Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW), Universität Stuttgart

Die Herausforderung in der Fahrzeug- und Zulieferindustrie besteht heute darin, trotz hochvolatiler Märkte und unter dynamischen Bedingungen, wirtschaftlich zu produzieren. Der hierfür entscheidende Wettbewerbsfaktor ist die Wandlungsfähigkeit von Produktionssystemen. Um die maximale Wandlungsfähigkeit zu erreichen, ist eine strikte Trennung zwischen der Hardware der Produktionssysteme und der steuernden Software zu schaffen. Das Projekt SDM4FZI beschäftigt sich daher mit der neuen Methode: Software-defined Manufacturing (SDM). Analog zu Lösungen aus der Informations- und Kommunikationstechnik sollen auch nicht vordefinierte Funktionen durch automatisch generierte Software realisiert werden. Grundvoraussetzung ist die Abstraktion der vorhandenen Hardware durch digitale Zwillinge mit deren Hilfe die Software automatisch abgeleitet und verteilt werden kann. Dazu ist die vorhandene Produktions-OT (Operational Technology) neu zu denken, um die Steuerungs- und Kommunikationsinfrastruktur SDM-fähig zu gestalten. SDM schafft die Grundlage für innovative Anwendungen und Geschäftsmodelle, die als Kern digitale Zwillinge zur Optimierung wandlungsfähiger Produktionssysteme verwenden.

Universität Stuttgart

Die Universität Stuttgart ist mit vier Instituten vertreten, deren Kernkompetenzen die Software- und Automatisierungstechnik für Produktionstechnik ist. Das ISW bringt federführend seine Expertise aus den Bereichen: Steuerungstechnik, Kommunikation, Produktions-IT/OT sowie Antriebs- und Maschinentechnik ein.

Gemeinsam soll die Architektur des Referenzmodells definiert und anhand von Use-Cases konkret umgesetzt werden. Im Themenkomplex der Referenzarchitektur zur Digitalisierung verfügt die Universität Stuttgart über diverse relevante Vorarbeiten. Das zweite übergeordnete Ziel ist die Befähigung der Produktions-OT SDM-fähig zu sein. Innovative Steuerungsarchitekturen sowie die Erforschung der hierzu notwendigen Basistechnologien sind ebenfalls kontinuierliche Forschungsthemen der Universität Stuttgart. Dabei stehen sowohl die Endgeräte, vom Feldgerät bis zur (Edge-)Cloud, als auch die (Echtzeit-) Kommunikation im Fokus. Sie werden dabei aus den Perspektiven Hardware, Software und Engineering betrachtet Die entwickelten Lösungen sollen in einem Demonstrator verheiratet und miteinander interagierend gezeigt werden.

EPLAN

EPLAN beteiligt sich aktiv in Standardisierungsgremien und Industrie 4.0-Projekten wie AutomationML, ECLASS, European 4.0 Transformation Center und VDMA.

Das Forschungsprojekt Förderal beschäftigte sich mit baukastenbasiertem Engineering für den Maschinen- und Anlagenbau. Ziel war es ein Projektierungswerkzeug zur disziplinübergreifenden Abstimmung zu entwickeln. Zusammen mit den Firmen Homag und Nagel wurde das Tool getestet und später zum Standardprodukt EPLAN Engineering Configuration (EEC) weiterentwickelt. Die hier gewonnenen Erkenntnisse werden als Vorarbeiten für die Entwicklung fortschrittlicher Engineering-Werkzeuge in das Vorhaben eingebracht.

Das Projekt aquimo beschäftigte sich mit einem adaptierbaren Modellierungswerkzeug und Qualifizierungsprogramm für den Aufbau firmenspezifischer mechatronischer Engineeringprozesse. Als Leitfaden für den Maschinen- und Anlagenbau sollen vorherrschende

sequenzielle Entwicklungsprozesse durch einen neuartigen Ansatz mit Baukastenarchitektur ersetzt werden. Das Forschungsprojekt aquimo wurde gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und betreut vom PTKA, Projektträger Karlsruhe Institut für Technologie. Auch die Ergebnisse dieses Projekts werden in das Vorhaben eingebracht.

Das Forschungsprojekt "SDM4FZI" wird im Rahmen des Förderprogramms „Zukunftsinvestitionen in der Fahrzeugindustrie“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.