Methodik zur teilautonomen Modellierung und ereignisdiskreten Simulation in CPPS

Die Randbedingungen in global vernetzten und volatilen Märkten nehmen zu und ändern sich fortlaufend. Besonders die Planung der durchzuführenden Tätigkeiten sowie deren anschließende Steuerung stehen hierdurch vor zunehmenden Herausforderungen. Ein etabliertes Werkzeug ist die ereignisdiskrete Simulation zur Entscheidungsunterstützung in der Fabrik- und Produktionsplanung geworden. Des Weiteren werden Simulationen auch als wichtiges Werkzeug zur Umsetzung weiterer Digitalisierungsmaßnahmen im Kontext von Industrie 4.0 gesehen. Auf Basis eines detaillierten Abbilds sollen mithilfe von Simulationen Szenarien evaluiert und durch eine Rückkopplung die ermittelten Parameter in die Realität zurückgespielt werden. Heute fehlen hierfür jedoch Standards, Werkzeuge und Vorgehensweisen zur einheitlichen und vereinfachten Modellierung sowie geeignete Simulationsumgebungen zur aufwandsreduzierten Simulationsdurchführung. In dieser Arbeit wird eine Industrie 4.0-taugliche Simulationsumgebung vorgestellt. Die entwickelte Methodik besteht dabei aus fünf Teillösungen. Im Detail wurde eine einheitliche Semantik und Syntax auf Basis von CMSD inklusive des Austausches mittels HTTP, MQTT sowie OPC-UA entwickelt. Die Daten können in cyber-physischen (Produktions-)Systemen generiert, einheitlich ausgetauscht sowie aggregiert werden. Dies ermöglicht die Erstellung eines Digitalen Schattens mit allen vorherrschenden Entitäten. Zur Entscheidungsunterstützung in der Produktionsplanung und steuerung können die Daten in ein ausgewähltes Simulationswerkzeug überführt werden. Dort werden die Daten automatisch zu einem ausführbaren Modell transformiert sowie simuliert und die Ergebnisse zurückgespielt. Der so geschaffene Digitale Zwilling ermöglicht eine Evaluierung von Planungsszenarien.