Werkstücke fit für Industrie 4.0 machen
Industrie-4.0-fähig durch Software-Agenten
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
»iAgent-Toolkit« - ein Multiagentensystem auf Java-Basis
Das »iAgent-Toolkit« ist ein Multiagentensystem auf Java-Basis. In ihm kommunizieren alle Agenten über TCP-IP-Nachrichten miteinander oder über Konnektoren auch mit ihrer Umwelt, etwa einer SPS. Dieses lose gekoppelte System lässt sich über mehrere Rechner verteilen.
Erweiterungen und Änderungen des MAS erfolgen nur über Änderungen einzelner Agenten oder das Hinzufügen neuer Agenten. Andere, bereits laufende Agenten sind davon nicht betroffen.
Die Zugriffs- und Ausfallsicherheit des Systems ist hier auf Agentenebene angesiedelt. Dazu gehören die Zustandsspeicherung in Datenbanken für die Ausfallsicherheit sowie die Systemsicherheit innerhalb des Agenten oder der Sicherheitszone.
Industrie 4.0 mit dem »iAgent«-Framework: Ein mögliches Szenario
Folgender Ablauf wurde bereits exemplarisch realisiert: Werkstücke wurden mit ID-Tags versehen, um innerhalb der Fertigung identifizierbar zu sein. Für jeden ID-Tag wurde ein Agent im Agentensystem angelegt. Hinzu kamen weitere drei Agenten, welche die Fertigungslinien repräsentierten, und ein Agent für die Steuerung der Visualisierung. Die Werkstücke sollten selbst ihre Ziele erreichen. Als mögliche Ziele waren drei unabhängige Arbeitsschritte an ebenfalls drei Stationen vorgesehen.
Neben der Fertigungsstraße kamen folgende Hardware-Komponenten zum Einsatz:
• RFID-Leser zur Zuordnung Teil-RFID-Agent
• I/O-Module zur Ansteuerung der Fertigung durch die Agenten
• PC mit Windows-Echtzeiterweiterung von Kithara Software zur Verbindung zwischen Agentensystem und Fertigung
• PC für das Agentensystem
• PC als Webserver für die Visualisierung
Um den Zustand und die Kommunikation der Agenten zu visualisieren, wurde das gesamte Agentensystem auf einem normalen PC-Monitor visualisiert. Die Einspeisung der Werkstücke als intelligente Agenten wurde über einen Rezepteditor realisiert, der auf einem iPad lief. Auch die Zustände der drei festen Stationen ließen sich über ein Android-Tablet, das als Parametereditor eingesetzt wurde, verändern. Über diese Konfiguration war es möglich, sowohl reguläres Verhalten als auch Störfälle darzustellen.
Flexibel anpassbar - Konfiguration statt Programmierung
Das »iAgent-Toolkit« ist ein Software-Framework, das den Aufbau eines kundenspezifischen Systems schnell und einfach macht. Nach einer Analyse der Kundenanforderungen werden die Agenten mit ihren Zuständen, Zielen und Aufgaben an das vorhandene System angepasst. Die Fertigungsprozesse und Güter sind durch einzelne Agenten abgebildet und mit geeigneten Zielfindungs-Algorithmen ausgestattet.
Das Agentensystem ist überall einsetzbar, wo schnelle Änderungen, dezentrale Systeme oder komplexe Zielfindung nötig sind. Steuerungen, Sensoren und Aktoren lassen sich problemlos in das CPS integrieren.
Agenten können auch die Überwachung von Datenbanken oder die selbstständige Datenanalyse übernehmen. Änderungen am System erfolgen durch die Änderung der Ziele von Komponenten im CPS anstatt durch Ausprogrammierung des Systemverhaltens. Demzufolge kann die Fertigung auf Störungen oder geänderte Abläufe selbstständig flexibel reagieren und muss nicht aufwändig neu in Betrieb genommen werden. Durch verringerte Stillstandszeiten und geringeren Betreuungsaufwand läuft die Fertigung ökonomischer. Auch Energieverbrauch und Energieerzeugung, etwa von Prozessabwärme, lassen sich so optimieren. Insgesamt ergibt sich eine Kostenreduzierung, durch die sich Investitionen schnell rechnen.
Die »iAgent«-Lösung ist leicht erweiterbar um die Anbindung an HMI, SCADA, MES, SAP, Logistik, Facility Management und Energieverwaltung. Der Automatisierungsgrad wird auf eine höhere Ebene bis hin zur Logistik gesteigert. Damit erschließt sich das volle Potential der Industrie 4.0. Wer eine entsprechende Visualisierung und HMI sowie die plattformunabhängige Anbindung mobiler Endgeräte benötigt, findet in infoteam Software einen kompetenten Anbieter.
Michael Lierheimer ist Senior Engineer bei der infoteam Software AG.
- Industrie-4.0-fähig durch Software-Agenten
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