Volume 72, Issue 3 - Schwerpunktheft: Agentenbasierte Automationsarchitekturen für rekonfigurierbare Produktions- und Logistiksysteme; Gastherausgeber: Birgit Vogel-Heuser und Alexander Fay

Zusammenfassung An Steuerungsprogramme werden hohe Anforderungen hinsichtlich Korrektheit und Robustheit gestellt. Moderne Werkzeuge können Entwickler*innen bei der Erstellung von Programmen unterstützen. Der Schwerpunkt dieses Artikels liegt auf der expliziten Modellierung von implizitem Wissen der Entwickler*innen, da diese Informationen für die automatische Überprüfung von Programmen nötig sind. In diesem Artikel stellen wir ein Konzept zur Definition von Einschränkungen an der Schnittstelle von Funktionsbausteinen dar. Diese sollen Annahmen über das Verhalten anderer Komponenten oder der physischen Umgebung festhalten. Diese Einschränkungen werden für die Erzeugung von Überwachungsbausteinen genutzt.

Mechatronic on-site technicians are responsible for maintenance and thus adequate testing of automated production systems. Hence, they must derive test cases from the IEC 61131-3 control code, which requires systematic testing skills. But despite the industry’s high demand for such skills, testing is not established in mechatronic apprentices’ educational curriculum. For the design of a teaching strategy for mechatronic apprentices on testing, this paper investigates the impact of the IEC 61131-3 language on test case design and evaluation. Comparing Sequential Function Chart (SFC) and Function Block Diagram, a trend towards SFC in apprentices’ self-perceived and real competence is shown.

Zusammenfassung Agentensysteme werden seit vielen Jahrzehnten eingesetzt, um Aufgaben wie die Zuordnungs- und Reihenfolgeplanung in komplexen industriellen Systemen zu übernehmen. Das am häufigsten verwendete Koordinationsverfahren dabei ist das Contract Net Protokoll, ein einfaches, aber leistungsstarkes Auktionsprotokoll, auf welchem auch die Protokolle der I4.0-Sprache basieren. Die Zuordnung von Transportprozessen zu autonomen Transporteinheiten, welche in der Flugzeugmontage zunehmend an Bedeutung gewinnen, ist ein wichtiger Aspekt der Steuerung industrieller Systeme. Er erfordert flexible und zuverlässige Ansätze, einschließlich zuverlässiger Kommunikation und Ausführung von Prozessen, für die bestehende Agenten-Frameworks nicht ausreichen. Dieser Beitrag beschreibt aktuelle Bestrebungen, ein ROS2-basiertes Agenten-Framework zu entwickeln, und schlägt auf Basis einer kurzen taxonomischen Einordnung kooperativer Transporte einen Ansatz zur Fähigkeitsmodellierung sowie ein geeignetes Verhandlungsprotokoll für kooperative Transportprozesse vor. Außerdem wird eine Implementierung vorgestellt, die es ermöglicht, agentenbasierte Verhandlungen in einem reinen ROS2-Framework zu realisieren.

Zusammenfassung Die Anwendung automatisierter Steuerungsansätze in der Fertigung erfordert die Dokumentation der Soft- und Hardware eines Unternehmens. Automatisierte Ansätze zur Modellierung der Enterprise Architecture dienen dazu, Informationen aus bestehenden Systemen zu extrahieren, strukturieren und visualisieren. Basierend auf einer Literaturrecherche wird in diesem Beitrag die Entwicklung eines strukturierten Ansatzes zur teilautomatisierten Erstellung neuer EA-Modelle aus bestehenden Datenquellen (am Beispiel von OPC UA) vorgestellt. Dies ermöglicht eine einfachere fallspezifische Implementierung.

Zusammenfassung Heterogene Datenquellen und inkonsistente Schnittstellen zwischen verschiedenen Ingenieursdisziplinen stellen eine enorme Herausforderung bei der Erstellung einer virtuellen Repräsentation eines realen Produkts, Anlage oder Prozesses dar. Zu dieser digitalen Darstellung wird die Verwaltungsschale (VWS) als ein standardisiertes Konzept vorgeschlagen. Jedoch erfordert die VWS-Erstellung oft erheblichen manuellen Aufwand, um Informationen aus technischen Engineering- und Betriebsdaten zu extrahieren und zu strukturieren. Der folgende Beitrag schlägt einen semi-automatisierten Ansatz zur Extraktion von Engineering-Informationen aus Dokumenten der Formate PDF, STP, XML, AML sowie URDF vor, um anhand dieser Informationen mehrere VWS zu erstellen, die zusammengeführt werden können. Anhand dreier Anwendungsfälle werden die Möglichkeiten und Grenzen des Ansatzes diskutiert.

Zusammenfassung Um zukünftige Produktionssysteme und -prozesse auf Flexibilität, Interoperabilität und Anpassungsfähigkeit auszurichten, sind Konzepte zur Realisierung durchgängiger, horizontaler und vertikaler Integration von Assets (physischen Betriebsmittel) notwendig. In der vorliegenden Arbeit werden ein konventioneller und ein fähigkeitsbasierter Ansatz zur Kommunikation und Steuerung in Produktionsumgebungen mittels Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der intelligenten Orchestrierung von fähigkeitsbasierten Steuerungslogiken, die in Kombination mit Agentensystemen eine erhöhte Flexibilität und Anpassungsfähigkeit bieten. Dieser Ansatz ermöglicht es, auf Produktionsfähigkeiten rekonfigurierbar zuzugreifen und sie zu effizienten Produktionsservices zu aggregieren. Die Arbeit beleuchtet die Potenziale und Herausforderungen beider Ansätze und zeigt, wie fähigkeitsbasierte Systeme zur Evolution von Produktionssystemen im Sinne der Industrie 4.0 beitragen können. Durch die Verwendung von OPC UA und die Integration von Multi-Agenten-Systemen mit Digitalen Zwillingen stellt das eingeführte Konzept des Skill Orchestration Agenten (SkillOA) einen fortgeschrittenen Ansatz dar, der nicht nur die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Produktionsprozessen steigert, sondern auch eine adaptive und dynamische Rekonfiguration von Produktionssystemen ermöglicht, ohne den Quellcode von Maschinensteuerungen anpassen zu müssen. Die Diskussion umfasst die Bewertung der Leistung und Effizienz von fähigkeitsbasierten Architekturen, die Wirksamkeit des Einsatzes von OPC UA zur Unterstützung dieser Architekturen und die notwendigen Anpassungen im Konzept eines Ressourcenagenten für eine effektive Selbst-Rekonfiguration.