Simulation komplexer Kommunikationssysteme in der Fertigungsautomatisierung
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Diss. Reihe Maschinenbau, Band 429
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Abstract
The increasing networking of machines and plants, the growing heterogeneity of communication participants, and the convergence of IT and OT applications in the course of Industry 4.0 pose major challenges for planners of industrial communication networks. Up to now, industrial communication networks can only be sufficiently validated after completion of the engineering phase. This leads to high costs due to undetected errors in the early phase of the life cycle of an automated production plant. The aim of this work is to enable validation of the planned communication network in the early planning and design phase of an automated production plant. For this purpose, the co-simulation framework PLANET is introduced, which validates the industrial communication network based on application related communication requirements and a combination of material flow and communication simulation. For this purpose, industrial applications are structured with respect to communication requirements based on a communication technology portfolio. By modelling application-related communication requirements, a description language is defined in the asset administration shell for use in simulations. Furthermore, the overall architecture of the co-simulation is also presented, which uses this information and validates the results using a prototypical implementation.
Abstract
Die zunehmende Vernetzung von Maschinen und Anlagen, steigende Heterogenität von Kommunikationsteilnehmern und die Konvergenz von IT- und OT-Applikationen im Zuge von Industrie 4.0 stellen Planende von industriellen Kommunikationsnetzwerken vor große Herausforderungen. Bisher lassen sich industrielle Kommunikationsnetzwerke erst nach Vollendung der Engineering-Phase hinreichend validieren. Dies führt zu hohen Kosten durch nicht entdeckte Fehler in der frühen Phase des Lebenszyklus einer automatisierten Produktionsanlage. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Validierung des geplanten Kommunikationsnetzwerks bereits in der frühen Planungs- und Design-Phase einer automatisierten Produktionsanlage zu ermöglichen. Hierfür wird das Co-Simulationsframework PLANET eingeführt, welches auf Basis von applikationsbezogenen Kommunikationsanforderungen und einer Kombination aus Materialfluss- und Kommunikationssimulation das industrielle Kommunikationsnetzwerk validiert. Dazu wird eine Strukturierung industrieller Applikationen hinsichtlich Kommunikationsanforderungen anhand eines Kommunikationstechnologie-Portfolios vorgenommen. Durch die Modellierung von applikationsbezogenen Kommunikationsanforderungen erfolgt die Definition einer Beschreibungssprache in der Verwaltungsschale zur Verwendung in Simulationen. Des Weiteren wird auch die Gesamtarchitektur der Co-Simulation vorgestellt, welche diese Informationen nutzt und anhand einer prototypischen Implementierung die Ergebnisse validiert.