AutomationML – die Motivation

Zusammen mit einer Reihe von Automatisierungsanbietern hat DaimlerChrysler das Projekt AutomationML initiiert. Das Ziel: Ein neutrales Datenformat, welches die bestehende Kluft zwischen den digitalen Werkzeugen der Fertigungs- und Automatisierungsplanung schließen soll.

Zusammen mit einer Reihe von Automatisierungsanbietern hat DaimlerChrysler das Projekt AutomationML initiiert. Das Ziel: Ein neutrales Datenformat, welches die bestehende Kluft zwischen den digitalen Werkzeugen der Fertigungs- und Automatisierungsplanung schließen soll.

Die Idee der digitalen Fabrik ist seit Jahrzehnten sowohl im universitären als auch industriellen Umfeld bekannt. Allerdings: Eine durchgängige computergestützte Planung von Fertigungszellen oder -linien, in der sich der gesamte geometrische Aufbau, aber auch die Ablauflogistik detailliert planen, simulieren, prüfen und nahtlos in Betrieb nehmen lässt, ist bis heute technisch nicht gelöst.

Eine wesentliche Voraussetzung für einen durchgängigen digitalen Engineering- Workflow besteht in einer performanten Hardware – diese steht heute zu akzeptablen Preisen zur Verfügung. Die softwaretechnische Umsetzung hingegen hinkt deutlich hinterher. Dies erstaunt, wenn man den Blick aus der Fertigungsindustrie in andere Bereiche lenkt, in denen sich bereits heute aufwendige virtuelle 3D-Welten erstellen, simulieren und plattformübergreifend nutzen lassen. So müssen in der Computergrafik-Industrie individuelle Objekte geometrisch und kinematisch modelliert sowie ihr Verhalten und ihre Beziehungen zu anderen Objekten beschrieben werden. Konzepte wie Wiederverwendung, kontinuierliche Ergänzung der Objekte in ihrem gesamten Lebenszyklus, aber auch die Unterstützung unterschiedlicher Detaillierungsgrade bei der grafischen Darstellung sind hier längst etabliert. Selbst die plattform-unabhängige Entwicklung von 3D-Computerspielen für unterschiedliche Zielsysteme ist bereits Stand der Technik. Die in der Fertigungsindustrie benötigten 3D-Konzepte sind hiermit durchaus vergleichbar, womit sich zwangsläufig die Frage stellt: Können die Fertigungsautomatisierer von Entwicklungskonzepten der Grafikindustrie lernen?

Die Mankos im Engineering-Workflow

Ein Hauptgrund dafür, dass die Fertigungstechnik gegenüber der Computergrafik technologisch im Rückstand ist, sind die hohen Anforderungen an Stabilität, Anlagen- und Produktlaufzeit, Sicherheit und Qualität in der Industrie. Zudem hat sich die Fertigungsplanung im Laufe der Zeit in eine Reihe einzelner, spezialisierter Phasen mit modernen und leistungsfähigen, aber separaten Werkzeugen untergliedert. Die Phasen sind hauptsächlich sequenziell angeordnet und die Daten unterliegen im Laufe des Engineering einer kontinuierlichen und iterativen Anreicherung und Veränderung. Das Hauptproblem dabei ist, dass ein durchgängiger Datenaustausch zwischen den Werkzeugen bis dato nicht ausreichend möglich ist. So lässt sich die heutige Engineering-Prozesskette typischerweise nur gezielt innerhalb der Systemlandschaft eines Herstellers und oft nur für Teile der Prozesskette schließen.

Noch befindet sich AutomationML, wie bereits erwähnt, im Entwicklungsstadium und es sind noch nicht alle Eckpunkte „in Stein gemeißelt“. Fest steht jedoch bereits: AutomationML wird auf den Sprachschematas der Extensible Markup Language – kurz XML – aufbauen und Planungsdaten moderner Softwarewerkzeuge neutral speichern können. Ebenso wie aktuelle Werkzeuge objektorientierten Konzepten folgen, wird Automation ML auf dem Objektgedanken basieren. Ein Objekt – zum Beispiel eine Schraube, ein Greifer, ein Roboter oder eine gesamte Fertigungszelle – kann dabei aus mehreren Unterobjekten bestehen und selbst Teil eines größeren Objektes sein.

Typische in AutomationML abzubildende, fertigungstechnische Planungsdaten umfassen Informationen über die Anlagentopologie, die Geometrie, die Kinematik sowie das Ablaufverhalten.

Anlagentopologie
Die Anlagentopologie beschreibt die Eigenschaften und Relationen der Anlagenobjekte in ihrer hierarchischen Struktur.

Geometrie
Die Geometrie ist als grafische Eigenschaft eines Objektes zu verstehen. Jedes Objekt ist durch mehrere Geometrien beschreibbar, welche unterschiedliche Zustände oder Detaillierungsgrade eines Objektes darstellen können.

Kinematik
Die Kinematik beschreibt geometrische Verbindungen zwischen Objekten und dient der Bewegungsplanung.

Ablaufbeschreibung
Das Ablaufverhalten beschreibt den zeitbasierten oder ereignisbasierten Ablauf sequenzieller oder paralleler Prozesse in der Fertigungstechnik. Diese wird zur Simulation der Anlage erstellt und ist später als Grundlage des Steuerungsentwurfs weiter verwendbar.

Die enge Zusammenarbeit von Herstellern und Nutzern der Automatisierungstechnik bei der Entwicklung des angestrebten Datenaustauschformates soll sicherstellen, dass heutige und künftige Anforderungen an moderne Planungsmethoden in den Bereichen Geometrie, Kinematik und Ablauflogik erfüllt sind. Im Rahmen der Fachmesse SPS/IPC/Drives Ende November in Nürnberg wird das neue Datenformat der breiten Öffentlichkeit präsentiert und soll dann spätestens im 1. Quartal 2008 als kostenfreier, offener Standard zur Verfügung stehen. Günter Herkommer