zu entwickeln, die eine zuverlässige und nachhaltige Systemintegration ermöglichen, die bestehenden Lücken im Bereich „Testing“ aufzudecken und in den Smart Grids, durch die Entwicklung geeigneter Testtools in den Bereichen Kommunikation und IT-Security, abzudecken. Schwerpunkte sind dabei Interoperabilitätstests von Steuerungsgeräten nach IEC 61850, Konformitätstests von Wechselrichtern für die Integration von PV-Anlagen in das Niederspannungsnetz, Testing im Bereich Smart Metering und Penetrationstests für die IT-Security im Netz.

EU INCLUSIVE

Moderne Fertigungssysteme werden aufgrund der gestiegenen Nachfrage nach hohen Produktionsraten mit gleichzeitiger hoher Qualität und Flexibilität, also der Fähigkeit die Produktionsanlagen an die ständig wechselnden Marktanfragen anzupassen, immer komplexer. Trotz des hohen Automatisierungsgrades von Maschinen und Robotern bleiben Menschen das Herzstück des Produktionsablaufs, da sie Kontrolle und Überwachung der Herstellung übernehmen. Menschliche Bediener interagieren mit Maschinen und Robotern mithilfe von human-machine interfaces (HMIs), welche unvermeidbar immer komplexer werden, da neue Funktionen durch das Produktionssystem implementiert werden und einen großen Umfang von Arbeitsmodi und Anweisungen beinhalten. In diesem Szenario stoßen Bediener auf viele Schwierigkeiten bei der effizienten Interaktion mit der Maschine; dies ist vor allem bei Arbeitern mittleren Alters, die sich in der Interaktion mit einem komplexen Computersystem unwohl fühlen und bei jungen unerfahrenen und behinderten Menschen, die solch komplexe Produktionssysteme nicht effizient bedienen können, der Fall.

Das Projekt INCLUSIVE zielt darauf, die wachsende Lücke zwischen der Komplexität der Maschinen und den Fähigkeiten der Nutzer zu schließen, indem ein intelligentes und innovatives HMI, das die Fähigkeiten der Arbeiter und die benötigte Flexibilität berücksichtigt, indem deren Limits (z.B. durch Alter oder Unerfahrenheit) kompensiert und ein Vorteil aus ihrer Erfahrung gezogen wird.

Um das zu erreichen, muss zunächst das entwickelte HMI-System in der Lage sein, eine vertretbare kognitive Belastung des Arbeiters und ihre/seine Fähigkeit, die Automatisierungsaufgaben in Zusammenarbeit mit dem Produktionssystem zu bewältigen, messen können. Weiterhin muss es dazu fähig sein, die Automatisierungsfunktionen und die Menge an Information des Produktionssystems an die gemessenen Fähigkeiten des Bedieners anzupassen. Darüberhinaus muss das HMI weniger begabte Bediener unterstützen und trainieren, komplexe Automatisierungsaufgaben angemessen zu bewältigen, auch indem eine virtuelle Umgebung und ein industrielles soziales Netzwerk integriert wird.

Ziel des Projekts ist die Sicherstellung größtmöglicher Akzeptanz der Arbeiter durch die Schaffung eines inklusiven Arbeitsumfeldes und der Produktivität für neue automatisierte Produktionssysteme. In dem auf 36 Monate angelegten EU-Projekt arbeite Software Factory europaweit mit 10 Partnern (Hochschulen und Unternehmen aus Industrie und Softwareentwicklung) eng zusammen.

FORobotics

Roboter werden bisher in der Regel, wie etwa in Fertigungsstraßen, nur stationär eingesetzt, was vor allem durch die Konstruktion der Roboter bedingt ist. Mit der aktuellen Forschung im Bereich der mobilen Robotik sowie der Teamrobotik werden in Zukunft deutlich mehr Einsatzmöglichkeiten vorstellbar. Roboter müssen nicht mehr nur als Ersatz für menschliche Arbeitskräfte angesehen werden, sondern als Partner, etwa in Form autonom fahrender Roboter in Fabrikumfeldern.

Im Forschungsverbund FORobotics, zu dem auch Software Factory gehört, wird eben dieser Grundgedanke fokussiert und an ad-hoc kooperierenden Roboterteams geforscht. Das Ziel des Projekts ist die Lösung beispielhafter Aufgaben aus der Produktion durch Mensch-Roboter-Teams sowie durch miteinander kooperierende Roboterteams. Durch diese Zusammenarbeit soll die wertschöpfende Zeit zum Beispiel durch die Multitasking-Fähigkeit der Roboter erhöht werden. Zur Erreichung des Projektziels wird neben der Konzeption der Teamarbeitsfähigkeit auch an der Standardisierung von Schnittstellen und Plattformen gearbeitet. Hierbei wird vor allem auf Industriestandards wie etwa OPC UA ein Augenmerk gelegt. Die Arbeiten im Verbund werden darüber hinaus parallel durch eine Nutzerevaluation begleitet. Die weiteren Projektpartner neben der Software Factory bestehen aus AREVA GmbH, Bertrandt GmbH, Fraunhofer IGCV, FAU Erlangen-Nürnberg, HEFTER Maschinenbau GmbH&Co. KG, ITQ GmbH, MAN Truck&Bus AG, Mangelberger GmbH, Mayser GmbH &Co KG, Metrilus GmbH, MRK Systeme GmbH, SALT Solutions GmbH, software4production GmbH, Stäubli Tec-Systems GmbH, Teamware GmbH, TU München, Universität Augsburg, Universität Bayreuth, Universität der Bundeswehr München und Yaskawa Europe GmbH.