Konsortium

Koordinator

Das Institut für Ubiquitäre Mobilitätssysteme (IUMS) beschäftigt sich mit den Bereichen des Ubiquitous Computing, der Mensch-Computer-Interaktion und des Software Engineerings. Dies umfasst die Entwicklung neuer Methoden des Software Engineerings für die Erstellung und Anpassung allgegenwärtiger und verteilter Systeme, die Verwendung dieser in unterschiedlichen Bereichen wie der Produktion und dem Ambient Assisted Living (AAL) sowie der Erforschung neuartiger Interaktionstechniken für allgegenwärtige Systeme. Unter Führung des Institutsleiters Prof. Dr.-Ing. Thomas Schlegel sind bereits verschiedene Vorarbeiten zum aktuellen Thema geleistet worden. So sind im Projekt VICCI modellbasierte „CPS-Apps“ entstanden, die unterschiedliche Abstraktionsebenen von der Sensorik und Aktorik, über Systeme bis hin zum Nutzer abdecken. Einen wesentlichen Aspekt im Bereich der Produktion stellen Prozesse dar. Mit dem Ziel diese Prozesse flexibel und dynamisch zu gestalten sind mehrere Dissertationen und fortgeschrittene Dissertationsvorhaben unter der Leitung von Prof. Schlegel entstanden, die sich den Themen „Rollenbasierte Prozesse“, „Verteilte Prozesse“ und „Dezentrale Prozesse“ sowie seinem eigenen Dissertationsthema „Laufzeitmodellierung objektorientierter interaktiver Prozesse in der Produktion“ widmen. Diese Arbeiten lassen sich durch ihren hohen Bezug auf das Vorhaben RESPOND optimal einbringen. Im aktuellen BMBF-Forschungsvorhaben CyProAssist überträgt IUMS bereits existierende Modelle und Konzepte hinsichtlich Mensch-Maschine-Interaktion und Kontext in das Produktionsumfeld und entwickelt diese weiter.

Im Rahmen des Vorhabens RESPOND wird IUMS die Koordination übernehmen und die Expertise auslaufenden und abgeschlossenen Vorhaben insbesondere bei der Modellentwicklung rollenbasierter Prozesse und der Entwicklung von Modulen zur Kontext- und Bewegungserkennung einbringen.

Partner im Projekt:

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU ist ein erfolgreicher F&E-Dienstleister auf dem Gebiet der Produktionstechnik für den Automobil- und Maschinenbau und gilt als Leitinstitut für die ressourceneffiziente Produktion. Schwerpunkte sind die Entwicklung intelligenter Produktionsanlagen sowie die Optimierung damit verbundener Fertigungsprozesse. Im Kontext der Forschungsstrategie ‚E3-Produktion‘ der Fraunhofer-Gesellschaft arbeitet das Institut aktiv auf dem Themenfeld Industrie 4.0. Durch eine geeignete informationstechnische Interaktion zwischen Maschinen und Menschen soll eine effiziente Produktion ermöglicht werden. Der Mensch wird dabei als ein integraler Bestandteil betrachtet. Die Abteilung Digitalisierung in der Produktion am Fraunhofer IWU forscht an Lösungen für die Erfassung, Verwaltung und Auswertung von Prozess- und Produktionsdaten. Die Schwerpunkte der Arbeiten liegen dabei zum einen in der Entwicklung von Modellen und Kennzahlensystemen für die Datenanalyse und zum anderen in der Entwicklung semantischer Modelle zur formalen Repräsentation von Produktionsprozessen und -systemen. In der Vergangenheit wurden Verfahren zur semantischen Annotation und Auswertung von Produktionsdaten, zur formalen Repräsentation von Anlagen- und Steuerungsmodellen sowie zur formalen Repräsentation mathematischer Modelle und deren Berechnung erforscht.

Im Vorhaben RESPOND wird das IWU sein Open-Source-Werkzeug KOMMA zur Abbildung ontologiebasierter-Modelle sowie sein Know-How aus den Bereichen der Prozessmodellierung einbringen, um auf Basis der Anforderungen und des Evaluationsszenarios in RESPOND eine Prozessmodellierungssprache zu entwickeln bzw. bestehende Sprachkonzepte zu erweitern.

