Mit der Industrie 4.0 entwickelt sich eine völlig neue Maschinenarchitektur auf Basis von digitalen Repräsentanzen, die reale Komponenten und Maschinen analog abbilden. Dadurch steigt die Komplexität im Engineering verteilter und wandlungsfähiger Produktionssysteme und die Anforderungen an eine Industrie 4.0 konforme Kommunikation, welche durchgängig, interoperabel und herstellerunabhängig sein muss.
Robuste, sichere und echtzeitfähige Kommunikationslösungen für die Industrie, sowie durchgängiges und funktionsorientiertes Engineering für industrielle Anwendungen auf Basis offener Standards wie beispielsweise OPC UA waren daher die Hauptziele, die vor knapp vier Jahren formuliert wurden, als das Projekt „DEVEKOS: Durchgängiges Engineering für sichere, verteilte und kommunizierende Mehrkomponentensysteme“ gestartet wurde. Damals standen den Visionen noch Hemmnisse in der industriellen Praxis gegenüber, die vor allem an ungelösten Fragen des stark verteilten, in Echtzeit kommunizierenden Netzwerkes und in der mangelnden Durchgängigkeit im Engineering Prozess begründet lagen. Diese konnten im Laufe der letzten Jahre jedoch aus dem Weg geräumt werden, sodass am 31. März 2021 der erfolgreiche Projektabschluss – pandemiebedingt vorerst leider nur digital - gefeiert werden konnte.
Das Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe war dabei maßgeblich an den erreichten Ergebnissen beteiligt. Mit dem Plug & Play Prinzip haben es die mitarbeitenden Wissenschaftler geschafft, die Inbetriebnahme und Umbauaufwände von Anlagen und Maschinen spürbar zu reduzieren. Basierend auf OPC UA wurden außerdem objektorientierte Maschinenarchitekturen umgesetzt. „Ebenfalls mit OPC UA haben wir es geschafft, eine offene und durchgängige Kommunikation zu ermöglichen. Diese ist herstellerunabhängig und interoperabel und erfüllt somit die Industrie 4.0 Grundvoraussetzungen. Außerdem war die OPC UA Technologie auch der Schlüssel für ein neuartiges, interoperables und vollständig auf Fähigkeiten basiertes Steuerungskonzept“, erklären Philip Priss und André Mankowski, wissenschaftliche Mitarbeiter am inIT. „Auch das prominente Thema Digitaler Zwilling und dessen Vernetzung rückte speziell im letzten Projektjahr in den Fokus unserer Arbeiten und spielt auch zukünftig eine zentrale Rolle bei der Weiterentwicklung der DEVEKOS-Konzepte in weiteren Anschlussvorhaben“, so Prof. Dr.-Ing. Henning Trsek, an dessen Lehrstuhl diese Themen zukünftig weiterentwickelt werden.
Die erarbeiteten Ergebnisse wurden neben den Fachpublikationen auf nationaler und internationaler Bühne natürlich auch in der Praxis erprobt und unter anderem in der SmartFactoryOWL in Lemgo umgesetzt. Hier wurde gemeinsam mit der VDMA-Arbeitsgruppe IAS (Integrated Assembly Solutions) exemplarisch eine Fertigungszelle für eine Fidget-Spinner Produktion als Demonstrationsplattform ins Leben gerufen, welche eine objektorientierte und fähigkeitenbasierte Maschinenarchitektur mit vollständiger Hersteller-Interoperabilität mittels OPC UA realisiert.
Auch bei den Projektpartnern Häcker Automation GmbH und Harro Höflinger Verpackungsmaschinen GmbH wurden die Projektergebnisse in Pilotprojekten erfolgreich umgesetzt und damit konnte auch der Transfer in die Industrie als gelungen vermeldet werden.
Zu den weiteren DEVEKOS Projektpartnern gehören der Konsortialführer Festo SE & Co. KG, ASYS Automationssysteme GmbH, CODESYS GmbH, elrest Automationssysteme GmbH, fortiss GmbH, das Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart, NewTec GmbH, Schaeff Maschinen GmbH & Co. KG (afag Automation AG, eps GmbH, TBK GmbH) und Softing Industrial Automation GmbH. „Nicht zuletzt durch die außerordentlich gute und enge Zusammenarbeit aller Projektpartner, die trotz der verhältnismäßig langen Projektlaufzeit von insgesamt vier Jahren immer engagiert und fokussiert waren, konnte dieses Projekt ein großer Erfolg werden. Dieses Projekt hat eindrucksvoll gezeigt, wie sehr sich Interdisziplinarität und ein gemeinsames Zielverständnis auszahlen“, lobt André Mankowski seine Projektmitstreiter. „Einen besonderen Dank möchten wir an dieser Stelle auch an Herrn Hoos, von der Firma Festo, für die hervorragende Projektkoordination und Konsortialführung sowie auch an den Projektträger DLR für die gute Betreuung des Projektes aussprechen “, ergänzt Forschungsgruppenleiterin Natalia Moriz.
Aus dem Projekt heraus ist außerdem auch die Zusammenarbeit mit dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) vertieft worden. Diese zeichnete sich u.a. durch die Neugründung der VDMA Unterarbeitsgruppe SOArc (Service-Oriented-Architecture and real time control) aus, die sich zunächst für die Ausarbeitung einer OPC UA Companion Specification für fähigkeitenbasiertes Engineering sowie einer OPC UA Pub/Sub Standarderweiterung um Client-/Server ähnliche Methodenkonzepte verantwortlich sieht.
Das DEVEKOS-Projekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und durch den Projektträger Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) betreut.