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SmartFactory-KL stellt Projektergebnisse vor

Modulare Sicherheit für modulare Produktionsanlagen

Die Industrie 4.0-Inititative SmartFactory-KL hat ein Whitepaper zur Absicherung von modularen Produktionsanlagen veröffentlicht. Die Grundlage für das Papier bildet ein ebenfalls modular aufgelegtes Safety-Konzept, das seit 2018 entwickelt wird.

Bild: SmartFactory-KL

Bild: SmartFactory-KL

Flexibilität in der Produktion wird eines der zentralen Merkmale einer Industrie 4.0 sein. Um neue Produktionsvarianten zu ermöglichen, müssen Anlagen einfach und schnell umgerüstet werden. Dafür müssen sich neue Maschinen einfach in den Produktionsprozess integrieren lassen: Plug & Produce. Doch wie lässt sich der flexible Umbau sicher gestalten? Die Lösung ist ein modulares Safety-Konzept, welches seit 2018 im Partnerkonsortium aus Forschung und Industrie in der SmartFactory-KL entsteht und stetig erweitert wird. Die jüngsten Forschungsergebnisse wurden nun im Whitepaper ‚Safety-Anforderungen an die digitale Maschinenrepräsentanz 2020‘ publiziert.

Parameter in der Verwaltungsschale

Neu darin ist: Alle Safety-Parameter werden direkt in der Verwaltungsschale angelegt. Die Summe dieser Parameter ergeben dann ein sogenanntes Teilmodell (engl. Submodel) der Verwaltungsschale. Dieses ist nicht statisch, sondern kann je nach Anforderung unterschiedliche Safety-Parameter beinhalten. Das Whitepaper entstand in der SmartFactory-KL-Arbeitsgruppe 2 ‚Connect & Control‘ und legt den Fokus auf die digitale Maschinenrepräsentanz bzw. den sogenannten Digital Twin, das virtuelle Abbild einer Produktionsanlage. „Wir verwenden einen digitalen Zwilling der Anlage, da eine dynamisierte Maschinensicherheit aufgrund der komplexen Anforderungen nicht ohne digitale Hilfsmittel umsetzbar ist“, sagt Michael Pfeifer, Mitglied im Smart Manufacturing Council und Koordinator der Arbeitsgruppe Industrie 4.0 bei TÜV SÜD sowie Mitautor des Whitepapers. Betrachtet werden also vor allem die Vorgänge auf Software-Ebene.

Funktionsweise und Nutzen veranschaulicht

Das Beispiel des Plug & Produce-Prozesses in der SmartFactory-KL soll den Nutzen aufzeigen: Wird ein Produktionsmodul an die Anlage angeschlossen, muss mittels Konformitätsprüfung festgestellt werden, ob alle nötigen Anforderungen erfüllt sind. Neben den genannten Safety-Anforderungen können dies auch weitere Teilmodelle wie das Prüfen der Strom- und LAN-Verbindung sein oder die Abfrage, an welcher Stelle der Anlage das Modul eingebaut wird. „Der große Vorteil der Verwaltungsschale ist, dass direkt alle notwendigen Daten und Informationen zur Verfügung stehen und bei Bedarf ein schneller Zugriff gewährleistet ist“, sagt Alexander David, Forscher am DFKI und Leiter der Arbeitsgruppe 2.

Mit Smart Safety-Agenten Production Level 4 erreichen

In der Veröffentlichung werden auch Safety-Agenten behandelt. Im Gegensatz zu den Teilmodellen zur modularen Zertifizierung, die punktuell und auf Anfrage wirken, dienen Safety-Agenten der permanenten Produktionsüberwachung unter Sicherheitsaspekten. Die Risikobewertung läuft dabei im Hintergrund als Abfrage eines vorgegebenen Entscheidungsbaums ab. So bemerkt beispielsweise ein fahrerloses Transportsystem mittels Sensorik eine Gefährdung durch Menschen in der vorgesehenen Fahrbahn. Statt wie bislang üblich das AGV unmittelbar zum Stillstand zu bringen, prüft der Safety-Agent im Entscheidungsbaum weitere Optionen, z.B. eine Routenänderung. Dank vollständiger Vernetzung innerhalb der Fabrikhalle erkennt der Safety-Agent, dass ein alternativer Fahrweg möglich und sicher ist – entsprechend wird die Route des AGV geändert und ein Stillstand der Produktion vermieden. Der Safety-Agent kann sich somit künftig in die agentenbasierte Gesamt-Systemarchitektur des Production Level 4-Demonstrators einfügen.

Das Whitepaper steht als kostenloser Download im PDF-Format zur Verfügung.

 


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