Am Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation des KIT beschäftigen sich die Arbeitsgruppen von Prof. Ralf Reussner, Jun.-Prof. Anne Koziolek und Dr. Robert Heinrich mit den technischen Ansätzen für den Entwurf von Software, insbesondere mit Softwarekomponenten und Softwarearchitektur, modularen Sprachen zur Modellierung und Analyse von Software, modellbasiertem Performance Engineering und Zuverlässigkeits-Vorhersage, sowie sichtenbasierte Entwicklung von Systemen mit heterogenen Modellen. Für die Simulation komponentenbasierter Architekturen wird der dort entstandene Palladio-Architektursimulator genutzt und weiterentwickelt, mit dem sich Qualitäts-Eigenschaften des zu entwickelnden Systems bereits zur Entwurfszeit bewerten und optimieren lassen und somit zum Treffen von Entwurfsentscheidungen genutzt werden können. Mit dem sichtenbasierten Vitruvius-Ansatz können weiterhin heterogene Modelle, die bei der Entwicklung von software-intensiven Systemen verwendet werden, gekoppelt werden, um die Konsistenz zwischen Entwicklungsartefakten sicherzustellen.

Im Vorhaben RESPOND wird das KIT von der softwaretechnischen Seite bei der Integration und Aufbereitung der Produktionsdaten in eine gemeinsame Plattform mitwirken.

Die Software AG ist das zweitgrößte Software-Unternehmen Deutschlands. Sie beschäftigt knapp 4.500 Mitarbeiter, ist in 70 Ländern der Welt aktiv und erzielte 2016 einen Umsatz von 872 Mio. Euro. Mit den Produkten der Software AG können ihre Kunden – unter ihnen namhafte Vertreter des verarbeitenden Gewerbes – digitale Angebote und Dienste entwickeln und so innovative Geschäftsmodelle vorantreiben. Das Internet der Dinge ist für die Software AG dabei von strategischer Bedeutung. So verfügt sie mit Cumulocity IoT über eine der wenigen IoT-Plattformen „Made in Germany“. Cumulocity IoT bietet dabei u.a. Software für die Integration von Daten und Geräten, für die Datenanalyse in Echtzeit sowie das Prozessmanagement. Die Software AG hat in mehreren Forschungsprojekten zum Thema IoT-Plattformen gearbeitet. In BigPro (BMBF) wurde auf dieser Basis ein System zur Produktionsüberwachung und Ausfallvorhersage im produzierenden Gewerbe geschaffen. In iProdict (BMBF) wurde eine dynamische Prozessanpassung für die Stahlproduktion geschaffen, die auf durch Auswertung von Sensordaten beurteilte Qualitätsschwankungen reagiert. In diesem Kontext wurde auch die Einbeziehung von IoT in die Prozessmodellierung untersucht. In DISRUPT (H2020) und TT(H2020) wird die IoT-basierte Optimierung von Supply Chains bzw. Logistik untersucht.

Im Rahmen des Projektvorhabens RESPOND tritt die Software AG als Plattformanbieter auf, welcher lösungsorientierte Anwendungen bereitstellt und eine möglichst flexible Orchestrierung von Services ermöglicht.

Die TGU Interaktion.biz („IBIZ“) der TTI GmbH entwickelt und verbessert Interaktionstechniken im Bereich allgegenwärtiger und interaktiver Systeme. Dazu bietet sie eine breite Unterstützung bei der Konzeption bis hin zur Implementierung interaktiver und multimodaler Systeme, vor allem in den Bereichen der Fertigungstechnik. Mit dem Produkt ProConn bietet das Unternehmen eine Software für den Produktionsbereich, die Mitarbeitern auf allen Ebenen der Fertigung die richtige Information zum richtigen Zeitpunkt bereitstellt und so die Arbeitsabläufe der Mitarbeiter effizienter gestaltet.

Im aktuellen Verbundprojekt CyProAssist entwickelt die TTI GmbH adaptive Visualisierungskomponenten zur Unterstützung verschiedener Nutzungskontexte aus dem Bereich der Produktion. Dazu wurde durch die TTI GmbH eine umfangreiche Nutzer- und Workflow-Analyse in den Anwendungsfeldern durchgeführt und in Form von Personas und Szenarien dokumentiert. Zusätzlich leitet die TTI GmbH die Arbeitspakete „Adaptive Bedien- und Schulungskonzepte“ und „Fertigungsassistenzsystem Friendly Improver“. Im Projekt DynAPSys erfolgten die industrieorientierte und wissenschaftlich-technische Koordination sowie die Softwareentwicklung einer Mobilapplikationen. Weiterhin wurden für verschiedene Softwareunternehmen IT-Technologien zur visuellen Informationsbereitstellung (z. B. Augmented Reality-Anwendungen) konzipiert, entwickelt und evaluiert. Die TTI GmbH beteiligt sich außerdem in der Arbeitsgruppe „Industrie 4.0 – Mensch einbinden“.

