Startseite Technik Beschreibungsmodell zur Standardisierung von Schnittstellen für Cyber-Physische Module
Artikel
Lizenziert
Nicht lizenziert Erfordert eine Authentifizierung

Beschreibungsmodell zur Standardisierung von Schnittstellen für Cyber-Physische Module

  • Eduard Wagner und Daniella Brovkina
Veröffentlicht/Copyright: 22. Mai 2020
Veröffentlichen auch Sie bei De Gruyter Brill

Kurzfassung

Die in der Regel von den Marktveränderungen induzierte, zunehmende Automatisierung und Vernetzung innerhalb von Produktionssystemen eines Industrieunternehmens erhöht den Bedarf, bestehende und neue Produktionsanlagen um Cyber-Physische Funktionen zu erweitern. Folglich entstehen neue Anforderungen an die Cyber-Physischen Schnittstellen. Damit steigt die Bedeutung einer Standardisierung für diese Schnittstellen innerhalb der Anlagenverbunde und -prozesse. Bislang fehlt jedoch die vollständige Beschreibung für die Standardisierung von Schnittstellen Cyber-Physischer Produktionssysteme. In diesem Beitrag wird die Entwicklung eines standardisierten Schnittstellenmodells beschrieben. Dieses Modell erfährt eine Validierung und Generalisierung mithilfe einer Simulation anhand der Prozesse in der Stanz- und Laserbearbeitung.

Abstract

The increasing automation and networking within production systems of an industrial company, usually induced by market changes, increases the need to extend existing and new production assets with cyber-physical functions. As a result, new requirements for the cyber-physical interfaces arise. Consequently, the importance of standardized interfaces within production system networks and processes is increasing. So far, however, a comprehensive description for the standardization of interfaces of cyber-physical production systems is missing. This paper describes the development of a standardized interface model. This model is validated and generalized by means of a simulation based on the processes in stamping and laser machining.


Eduard Wagner, M. Eng., geb. 1992, studierte im Bachelor Produktion und Prozessmanagement an der Hochschule Heilbronn und im Master Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule Offenburg. Seit 2019 promoviert er an der Graduate School of advanced Manufacturing Engineering (GSaME) der Universität Stuttgart in Kooperation mit der Mercedes-Benz AG.

Daniella Brovkina, M. Sc., geb. 1991, studierte Technische Informatik im Bachelor und Systemprogrammierung im Master an der Nationale Technische Universität Donezk. Seit 2018 promoviert sie an der Graduate School of advanced Manufacturing Engineering (GSaME) der Universität Stuttgart.


Literatur

Spath, D. (Hrsg.): Produktionsarbeit der Zukunft - Industrie 4.0: [Studie]. Fraunhofer-Verlag, Stuttgart2013Suche in Google Scholar

McKee, D. W.; Clement, S. J.; Almutairi, J.; Xu, J.: Survey of Advances and Challenges in Intelligent Autonomy for Distributed Cyber-Physical Systems. CAAI Transactions on Intelligence Technology3 (2018) 2, S. 758210.1049/trit.2018.0010Suche in Google Scholar

Fitzgerald, J.; Gamble, C.; Payne, R.; Lam, B.: Exploring the Cyber-Physical Design Space. INCOSE International Symposium27 (2017) 1, S. 37138510.1002/j.2334-5837.2017.00366.xSuche in Google Scholar

Knössl, T.: Schlankes Schnittstellendesign in Theorie und Praxis. In: Günthner, W. A.; Boppert, J. (Hrsg.): Lean Logistics. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2013, S. 177190. 10.1007/978-3-662-46139-6_16Suche in Google Scholar

Nyhuis, P. (Hrsg.): Wandlungsfähige Produktionssysteme: Heute die Industrie von morgen gestalten. Technische Informationsbibliothek u. Universitätsbibliothek; PZH Produktionstechnisches Zentrum, Hannover, Garbsen200810.3139/104.101285Suche in Google Scholar

