A graphical toolkit for ISA-95 : empowering end users to develop bridges between ERP and MES

Abstract

The dawn of the fourth industrial revolution, Industry 4.0 has created great enthusiasm among companies and researchers by giving them an opportunity to pave the path towards the vision of a connected smart factory ecosystem. In order to achieve this extensive digitization of industrial production, among the main research issues are the horizontal and vertical integration, which can be realized with the help of industrial standards. In order to handle the interconnected nature of the huge variety of industry standards, a model-driven approach to transform these standards is meaningful. Among the plethora of industrial standards available in the context of smart manufacturing, one series of standards is consistently being mentioned for dealing with manufacturing operations management: IEC 62264. Its second part provides a conceptual model for the description of production systems and their capabilities, including runtime information such as tangible maintenance schedules or achieved production goals. In this work, we present a concrete graphical syntax and toolkit for the creation and presentation of IEC 62264-2 compliant models, using techniques from model-driven (software) engineering. We have evaluated our tool by conducting a user study for assessing its usability and effectiveness. As a consequence, the engineered graphical toolkit empowers end users with no coding skills to model automated production systems.

Als die vierte industrielle Revolution ausgerufen wurde, begeisterte Industrie 4.0 Unternehmen und Forscher, indem sie ihnen die Möglichkeit aufzeigte, den Weg für die Vision eines vernetzten Smart-Factory-Ökosystems zu ebnen. Um diese tiefgreifende Digitalisierung der industriellen Produktion zu erreichen, ist eines der Forschungsschwerpunkte die horizontale und vertikale Integration, die sich durch die Integration von Industriestandards realisieren lässt. Um die Vernetzung der Vielzahl von Industriestandards zu bewältigen, ist ein modellgetriebener Ansatz zur Transformation dieser Standards sinnvoll. Unter der Fülle von Industriestandards, die im Kontext der intelligenten Fertigung verfügbar sind, wird eine Normenreihe für das Management von Fertigungsabläufen konsequent erwähnt: IEC 62264. Der zweite Teil enthält ein konzeptionelles Modell für die Beschreibung von Produktionssystemen und deren Fähigkeiten, einschließlich Laufzeitinformationen wie konkrete Wartungspläne oder erreichte Produktionsziele. In dieser Arbeit präsentieren wir eine konkrete grafische Syntax und ein Toolkit für die Erstellung und Darstellung von IEC 62264-2 konformen Modellen unter Verwendung von Techniken aus dem modellgetriebenen (Software-) Entwicklung. Der ISA-95 Designer wurde evaluiert, indem wir eine Nutzerstudie durchgeführt haben, um die Usability und Funktionsfähigkeit zu evaluieren. Infolgedessen ermöglicht das ausgereifte grafische Toolkit Endbenutzern ohne Programmierkenntnisse die Modellierung automatisierter Produktionssysteme.