Resiliente soziotechnische Prozesse im industriellen Internet der Dinge – RESPOND

Problemstellung

Die Automatisierung der Produktion schreitet immer weiter voran. Produkte werden individuell angefertigt – und sie werden komplexer. Dies erhöht die Anforderungen an Produktionssysteme, die möglichst autonom, effizient und zuverlässig arbeiten sollen. Je integrierter und grundlegender diese Systeme für Wirtschaft und Gesellschaft werden, desto wichtiger werden dynamische und gleichzeitig verlässliche Infrastrukturen und Prozesse für Anpassung und Widerstandsfähigkeit.

Zielsetzung

Das Ziel von RESPOND ist ein flexibles und dynamisches Produktionssystem im industriellen Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT), das seinen Zustand selbst überwacht und auf Fehler und Probleme reagieren kann. Das soziotechnische Produktions-System führt dabei dynamisch Prozesse aus.

Vorgehensweise

Die Lösung orchestriert IIoT-Knoten wie Maschinen, Sensoren und Edge-Devices und bindet auch Menschen mit unterschiedlichen Rollen in das Cyber-Physical Production System (CPPS) ein. Flexibilität wird unter anderem erreicht, indem bestehende Methoden und Werkzeuge zur Modellierung und Ausführung von Prozessen erweitert werden, sodass IIoT-fähige Geräte als generalisierte Prozessressourcen mit Fähigkeiten und Selbstbeschreibung unabhängig vom konkreten Anwendungsfall nutzbar sind. Das System kann so zur Laufzeit resilient auf Änderungen, Unsicherheiten und Fehler des räumlichen, zeitlichen und Interaktionskontexts reagieren.

Die Kontextmodellierung des gesamten IIoT-Ökosystems bildet eine Kernarbeit und Grundlage für die adaptive Prozessausführung im Internet der Dinge. Das Kontextmodell wird von der ebenfalls im Projekt entwickelten IIoT-Prozessmodellierungssprache verwendet und kann mit Hilfe der entstehenden Toolchain für Prozessbeschreibungen eingesetzt werden. Selbstüberwachungs- sowie Selbstheilungskomponente (Self-X) nutzen diese semantischen Beschreibungen, um eine resiliente Ausführung der Prozesse auch unter veränderten Kontexten zu gewährleisten. Die Erzeugung und Steuerung der Prozesse übernimmt das IIoT-Workflow-Management-System, welches auf die speziellen Anforderungen von selbstheilenden Systemen ausgerichtet ist.

Ergebnisverwertung

RESPOND verfügt über ein hohes Potenzial und großen Anwendernutzen, da es hochaktuelle Entwicklungen im Themenbereich Industrie 4.0 aufgreift: Von IIoT/Edge Computing über semantische Prozesse bis Self-X. Es dient als Grundstein zur strategischen Weiterentwicklung intelligenter IIoT-Technologien und -Systeme der Partner in zukünftige Märkte.

Die entwickelten Verfahren und Technologien dienen der stärkeren Kopplung von Produktionssystemen und IT mit IoT sowie der hierzu notwendigen Infrastruktur im Produktionsumfeld. Durch die im Projekt entwickelten Lösungen können verlässlichere und gleichzeitig flexiblere Produktionssysteme der Zukunft entwickelt und betrieben sowie Technologien auf weitere IoT-/CPS-Domänen übertragen werden.