Cook, D.: Schindel, W. D.: Utilizing MBSE Patterns to Accelerate System Verification. INCOSE International Symposium25 (2015) 1, S. 1085110010.1002/j.2334-5837.2015.00117.xSuche in Google Scholar

Heidel, R.; Hoffmeister, M.; Hankel, M.; Döbrich, U.: Industrie 4.0 - Basiswissen RAMI4.0: Referenzarchitekturmodell mit Industrie4.0-Komponente. DIN (Hrsg.), Beuth Verlag, Berlin2017Suche in Google Scholar

Kao, H.-A.; Jin, W.; Siegel, D.; Lee, J.: A Cyber Physical Interface for Automation Systems-Methodology and Examples. Machines3 (2015) 2, S. 9310610.3390/machines3020093Suche in Google Scholar

Lachenmaier, J. F.; Lasi, H.; Kemper, H.-G.: Simulation of Production Processes Involving Cyber-physical Systems. Procedia CIRP62 (2017), S. 57758210.1016/j.procir.2016.06.074Suche in Google Scholar

Bedenbender, H.; Bock, J.; Boss, B.; Diedrich, C.; Garrels, K.; Gatterburg, A.; Heidrich, K.; Hillermeier, O.; Rauscher, B.; Sauer, M.; Schmidt, J.; Werner, T.; Zimmermann, P.: Verwaltungsschale in der Praxis: Wie definiere ich Teilmodelle, beispielhafte Teilmodelle und Interaktion zwischen Verwaltungsschalen (Version 1.0). BMWi, Berlin2019, S. 1540Suche in Google Scholar

Kübler, K.; Scheifele, S.; Scheifele, C.; Riedel, O.: Model-Based Systems Engineering for Machine Tools and Production Systems (Model-Based Production Engineering). Procedia Manufacturing24 (2018), S. 21622110.1016/j.promfg.2018.06.036Suche in Google Scholar

Vogel-Heuser, B.; BauernhanslT.; ten Hompel, M.: Handbuch Industrie 4.0 (Bd. 4). Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg201710.1007/978-3-662-53254-6Suche in Google Scholar

Bracht, U.; Geckler, D.; WenzelS.: Digitale Fabrik. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg201810.1007/978-3-662-55783-9Suche in Google Scholar

Zheng, C.; Hehenberger, P.; Le Duigou, J.; Bricogne, M.; EynardB.: Multidisciplinary Design Methodology for Mechatronic Systems Based on Interface Model. Research Engineering Design28 (2017) 3, S. 33335610.1007/s00163-016-0243-2Suche in Google Scholar

Pike, L.: Hints for High-Assurance Cyber-Physical System Design. In: Proceedings of the IEEE Cybersecurity Development (SecDev), IEEE, Boston, MA, USA, USA, 3–4 November 2016, S. 252910.1109/SecDev.2016.016Suche in Google Scholar

Bauernhansl, T.; ten Hompel, M.; Vogel-Heuser, B. (Hrsg.): Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik: Anwendung, Technologien, Migration. Springer-Vieweg-Verlag, Wiesbaden201410.1007/978-3-658-04682-8Suche in Google Scholar

Monostori, L.; Kádár, B.; Bauernhansl, T.; Kondoh, S.; Kumara, S.; Reinhart, G.; Sauer, O.; Schuh, G.; Sihn, W.; Ueda, K.: Cyber-Physical Systems in Manufacturing. CIRP Annals65 (2016) 2, S. 62164110.1016/j.cirp.2016.06.005Suche in Google Scholar

Thramboulidis, K.; Christoulakis, F.: UML4IoT-A UML-based Approach to Exploit IoT in Cyber-Physical Manufacturing Systems. Computers in Industry82 (2016), S. 25927210.1016/j.compind.2016.05.010Suche in Google Scholar

Adams, K. M.: Nonfunctional Requirements in Systems Analysis and Design. Springer International Publishing, Cham201510.1007/978-3-319-18344-2Suche in Google Scholar

Wiendahl, H.-P.; Reichardt, J.; Nyhuis, P.: Handbuch Fabrikplanung: Konzept, Gestaltung und Umsetzung wandlungsfähiger Produktionsstätten. Carl Hanser Verlag, München, Wien201410.3139/9783446437029Suche in Google Scholar

