Neben dem Aufbau einer Produktionsanlage stellen die Implementierung und Inbetriebnahme einer Automatisierungslösung bislang in der Industrie die größten Herausforderungen dar und führen zu den größten Verzögerungen bis zum tatsächlichen Produktionsstart. Um dies zukünftig ökonomischer zu gestalten, forschten die Lemgoer Wissenschaftler am inIT und IOSB-INA gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und Forschung an neuen Ansätzen und Methoden aus der Automatisierungstechnik und Informatik. Entstanden ist dabei ein neues Entwurfsverfahren für Automatisierungssysteme und dessen Implementierung in einem Assistenzsystem.
„Im Rahmen des Projekts EfA sind wir die zentrale Herausforderung der Automatisierungstechnik angegangen: kürzere Entwurfsphasen und effizientere Anlagen mittels planungsunterstützender Assistenzsysteme“, erläutert Projektleiter Professor Oliver Niggemann, Vorstandsmitglied am inIT. EfA steht hier für „Entwurfsmethoden für Automatisierungssysteme mit Modellintegration und automatischer Variantenbewertung“.
Durch einen frühen, detaillierten Entwurfsprozess lassen sich langfristig bei der Planung, Inbetriebnahme und Umbauten von Produktionsanlagen beispielsweise erhebliche Kosten einsparen oder der Energieverbrauch in Stillstandzeiten reduzieren, so Niggemann. Bislang lagen die Schwierigkeiten in der Industrie an unklaren Anforderungen an die Automatisierungslösung, zu komplexen Automationssysteme und zeitaufwändigen Tests an den realen Anlagen.
Ziel des Projekts EfA war daher die Entwicklung von Methoden, Werkzeugen (Prototypen) sowie einer einheitlichen Struktur aus den verschiedenen Spezifikationen von Anforderungen beim Entwurf eines Automatisierungssystems. „Anhand industrieller Anwendungsbeispiele von Projektpartnern aus der Industrie wurden drei Jahre lang Entwicklungen im Projekt kontinuierlich auf deren Praxistauglichkeit getestet“, so erklärt Niggemann das Vorgehen im Projekt.
Die Projektentwicklungen setzen auf die deklarativen Lösungsansätze: Der Mensch wird dabei unterstützt, Anforderungen und Fachwissen über einen Entwurf und die Konfiguration von Automatisierungssystemen so zu beschreiben, dass diese von einem Assistenzsystem formalisiert und verarbeitet werden können. Der eigentliche Entwurfs- und Konfigurationsprozess erfolgt dann automatisch und resultiert in alternativen Lösungsvorschlägen. Der Mensch beschreibt nur noch die Anforderungen – das „Was“. Das Assistenzsystem garantiert die logische Konsistenz dieser sprachlichen Beschreibungen und führt den Entwurfsprozess – das „Wie“ – automatisch durch. Ändern sich die Anforderungen, muss lediglich die deklarative Beschreibung angepasst werden. Der entsprechende Lösungsweg wird automatisch angepasst oder neu erstellt. „Über diesen innovativen Ansatz mit intelligenten Planungstools bzw. Assistenzsystemen, kann das Expertenwissen nun allen am Entwicklungsprozess beteiligten Mitarbeiter zur Verfügung stehen – vom Applikationsengineer über Vertrieb bis zum Kunden. Dies reduziert auch zeitaufwändige Absprachen mit den Experten“, so Niggemann.
Über EfA:
Am Forschungsprojekt beteiligt waren neben dem Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) und Fraunhofer-Anwendungszentrum für industrielle Automation (IOSB-INA) auch die Universität Hamburg, LeiKon GmbH, inpro, sowie Lenze Automation GmbH. Das Projekt wurde drei Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 1,2 Millionen Euro gefördert, davon fielen alleine 390.000 Euro an die Lemgoer Forschungsinstitute.