Smart manufacturing systems: model-driven integration of ERP and MOM

Abstract

Die Welt der automatisierten Produktionssysteme ist im Umbruch: immer komplexere Produkte, kombiniert mit drastisch reduzierten Stückzahlen pro Produktvariation sowie kürzeren Antwort- und Produktionszeiten, werden gefordert. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bedarf es der Unterstützung moderner IT-Systeme auf allen Ebenen der produzierenden Betriebe; von den Geschäftsanwendungen der Unternehmensleitebene bis hinunter zu den speicherprogrammierbaren Steuerungen der Feldebene. Um unternehmensintern die Systeme unterschiedlicher Ebenen bestmöglich zu verknüpfen, müssen klare Datenkonversionsmechanismen gefunden, definiert und implementiert werden - man spricht von vertikaler Integration. Gleichzeitig ist es notwendig, den inter-organisationalen Datenaustausch automatisiert umzusetzen - ein Aspekt der horizontalen Integration. In dieser Dissertation fassen wir eine Auswahl eigener Arbeiten auf dem Gebiet der Informationsintegration für intelligente Produktionssysteme zusammen. Bezüglich konzeptueller Modelle setzen wir auf etablierte Industrienormen, um die industrielle Umsetzung zu erleichtern. Unsere Ansätze und Umsetzungen haben wir in einer Vielzahl von Experimenten und Fallstudien erfolgreich evaluiert und damit einen Beitrag zur Umsetzung modellgetriebener intelligenter Produktionssysteme geleistet.

Automated production systems are following a general technological trend: increasingly complex products, combined with drastically reduced lot-sizes per product variant, as well as shorter response and production times are being demanded. In order to be able to meet these expectations, modern IT systems at all levels of the automation hierarchy are required: from business related software at the corporate management level, down to the programmable logic controllers at the field level. For a well-designed coupling of systems that are located at different levels, it is necessary to find, define, and implement clear data conversion mechanisms - this endeavor is also known as vertical integration. At the same time, it is necessary to automate the inter-organizational data exchange - an aspect of horizontal integration. In this thesis, we are recapitulating a selection of own contributions in the context of information integration for smart manufacturing systems. With respect to conceptual models we have been employing established industrial standards, in order to facilitate industrial application. We have conceptualized, implemented and tested a series of conceptual models, inter-model mappings and transformations. Our approaches and implementations have been successfully evaluated by a number of experiments and case studies and are therefore a contribution towards model-driven smart manufacturing systems.