BEMO-COFRA

Die europäische Fertigungsindustrie befindet sich aufgrund von Produktionsüberkapazitäten in einer Krise, während in Brasilien das stetige Wirtschaftswachstum Fertigungsbetriebe dazu drängt, ihre Produktionsleistung zu erhöhen. Trotz dieser Unterschiede steigt in beiden Regionen der Bedarf, die Produktionsaktivitäten zu flexibilisieren, um auf die sich beständig verändernde Nachfrage auf dem Weltmarkt reagieren zu können. Die Fähigkeit, durch fortschrittliche IKT-Werkzeuge und Technologien die Flexibilität der Systeme zu erhöhen und dadurch schnell neue innovative Produkte auf den Markt bringen zu können, ist dabei die Schlüsselkompetenz. Die traditionellen technischen Ansätze im Produktionsbereich können dies nicht leisten.

Fabriken müssen also zukünftig gezwungenermaßen über Produktionssysteme verfügen, die in der Lage sind, Effizienz, Leistung und Robustheit unter der Randbedingung von hoher Variabilität sicherzustellen. Um dies zu erreichen, sind vernetzte Überwachungs- und Steuerungslösungen von zentraler Bedeutung.

BEMO-COFRA hatte zum Ziel, generische Lösungen für diese Herausforderungen bereitzustellen, die die wesentlichen, die Gesamteffizienz stark beeinträchtigenden und die Wettbewerbsfähigkeit reduzierenden Schwachpunkte derzeitiger Produktionssysteme reduzieren:

• Mangelnde Prozessintegration: Begrenzte Integration zwischen den Prozessen, die mit der Konstruktion und dem Management von Fabriken verbunden sind
• Wenig Flexibilität: Schwierigkeiten, eine angemessene Flexibilität der Produktionsstätte bereitzustellen, infolgedessen verringertes Vermögen, dem kontinuierlich wechselnden Produktmix und Produktionsvolumen zu genügen
• Keine Skalier- und Rekonfigurierbarkeit: Produktionssysteme sind nicht auf eine einfache Rekonfiguration vorbereitet
• Geringe Produktionseffizienz: Die Überwachung der Produktivität ist aufgrund geringer Diagnosefähigkeiten eingeschränkt; es gibt üblicherweise weder effiziente Werkzeuge, um Konstruktionsfehler zu erkennen und Installationsproblemen vorzubeugen, noch eine effiziente Protokollierung von Daten, die eine vorausschauende Wartung ermöglicht.

Das Projekt BEMO-COFRA adressierte sowohl technische Aspekte als auch Benutzerbedürfnisse, um den breiten Einsatz von Großlösungen für vernetzte Überwachung und Steuerung voranzutreiben: 

• Definition von neuartigen Mechanismen, um die Verlässlichkeit von drahtlosen Sensor-Aktuator-Netzwerken (Wireless Sensor and Actuator Networks – WSAN) durch Kontextsensitivität, Selbstkonfiguration und Selbstanpassung zu stärken, damit diese auch in rauen Umgebungen arbeiten und heterogene Anwendungsbedingungen erfüllen
• Einsatz von verteilten und dezentralisierten Ansätzen, um WSANs mit skalierbaren Überwachungs-, Steuerungs- und Selbstdiagnosefähigkeiten zur Verfügung zu stellen
• Einführen einer service-orientierten Architektur (SOA) und einer Middleware, die durch die Bereitstellung von intelligenten Objekteigenschaften als Web Services und semantischer Interoperabilität dafür sorgen, dass die im Projekt entwickelten WSAN mit bestehenden Geräten und Systemen problemlos zusammenzuarbeiten können

Piloteinsatz

Die BEMO-COFRA-Infrastruktur ist eine geeignete Lösung für das Management von komplexen Großsystemen in verschiedenen Anwendungsdomänen, etwa Transport, Energie oder Produktion. Trotz ihrer Besonderheiten sind diese Anwendungsbereiche durch eine hochgradig vernetzte Umgebung und einen steigenden Bedarf der Integration von verschiedenen, heterogenen Technologien gekennzeichnet. Allerdings weisen die verschiedenen Produktionsumgebungen jeweils spezielle Herausforderungen auf – unter anderem raue Bedingungen für Funkwellenausbreitung, verlässliche Vorgänge, Echtzeit- bzw. Quasi-Echtzeit-Kommunikationsrandbedingungen und auch Mobilität, beispielsweise intelligente Objekte, die auf beweglichen Teilen einer Fertigungsstraße installiert sind. Diese erschwerten Bedingungen waren allerdings für Validierungszwecke im BEMO-COFRA-Projekt besonderes interessant.

In BEMO-COFRA wurde ein Framework zur verteilten Überwachung und Steuerung von Großanlagen realisiert, der die Beobachtung und Optimierung von physischen Prozessen vereinfacht. Das System wurde in einer von COMAU Brazil zur Verfügung gestellten Produktionsanlagen-Testumgebung installiert und evaluiert.

Fraunhofer FITs Beteiligung

Fraunhofer FIT sicherte den Erfolg des Projekts durch ein Gesamt-Projektmanagement auf Basis der anerkannten Standards des Project Management Institute (PMI). Darüber hinaus war FIT an der Entwicklung von Sensor-Fusion- und Kontextsensitivitäts-Technologien beteiligt, um ein intelligentes Überwachungs- und Steuerungssystem im Produktionsbereich zu ermöglichen. FIT war gemeinsam mit den Partnern In-JeT und ISMB verantwortlich, die in den Projekten Hydra und ebbits erzielten Ergebnisse zu vermitteln und insbesondere die LinkSmart-Middleware und Know-how im Bereich Middleware Design und Adaptive Systeme ins Projekt einzubringen.

Das Projekt wurde von der Europäischen Union (europäische Partner) und von der CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (brasilianische Partner) kofinanziert.