Industrie 4.0 modellbasiert umsetzen

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Die Vision hinter Industrie 4.0 besagt, dass alle Produktionseinheiten und sonstigen relevanten Dinge im Produktlebenszyklus miteinander vernetzt werden, sodass diese vollautomatisch Daten austauschen und die Produktion autark steuern und durchführen.

In diesen Folien von Dr. Oliver Alt, Head of Solutions bei LieberLieber, sehen Sie, dass der Weg zu Industrie 4.0 sogar kürzer als gedacht sein könnte. Durch die geschickte Kombination bereits verfügbarer Methodiken, Technologien, Werkzeuge und Standards der modellbasierten Systementwicklung ließen sich nämlich einige der angestrebten Ziele schon heute erreichen.

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Industrie 4.0 modellbasiert umsetzen

  1. 1. Industrie 4.0 modellbasiert umsetzen Dr. Oliver Alt Webinar mit am 8.12.2015 1
  2. 2. Dr. Oliver Alt  Head of Solutions bei LieberLieber Software  Expertise in modellbasierter Systementwicklung mit SysML  Verantwortlich für die Strategie beim Thema Industrie 4.0 2 Erscheint 2016
  3. 3. LieberLieber  Sitz in Wien  20+ Ingenieure  Mitglied der OMG  Produkte und Lösungen für modellbasierte System und Softwareentwicklung  Präferierter Partner von SparxSystems Central Europe 3
  4. 4. Agenda  Was ist Industrie 4.0  Software als Schlüsselfaktor für Industrie 4.0  Modellbasierte System- und Softwareentwicklung  Standards  Ausblick 4
  5. 5. 1. Industrielle Revolution  Von der manuellen Fertigung der Manufaktur zur maschinellen Produktion  Zu Beginn der 1800er Jahre wird die Produktion durch Maschinen erheblich gesteigert  Nutzung der Dampfmaschine als Antrieb 5
  6. 6. 2. Industrielle Revolution  Einführung des Fließbandes um 1870  Standardisierung der Produktion durch festgelegte Arbeitsschritte und Tätigkeiten  Massenproduktion von gleichen oder ähnlichen Produkten in kurzer Zeit wird möglich 6
  7. 7. 3. Industrielle Revolution  Einführung von Computern in der Produktion  Teilweise vollautomatische Durchführung von Arbeits- schritten  Roboter und Computer-aided Manufacturing  Ab den 1970er Jahren 7
  8. 8. 4. Industrielle Revolution – Industrie 4.0  Ziel  Individuelle Produkte im Rahmen einer Massenproduktion kostengünstig produzieren  Ansatz Alle Produktionseinheiten und sonstigen relevanten Dinge im Produktlebenszyklus miteinander vernetzen, so dass diese vollautomatisch Daten austauschen und die Produktion autark steuern und durchführen können. 8
  9. 9. Industrie 4.0 – Eckpunkte (1/2)  Internet der Dinge/Cyber-Physical Systems (CPS) in der industriellen Produktion Vernetzung von Produktionssystemen und Produktions- gütern um Abläufe zu automatisieren, autarker durchzu- führen und individuellere Produktion als Teil einer Serien- fertigung möglich zu machen.  Smart Factory Jedes Produkt darin kennt seine Historie, den aktuellen Zustand und möglicherweise mehrere Alternativen zum Zielzustand 9
  10. 10. Industrie 4.0 – Eckpunkte (2/2)  Digitale Durchgängigkeit des Systems Engineering über die gesamte Wertschöpfungskette und den gesamten Produktlebenszyklus  Keine Medienbrüche der Daten von der Bereitstellung der Rohmaterialien bis zur Auslieferung des Produkts.  Übergreifende Vernetzung und Integration der Informations- und Produktionssysteme. 10
  11. 11. Software als Schlüsselfaktor für Industrie 4.0  Vernetzung unterschiedlicher Systeme  IT-Systeme  Produktionsanlagen  Sensoren, Aktuatoren  …  Handhabung von Varianten und Variabilität  Software muss umfassend eingesetzt und integriert werden 11
  12. 12. RAMI 4.0  ReferenzArchitekturModell Industrie 4.0 ©PlattformIndustrie4.0 12
  13. 13. Modellbasierte Systementwicklung Werkzeuge Modell Arbeitsprodukte Code XML Doku … «blockProperty» «blockPrope... «blockPrope... «blockPrope... Prozesse/Methodik Grundprinzipien der modellbasierten Entwicklung  Automatisierung  Werkzeugdatenintegration  Modelltransformation 13
  14. 14. Woraus besteht ein Systemmodell?  Architektur/Struktur  Strukturelle Darstellung der Systemkomponenten und deren Schnittstellen und Verschaltung  Verschiedene Abstraktionsstufen während der Entwicklung  Verhaltensbeschreibung  Jeder strukturelle Systemkomponente ist dazu dar eine bestimmte Funktionalität zu erfüllen  Dies ist das Verhalten der System- komponente  Für jede Komponente muss es daher eine Verhaltensdefinition geben.  Anforderungen  Zustandsautomaten  Anwendungsfälle und Aktivitäten  BPMN «blockProperty» «blockPrope... «blockPrope... «blockPrope... 14