Masin, M.; Palumbo, F.; Myrhaug, H.; de Oliveira Filho, J. A.; Pastena, M.; Pelcat, M.; Raffo, L.; Regazzoni, F.; Sanchez, A. A.; Toffetti, A.; de La Torre, E.; Zedda, K.: Cross-layer Design of Reconfigurable Cyber-Physical Systems. In: Proceedings of the Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), Lausanne, Switzerland, 2017, S. 74074510.23919/DATE.2017.7927088Suche in Google Scholar

Marseu, E.; Kolberg, D.; Birtel, M.; Zühlke, D.: Interdisciplinary Engineering Methodology for Changeable Cyber-Physical Production Systems. IFAC-PapersOnLine49 (2016) 31, S. 859010.1016/j.ifacol.2016.12.166Suche in Google Scholar

Barbieri, G.; Fantuzzi, C.: Design of Cyber-Physical Systems: Definition and Metamodel for Reusable Resources. In: Proceedings of the 21st International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), IEEE, Berlin, Germany, 2016, S. 1910.1109/ETFA.2016.7733733Suche in Google Scholar

Brovkina, D.; Riedel, O.: Skill-Based Metamodel for Sustaining the Process-Oriented Cyber-Physical System Description. In: Proceedings of the 39th Central America and Panama Convention (CONCAPAN), IEEE, Guatemala City, Guatemala, 2019, S. 1610.1109/CONCAPANXXXIX47272.2019.8976997Suche in Google Scholar

Online erschienen: 2020-05-22
Erschienen im Druck: 2020-05-28

© 2020, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Editorial
  2. Im Angesicht der Ohnmacht
  3. Inhalt/Contents
  4. Inhalt
  5. Maschinelles Lernen
  6. Detektion von Anomalien in automatisierten Schraubprozessen
  7. Mensch-Roboter-Kollaboration
  8. Vorgehensmodell zur Integration der Mensch-Roboter-Kollaboration
  9. Smart Devices
  10. Informationsaufbereitung für Smart Devices
  11. Datenbasierte Dienstleistung
  12. Temperaturüberwachung und automatisierte Bestandsbuchungen im intelligenten Ladungsträgermanagement
  13. Produktionsstrategien
  14. Über den Wertkettenansatz zur Customer Centricity
  15. Ki-Basierte Systeme
  16. KI-gestützte Prozessüberwachung in der Zerspanung
  17. Sensornetzwerk
  18. Optisches Multi-Sensornetzwerk zur Instandhaltung
  19. Traceability-Systeme
  20. Implementierung von unternehmensübergreifender Traceability
  21. Process Mining
  22. Datenanalyse in Produktionsprozessen
  23. Supply-Chain-Management
  24. Verbreitungsgrad von Supply-Chain-Management-Methoden
  25. Suppy-Chain-Management
  26. Supply-Chain-Management 4.0
  27. Montage
  28. Webbasiertes Framework und Apps für die Montage
  29. Werkzeugmaschinen
  30. Dynamische Schmierzustandserkennung Öl-Luft-geschmierter Spindellager
  31. Energieeffizienz
  32. Ganzheitliche Energieeffizienz in Produktionsstätten
  33. Instandhaltung
  34. Vorausschauende Instandhaltung – Wenn der Digitale Schatten an seine Grenzen stößt
  35. Digitaler Zwilling
  36. Modelle als Grundlage für den Digitalen Zwilling
  37. Digitalisierung
  38. Interoperabilität als Erfolgsfaktor für die vernetzte, adaptive Produktion
  39. Informationssystem
  40. Effektives Wertstromdesign 4.0
  41. Cyber-Physische Systeme
  42. Beschreibungsmodell zur Standardisierung von Schnittstellen für Cyber-Physische Module
  43. Vorschau/Preview
  44. Vorschau
Heruntergeladen am 17.12.2025 von https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/104.112290/html
Button zum nach oben scrollen