München. Cyber-Physische Produktionssysteme (CPPS) ermöglichen es der Industrie, in Zukunft deutlich flexibler und effizienter zu produzieren. Die Systeme bestehen aus intelligenten Maschinen, Lagersystemen und Betriebsmitteln, die Informationen austauschen, Aktionen auslösen und sich gegenseitig steuern können. Noch fehlt für CPPS jedoch eine wichtige Grundlage: eine durchgängige Informations- und Kommunikationsinfrastruktur, die das gesamte System vernetzt und mehrere CPPS miteinander verbinden kann – auch über Unternehmensgrenzen hinweg. Ein Forschungsteam unter Leitung von Bosch hat sich zum Ziel gesetzt, diese Infrastruktur zu entwickeln. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Projekt CoCoS (Context-Aware Connectivity and Service Infrastructure for Cyber-Physical Production Systems) wird bis zum Jahresende 2016 laufen.
Heutige Produktionssysteme sind hierarchisch organisiert. Entsprechend der klassischen Automatisierungspyramide ist jeder Prozess einer Ebene zugeordnet. Jede Ebene hat ihre eigene Aufgabe und oft auch ihre eigene Kommunikationstechnologie, was zu Datenbrüchen führt. Änderungen im Fertigungsablauf, insbesondere an den Schnittstellen, sind deshalb umständlich, zeitintensiv und damit teuer. Im Gegensatz dazu können CPPS prompt auf einen geänderten Bedarf reagieren. Alle produktionstechnischen Prozesse sind eng mit den betriebswirtschaftlichen Prozessen verknüpft. Sie lassen sich so flexibel steuern und anpassen. Ressourcen werden optimal genutzt. CPPS brauchen keine hierarchische, sondern eine kooperative Netzwerkarchitektur. Sie soll zum einen das gesamte CPPS, einschließlich aller Sensoren und Aktuatoren, vernetzen. Zum anderen soll sie mehrere CPPS verbinden und auch Insellösungen integrieren können. Das ermöglicht es Unternehmen; den gesamten Produktionsablauf, vom Management bis zur Logistik, einheitlich und standortübergreifend zu steuern.
Die Forscher des CoCoS-Projekts arbeiten mit einem sogenannten Multilayer-Ansatz. Sie wollen die einzelnen Komponenten der Produktion mit einer einheitlichen Software in das Gesamtsystem einbinden. Damit lösen sie die bisherigen Ebenen auf und schaffen eine flexible Struktur. Die CPPS-Landschaft basiert auf zwei Plattformen. Die Vernetzungsplattform bestimmt die Art und Weise, wie die Fertigungskomponenten sowie eingebettete Sensoren und Aktuatoren miteinander kommunizieren. Sie ist skalierbar und somit einfach erweiterbar.
Die Diensteplattform baut auf der Vernetzungsplattform auf und umfasst die Software, die das gesamte modulare System steuert. Dazu gehören beispielsweise intelligente Applikationen wie Software-Agenten, Wissensdatenbanken und Business-Apps. Diese Struktur fördert die Entwicklung neuer elektronischer Dienste und macht moderne Fabriken autonomer. Verschiedene CPPS werden über Cloud-Computing integriert und gekoppelt.