  15. 15. Produktionsmodell (Struktur & Verhalten) Industrie 4.0 Systemingenieur Kunde Varianten- definition Produkt Zulieferer Rohstoff- produzenten 15 Industrie 4.0 – Unser Bild
  16. 16. Standards Featuremodellierung 16
  17. 17. Systems Engineering und Industrie 4.0  Es gibt starke Überschneidungen zwischen modellbasierter Systementwicklung und den Eckpunkten hinter Industrie 4.0  Umfassender Informationsaustausch zwischen Stakeholdern  Produktionsketten  Wirkketten  Produktkonfiguration  Variantenmanagement  Die Technologien der modellbasierten System- entwicklung lassen sich weitreichend für Industrie 4.0 nutzen! 17
  18. 18. Systems Engineering Standards  OMG SysML  Modellbasierte Definition der Industrie 4.0 Produktionskette  Zustandsdefinition der Produkte  OMG Requirements Interchange Format (ReqIF)  Universelles Datenformat zum Austausch von Entwicklungs- und Produktionsdaten  OMG Data Distribution Service (DDS)  Plattformübergreifende verteilte Datenkommunikation  OMG MOF Query/View/Transformation  Beschreibung und Durchführung von Modelltransformationen 18
  19. 19. Systementwicklung mit SysML 19 Beispiel: P: Power PS: Power SupplyPS: Power Supply P: Power P: Power USB1: USB USB2: USB USB3: USB USB4: USB USB5: USB USB6: USB USB7: USB USB8: USB System: USB HubSystem: USB Hub P: Power USB1: USB USB2: USB USB3: USB USB4: USB USB5: USB USB6: USB USB7: USB USB8: USB
  20. 20. SysML-Wirkkette  Anwendung auf Produktionsketten Mounting Housing Electronic Part Devices Electrical Manufacturing Electrical Parts Electronic PartPart Supplier Electrical Parts Mechanical Parts Packaging Material User Manuals Housing Manufacturing Mechanical Parts Housing Packaging Packaging Material User Manuals Devices 20
  21. 21. Zustandsautomat stm Production Manufacturing Electrical Manufacturing Housing Manufacturing Packaging 21
  22. 22. Produktionsprozess mit BPMN 2.0 22 Start «BusinessProcess» Produktvariante definieren Gehäuse produzieren Platine produzieren Platine bestücken Endmontage Gerät fertig
  23. 23. Featuremodellierung  Feature-Oriented Domain Analysis (FODA), 1990 23 Featuremodell Variant Model Basis Arbeitsprodukte Variant Generator Variante (generiert)
  24. 24. Generierte Variante 24 P: Power PS: Power SupplyPS: Power Supply P: Power P: Power USB1: USB USB2: USB USB3: USB USB4: USB USB5: USB USB6: USB USB7: USB USB8: USB System: USB HubSystem: USB Hub P: Power USB1: USB USB2: USB USB3: USB USB4: USB USB5: USB USB6: USB USB7: USB USB8: USB
  25. 25. Produktionsmodell (Struktur & Verhalten) Industrie 4.0 Systemingenieur Kunde Varianten- definition Produkt Zulieferer Rohstoff- produzenten 25 Industrie 4.0 – Unsere Vision Feature- modellierung
  26. 26. Versuch einer Einordnung in RAMI 4.0 26 ©PlattformIndustrie4.0 Featuremodellierung
  27. 27. Standardisierung ist entscheidend  Die Nutzung bestehender oder die Definition neuer Standards ist der entscheidende Faktor für die Umsetzung von Industrie 4.0  Nutzung bestehender Standards macht die Sache einfacher!  Standards ermöglichen eine übergreifende Zusammenarbeit  Beispiele:  Telekommunikation  Elektrische Energieversorgung  Maschinenbau und Elektrotechnik  In der IT setzen sich Standards erst langsam durch 27
  28. 28. Fazit und Ausblick  Viele Ideen und Ansätze hinter Industrie 4.0 lassen sich bereits heute durch schon existierende Standards adressieren  Modellbasierte Entwicklung ermöglicht die Handhabung der Komplexität von Industrie 4.0 Anwendungen  Weitere Herausforderung: Big Data 28
  29. 29. Forschungsprojekt mit TU Wien  LieberLieber arbeitet aktuell mit der Christian Doppler Forschungsgesellschaft in einem Modul zusammen: Engineering Integration for Flexible Automation Systems  Ziele:  Konzepte von SysML und AutomationML kombinieren  Werkzeuge der modellbasierten Entwicklung für AutomationML nutzbar machen  Implementierung des OMG MOF QVT-Standards zur Datenintegration  www.sysml4industry.org 29
  30. 30. Fragen?  www.lieberlieber.com  www.polarion.com  www.sysml4industry.org 30

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