Im Vorhaben RESPOND wird die TTI GmbH den Anwendungs-, Umgebungs- und Interaktionskontext untersuchen und geeignete Interaktions- und Präsentationsmodelle entwickeln, um verschiedene Interaktionsmodalitäten zu unterstützen. Aufbauend auf den Modellen sowie den Ergebnissen aus dem Forschungsprojekt CyProAssist wird die TTI GmbH Adaptionsmodelle entwickeln, um bei Abweichung von definierten Kontextparameterbereichen geeignete Lösungsstrategien zu wählen und so eine Anpassung des User Interfaces (RESPOND User Interface) an die verschiedenen Kontexte zu ermöglichen und Systemtransparenz zur Förderung der Selbstheilung zu unterstützen.

Das Unternehmen SITEC entwickelt seit 25 Jahren kundenspezifische Steuerungs- und Automatisierungslösungen von der Konzeption über die Realisierung bis zum Service. Qualitätssicherung und Produktionsauswertung erfordern den zunehmenden Einsatz von leistungsfähigen Werkzeugen zur Datenerfassung, Datenspeicherung und Auswertung. Für die Erfassung von Betriebs- und Produktdaten in den Fertigungsanlagen des Kunden werden bereits heute kundenspezifische Lösungen projektiert, die auf verschiedene Schwerpunkte orientieren: Visualisierung; MDE/BDE-Systeme; Traceability; MES-Anbindung. SITEC entwickelt neben der MDE/BDE-Lösungen VarioView ATC auch eine Visualisierung für mobile Endgeräte sowie weitere datengetriebene Softwarelösungen für SITEC-Anlagen mit starkem Bezug zu Industrie 4.0.

Im Konsortium wird SITEC als Anwender fungieren und Anforderungen sowie Daten aus dem Themengebieten Umsetzung und Betrieb von Montageanlagen beisteuern.

Die INTEC International GmbH ist seit 1979 Anbieter innovativer Lösungen für Connectivity, die Systemautomation, mit den Schwerpunkten Beratung und Projektierung. Umfassende Expertise im Bereich der Netzwerk-Kommunikation versetzt die Entwickler und Ingenieure der INTEC International in die Lage, innovative Hard- und Software-Lösungen und Services für die Vernetzung und Systemautomation anzubieten. Vor allem die Ankopplung von Anlagen- und Maschinendaten an periphere Systeme stehen im Mittelpunkt unserer Industrie 4.0-Strategie. Dazu zählen Fertigungsleittechnik- oder ERP-Systeme und das Monitoring. Standardisierte Anbindung von Maschinen durch ein System aus Hardware und Software zur Datenerfassung, Visualisierung und Steuerung – seit mehr als 20 Jahren ist die INTEC International GmbH der verlässliche Partner für Industrial IT. Im Industrie 4.0-Zeitalter bietet INTEC seinen Kunden die Echtzeit-Verknüpfung von Mechanik und modernster Überwachungs- und Steuerungselektronik für alle Produktions- und Unternehmensgrößen. Die Konzeption, Entwicklung und Anpassung von Schnittstellen und Protokollen für Prozess-, Qualitäts- und Traceability-Daten auf Basis verschiedener Standards ergänzen das Portfolio des Hechinger Teams um Firmengründer Gerd Ludwig.

Im Vorhaben RESPOND wird INTEC die Ankopplung, Integration und Aufbereitung der Produktionsdaten (RESPOND Objects) in eine gemeinsame Plattform übernehmen. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf einer intelligenten Handhabung der entstehenden Massendaten im Edge Gateway, dem Bereich, der zwischen Produktion und der IT Plattform liegt und Teil des Workflows wird. Durch noch zu entwickelnde intelligente Verfahren und Strategien muss die Kommunikation so sichergestellt werden, dass keine Datenverluste bei Netzausfällen entstehen und bei Datenoverflow eine Reduzierung der Datenmenge so erfolgt, dass die IT Plattform in den Kernprozessen handlungsfähig bleibt.

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