Ontology-based data modeling

  Verschiedene Maschinen und Diagramme WZL / SE-RWTH

Produktionsprozesse sowie Anlagen sind aufgrund einer zunehmenden Anzahl von Produktvarianten und Produktlinien und kürzeren Produktlebenszeiten häufiger anzupassen. Im Zuge von "Industrie4.0" wird diese Forderung als belastbare Fabrik bezeichnet und beschreibt die Möglichkeit einer schnellen Rekonfiguration von Produktionslinien nach wechselnden Aufträgen durch selbstadaptive Software. Diese Software optimiert die Produktionslinie durch Identifizierung und falls erforderlich Verknüpfung.

Eine statische Abbildung zwischen Produkt, Prozess und Ressource (z. B. nach DIN 62264) reicht hierfür nicht mehr aus. Stattdessen muss eine solche Zuordnung flexibel und konzeptionell für modellbasierte Anpassungen sein, um effiziente Änderungen zu ermöglichen. Die Herausforderung besteht darin, gültige Zuweisungen zwischen diesen Komponenten zu identifizieren, da jedes Produkt individuelle Anforderungen an den Produktionsprozess und die Ressourcen stellt. Darüber hinaus müssen Übergangskosten für die Neukonfiguration der Anlage von der Optimierungssoftware berücksichtigt werden.

Ontologien könnten als Grundlage für die semantische Modellierung dienen, um die Fähigkeiten einer Ressource einerseits und die Anforderungen der Produkte und deren Produktionsprozess andererseits festzulegen. Sprachen aus der UML-Familie wie Feature Diagramme, Aktivitätsdiagramme und Klassendiagramme werden für die Modellierung verwendet. Das gewünschte Ergebnis ist eine formale Spezifikation von Produkten, deren Varianten, jeweilige Produktionsprozesse und verfügbare Ressourcen und deren jeweilige Fähigkeiten. Diese Spezifikation kann als Eingabe für Optimierungsalgorithmen dienen, die Rekonfigurationspläne für die Produktionsprozesse sowie für die Anlage, die diese Prozesse durchführt, erzeugen.

Im Rahmen dieses Projektes wird das Datenmodell für einen bestehenden Produktionsprozess (Smart Automation Lab SAL) angepasst, um eine agile Rekonfiguration zu ermöglichen. Ein Software-Prototyp zeigt die Optimierungsstrategien. Das gesamte Szenario wird auf einem echten Herstellungsprozess im SAL durchgeführt und ausgewertet.

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