Title: Model driven service architecture for the shop floor
Language: English
Authors: Pfadenhauer, Konrad 
Qualification level: Doctoral
Keywords: serviceorientierte Architekturen; ANSI; ISA 95; modelbasierte Architekturen; Web Services; XML; Prozessmanagement; Produktionssteuerung; Internetbasierte Produktion
Service Oriented Architecture; Model Driven Architecture; ANSI; ISA 95; Web Services; XML; Business Process Management; internet based manufacturing
Advisor: Kittl, Burkhard
Assisting Advisor: Dustdar, Schahram 
Issue Date: 2006
Number of Pages: 163
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Die Steuerung von Informations- und Kontrollflüssen in der diskreten Fertigung ist nach wie vor eine große Herausforderung. Dafür verantwortlich ist die Heterogenität der Datenstrukturen und der Informationssysteme einschließlich der Automatisierungskomponenten. Dies führte in der Vergangenheit zu einer statischen Codierung der Ablauflogik in monolithischen Applikationen unter Realisierung aufwändiger Schnittstellen. Diese Vorgehensweise wird den heutigen Anforderungen an eine dynamische Produktionslandschaft nicht mehr gerecht. Internetbasiertes Produktionsmanagement versucht, durch den Einsatz von standardisierten Technologien verteilte Informationssysteme zu schaffen, die nicht nur eine statische, datenzentrierte Integration der Produktion in die gesamte Unternehmensarchitektur ermöglichen, sondern auch eine flexible, prozessorientierte Einbettung der Fertigungssteuerungsebene und somit auch der Feldebene in Form von serviceorientierten Architekturen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, das Potential von serviceorientierten Architekturen für Informations- und Steuerungsprozesse in diskreten Fertigungslandschaften zu untersuchen, wobei sowohl Informationssysteme und Automatisierungskomponenten als auch die beteiligten Mitarbeiter als lose gekoppelte Serviceanbieter integriert werden sollen.
Darauf aufbauend wird eine Modellierungsmethodik entwickelt, welche sowohl Systemmodellierung auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen als auch Prozessdetaillierung und -implementierung auf der Ausführungsebene miteinander vereint. Somit wird mit Hilfe von bestehenden Standards sowohl die Modellierung (ANSI/ISA 95, UML) als auch die Implementierung (Web Services, UDDI) betreffend die Integration von Geschäftsprozessmodellen in die IT-Welt erreicht. Dazu bedarf es eines klar definierten Rahmens, der durch den Einsatz vorkonfigurierter Modellierungswerkzeuge (UML Profile und Vorlagen) möglichst einfach und anwenderfreundlich gestaltet sein muss.
Das Ergebnis dieser Arbeit ist eine ANSI/ISA 95 konforme Modellierungsmethodik für die Produktionssteuerung. Diese Methodik wurde an Hand der Realisierung einer serviceorientierten Demoarchitektur für die Auftragsabwicklung in der Produktion geprüft. Es konnte gezeigt werden, dass die Vorgehensweise konsistent genug ist, um die Systemarchitektur über den gesamten Lebenszyklus hinweg regeln zu können. Andererseits ist sie aber auch flexibel genug, um mit Hilfe vordefinierter Bausteine gegebene Szenarien und Komponenten einfach und mit genügender Genauigkeit in die Methodik einbetten zu können.

Discrete manufacturing shop floor information and control flow management is still a challenging task due to the heterogeneity of data structures and information systems inclusively automation components.
This led in the past to static process logic coding within monolithic applications utilizing elaborate interfaces for rudimentary integration.
This proceeding is not sufficient regarding the requirements of today's dynamic production environments.
Internet based manufacturing, leveraging the latest technologies to achieve distributed information systems, provides new possibilities not only for static, data centric integration of the shop floor into an overall enterprise architecture, but also for full process integration of control and thus field level by means of service oriented architectures (SOA). The aim of this project is to investigate the potential of SOA for information and control flows in the shop floor domain, integrating applications as well as human workers as loosely coupled service providers. Consequently a modeling methodology was developed, which brings together system modeling at different levels of abstraction as well as process detailing and implementation at the execution level. Thus by means of existing standards concerning modeling (ANSI/ISA 95, UML) as well as implementation technologies (Web Services, UDDI) Business and IT alignment is established. Therefore, a well defined framework is necessary, which gains simplicity and usability through the utilization of preconfigured modeling tools (UML profiles and templates).
The result of this work is an ANSI/ISA 95 compliant model-driven methodology for manufacturing operations management. This methodology was evaluated by means of the realization of a SOA demo scenario for production operations management. It was possible to show that the proceeding is consistent enough to provide management capabilities throughout the whole system life-cycle. Moreover, the methodology is flexible enough to embed given shop floor scenarios and components smoothly into the framework with the help of predefined modeling constructs.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-15343
http://hdl.handle.net/20.500.12708/10196
Library ID: AC05032444
Organisation: E311 - Institut für Fertigungstechnik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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