CoCoS

Plug-and-Play-Vernetzung in der Produktion



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Kurzsteckbrief

CoCoS entwickelt eine intelligente Informations- und Kommunikationsinfrastruktur, die eigenständig in der Lage ist, unterschiedlichste Komponenten einer Produktionslinie zu erkennen – wie etwa Maschinen und auch Werkstücke – und miteinander zu vernetzen. Sie soll darüber hinaus die Kommunikationsbrücke zwischen Produktions-, Logistik- und anderen eingesetzten Managementsystemen bilden, die zukünftig dezentral und virtuell ausgelegt werden können. Auch die eigenständige Vernetzung von unabhängigen Produktionssystemen an unterschiedlichen Standorten soll ermöglicht werden. Sowohl für die Inbetriebnahme der Produktionslinie als auch für erforderliche Anpassungen sind keine tiefgehenden Fachkenntnisse erforderlich.

Herausforderung

Der Wandel der Produktionswelt hat begonnen: Konsum- und Investitionsgüter werden komplexer und variantenreicher, ihre Produktionszyklen werden enger und die Zeitspanne zwischen Entwicklung und Markteinführung wird immer kleiner. Heutige Produktionssysteme können mit diesem Tempo kaum Schritt halten. Ihre Komponenten lassen sich kaum rekonfigurieren, sie sind starr verkettet und werden streng hierarchisch gesteuert. Eine Vernetzung über verschiedene Produktionsstätten hinweg ist bisher sehr aufwendig.

Ziel

Im Projekt CoCoS soll daher eine Informations- und Kommunikationsplattform entwickelt werden, die diese Beschränkungen aufhebt. Die Basis hierfür bilden Maschinen, Transportmittel und Werkstücke in einer Produktionslinie, die über Sensoren, Aktoren, Software und Kommunikationstechnik miteinander vernetzt werden. Dieses System wird über die CoCoS-Plattform zu einem intelligenten und vernetzten Produktionssystem zusammengefasst. Auf diese Weise wird über Betriebsstätten hinweg die Fertigung bei Zulieferern und Produzenten einbezogen sowie Logistikdienstleister integriert. Bei alledem lässt sich das System schnell und einfach an neue Produktionsprozesse anpassen.

Technologien

Die CoCoS-Plattform wird mehrere Ebenen umfassen (Multilayer-Ansatz). Die unterste, die „physikalische Vernetzungsplattform“, verbindet die Komponenten einer Produktionslinie zu einem Kommunikationsnetzwerk. Sie integriert die in der Fertigung gängigen Netzwerke und Kommunikationsmittel wie WLAN, Industrial Ethernet oder RFID und ergänzt Methoden des Netzwerkmanagements, die in Produktionsnetzwerken bislang nicht üblich waren: Selbstkonfiguration, Selbstoptimierung, Selbstheilung, Anomaliedetektion, Virtualisierung und ein ausgereiftes Sicherheitsmanagement. CoCoS wird auch drahtlose Sensornetzwerke integrieren. Um die zu erwartende große Menge an Sensordaten effizient zu verarbeiten, werden im Projekt Verfahren der In-Netzwerk-Datenverarbeitung erprobt, bei denen einfache Berechnungen bereits im Netzwerk erledigt werden, um die zentralen Komponenten zu entlasten.

Auf diese Kommunikationsbasis setzt die „Diensteplattform“ auf. Dazu werden zunächst alle Komponenten des cyber-physikalischen Produktionssystems, sei es Maschine, Werkstück oder Transportsystem, in einer einheitlichen Form als Informationsobjekte mit eigenen Daten und Diensten, wie z. B. zur Zustandsüberwachung, beschrieben. Eine innovative Laufzeitumgebung erlaubt es, Mehrwertdienste zu implementieren und zu nutzen, etwa für die Fertigungsplanung oder -steuerung. Für den Anwender stellt sich die Produktionsanlage damit als eine Sammlung von Informationsobjekten in einer Diensteplattform dar, deren (virtuelle) Services er über Apps auf dem Smartphone, dem Tablet oder dem PC nutzen und die er zu neuen Fertigungsabläufen miteinander kombinieren kann. Mit CoCoS erhält er so ein Produktionsleitsystem, mit dem er die Fertigung installieren, überwachen, warten, steuern und rekonfigurieren kann.

Die Verbindung verschiedener Produktionssysteme über Betriebsstätten und Unternehmensgrenzen hinweg geschieht über die Cloud-Infrastruktur Virtual Fort Knox (VFK) des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung, Stuttgart. Durch VFK werden IT-Services für das produzierende Gewerbe einfach, flexibel und sicher bereitgestellt.

Use Case

CoCoS wird an einem unternehmensübergreifenden Demonstrator erprobt. Für eine Fertigung z. B. von Steckverbindungen oder Gerätegehäusen bei Bosch in Schwieberdingen werden als Zulieferer die Modellfabrik Smart Factory des DFKI in Kaiserslautern und Maschinen zur Teilefertigung bei DMG Electronics in Pfronten über die VFK-Cloud miteinander verbunden.

Konsortialpartner: Robert Bosch GmbH (Konsortialführer), Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI), DMG Electronics GmbH, trustsec IT-solutions GmbH, TU Berlin, XETICS GmbH

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