Capabilities-bAsed and Self-Organizing Manufacturing Management (CASO)

Im Projekt CASO (Capabilities bAsed and Self-Organizing Manufacturin Management) entwickelt die Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft ein Softwareframework für die Fertigungsplanung und -steuerung einer Smart Factory. CASO kombiniert zentrale Planung und die Möglichkeiten der Selbstorganisation. Hinzu kommt die sichere Einbindung von Auftragsfertigern. Projektleiter ist Prof. Dr. Dirk Reichelt.

Herausforderung

Flexible dezentrale Fertigungskonzepte wie Industrie 4.0 oder Smart Factory gelten als wichtige Lösung, die Zukunftsfähigkeit des Standortes Deutschland zu sichern. Tatsächlich ist es aber so, dass die meisten in der Praxis verbreiteten Systeme nach wie vor mit einem zentralen Planungsansatz arbeiten. Das Problem einer zentralen Planung besteht jedoch darin, dass man damit in der Regel nicht schnell auf Störungen und Abweichungen in der Produktion reagieren kann. Folglich können Ziele wie kurze Lieferzeiten, hohe Auslastung oder niedriger Lagerbestand nicht eingehalten werden. Bei der Entwicklung eines neuen Produktionsplanungssystems stellen sich verschiedene Fragen: Wieviel Selbstorganisation ist bereits möglich, können zentrale Planung und Selbstorganisation kombiniert werden, und wie können Auftragsfertiger in ein solches System eingebunden werden, ohne dass dabei schützenswerte Produktionsdaten weitergegeben oder einsehbar werden?

Ziele und Vorgehen

Mit dem Projekt CASO soll ein Softwareframework entstehen, das die Fertigungsplanung und -steuerung einer Smart Factory mit zentralen und dezentralen Elementen unterstützt und dabei die Daten absichert. Um die Umsetzbarkeit der einzelnen Teilaufgaben zu belegen, werden mindestens vier Demonstratoren geschaffen: Zunächst ein Fähigkeitsmanagement-Framework, das die technischen Fähigkeiten der Fertigungsmaschinen mit semantischen Maschinenmodellen beschreibt. Hinzu kommt ein Produktionsplanungswerkzeug, das eine dezentrale, selbstorganisierte Fertigung mit einer zentralen Planung kombiniert. Der dritte Demonstrator ist ein Rezeptgenerator. Rezepte sind die Prozessgrößen, die im Betrieb an die Steuerung übertragen werden. Der Generator erzeugt die Rezepte dynamisch, je nach zugewiesenem Auftrag der Planung. Der letzte Demonstrator erweitert Steuerung und Rezeptmanagement um das Digital Right Management. Damit wird das geistige Eigentum – also die Rezepte – bei der Vernetzung mit Auftragsfertigern geschützt.

Innovationen und Perspektiven

Mit CASO setzen die Projektpartner erstmals ein kombiniertes zentral-dezentrales Planungstool um, das gleichzeitig die Möglichkeit der digitalen Absicherung relevanter Prozessdaten bietet. Die dezentrale Planung nutzt ein Fähigkeitsmodell der Produktionsressourcen, das mit universellen Kommunikations- und Schnittstellenstandards (ISA-95, OPC-UA) kompatibel ist. Das Softwareframework wird unter eine freie Lizenz gestellt und öffentlich zugänglich gemacht. Weil das Framework modular aufgebaut ist, können auch einzelne Module genutzt werden.

Die Weiterentwicklung des Frameworks soll über Industrieprojekte zur Einführung von CASO erfolgen. Die Projektpartner DUALIS, TecWare und Zeiss wollen die Projekterkenntnisse und das Framework nutzen, um eigene Produkte weiterzuentwickeln. Die Projektergebnisse werden über wissenschaftliche Tagungen und Journale öffentlich bekannt gemacht. Darüber hinaus wird das Co-Creation-Lab „Fabrik der Zukunft“ genutzt, um Workshops zu den Themen dezentrale Planung und digitaler Schutz durchzuführen.