KonMaFS

Konsistente Entwicklung von Materialflusssystemen durch eine modellbasierte Vorgehensweise

Ausgangssituation

Am Entwicklungsprozess automatisierter Materialflusssysteme sind viele verschiedene Fachbereiche und Fachdisziplinen (Maschinenbau, Elektrotechnik, etc.) parallel oder sequentiell beteiligt. Die diversen Akteure verwenden für dasselbe Projekt verschiedene Werkzeuge und Entwurfsmodelle, die jeweils für den Fachbereich relevante Teilaspekte abbilden. Jeder der Akteure hat dabei seine eigene Sicht auf das Projekt, die auf jene Aspekte eines Modells limitiert ist, die für den entsprechenden Akteur zum Lösen seiner individuellen Aufgabe relevant sind. Alle anderen Aspekte sind für den Akteur nicht sichtbar.

Im Entwicklungsprozess automatisierter Anlagen verursacht die Fehlerbehebung während der Inbetriebnahme aufgrund der Vielzahl beteiligter Akteure und Abhängigkeiten einen hohen Aufwand. Die Herausforderungen während des Entwicklungsprozesses liegen daher sowohl in der effizienten Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Akteuren als auch im frühzeitigen Erkennen von Planungskonflikten während der Entwicklungsphase. Eine direkte und automatische Verknüpfung zwischen den verschiedenen bei der Entwicklung eingesetzten Modellen existiert in der Regel nicht, sodass Änderungen in einem Modell manuelle Änderungen in weiteren Modellen nach sich ziehen, die wiederum weitere Änderungen nach sich ziehen können. Die Komplexität dieser Zusammenhänge ist durch die vielen beteiligten Akteure und Modelle schwierig abzusehen und zu beherrschen. Zudem sind die Zusammenhänge in der Regel nicht oder nicht formal beschrieben. Dadurch entstehen oft unerkannte Inkonsistenzen zwischen den Elementen verschiedener Modelle, bei einem Förderer z.B. zwischen dem Element "Maximale Fördergeschwindigkeit" in einem Modell "Fördermittelplanung" und dem Element "Durchsatz" in einem Modell "Systemleistung".

Zielsetzung

Die manuellen Übertragungsschritte zwischen verschiedenen Entwicklungsschritten werden durch die Nutzung automatisierter Transformationen auf Basis eines Virtual Single Underlying Meta Models (V-SUMMs) reduziert. Dabei soll durch diesen Ansatz nicht die Planung automatisiert, sondern der Mensch bei der Planung unterstützt werden, indem für den Menschen nur die im aktuellen Arbeitskontext relevanten Zusammenhänge aufgezeigt werden.

Außerdem wird mit dieser Vorgehensweise die Anzahl der Fehler bei der Entwicklung von automatisierten Materialflusssystemen verringert. Fehler, die durch Inkonsistenzen entstehen können, sind zum Beispiel Missverständnisse bei der Kommunikation und bei der Übertragung von Modellinformation in andere Modelle.

Schließlich wird durch den V-SUMM-Ansatz ermittelt, welche weiteren Modellelemente nach einer Anpassung zu prüfen und gegebenenfalls zu ändern sind.

Vorgehensweise

Das Vorhaben gliedert sich in 5 Arbeitspakete, verteilt auf eine Laufzeit von insgesamt zwei Jahren. Mittels Interviews in Arbeitspaket 1 wird Kenntnis über aktuell durchgeführte Arbeitsschritte bei der Entwicklung von automatisierten Materialflusssystemen in der industriellen Praxis erlangt. Relevante Sichten auf das System werden ausgewählt und anschließend in Arbeitspaket 2 hinsichtlich ihrer Kopplung analysiert, um mögliche auftretende Inkonsistenzen zu klassifizieren. In Arbeitspaket 3 wird ein Virtual Single Underlying Meta Model (V-SUMM) für automatisierte Materialflusssysteme entwickelt und an einem Demonstrator innerhalb eines beispielhaften Anwendungsfalls getestet. Der so entstehende Anwendungsfall wird im Rahmen von Arbeitspaket 4 Schritt für Schritt erweitert, um Anforderungen aus Sicht der Anwender abbilden zu können. In Arbeitspaket 5 erfolgt demnach eine Evaluation des geschaffenen Modellierungsansatzes mittels Experteninterviews.

Projektpartner

  • Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme, TUM, München
  • Paluno, Universität Duisburg-Essen, Essen

Förderung

Das Forschungsprojekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft mit der Projektummer 451550676.