Holonic control systems with integration to product design and logistics

Abstract

Zunehmende Möglichkeiten der Vernetzung, ständig wachsende Rechenleistung in mechatronischen Einheiten, leistungsstarke Microcontroller, ganzheitliche Vernetzungsmöglichkeiten, zunehmende dynamische Vernetzung von Unternehmensinformationssystemen sind herausfordernde Rahmenbedingungen heutiger Steuerungs- und Planungssysteme. Die daraus resultierende hohe Vielfalt unterschiedlichster Systemkomponenten und -funktionen bedingt eine hohe Systemkomplexität. Derartige Systeme weisen die Eigenschaft der Emergenz auf, i.e. das die Gesamtfunktionalität des Systems sich nicht aus der Summe der Funktionalitäten der Einzelkomponenten addieren lässt, die Kopplung der Einzelkomponenten ist in den meisten Fällen eine lose, Wirkungszusammenhänge nicht linear und es handelt sich in der Regel um offene Systeme. Diese Arbeit stellt einen Versuch dar eben dieser hohen Komplexität in der Automation von ganzheitlichen Produktionsprozessen zu begegnen.<br />Vorarbeiten durch das HMS Konsortium (Holonic Manufacturing System), ein der IMS Organisation (Intelligent Manufacturing System) angegliederten Projekt, stellen die Basis dieser Arbeit dar. Die Pioniertätigkeit liegt im Entwurf einer Architektur zum Aufbau ganzheitlich automatisierter Produktionsprozesse vom Entwurf bis zur Auslieferung und der Weiterentwicklung des Konzeptes der Produktionsholonen im wesentlichen durch das Konzept der Web Services. Zusammenspiel von Modulen gesamter Produktions- und Geschäftsprozesse, Ausstattung von Holonen mit Funktionen hinsichtlich Integration und Zugriffssicherheit und Vernetzung mit heterogenen Steurungsapplikationnen in der klassischen Werkstättenfertigung werden sind Aspekte dieses Ansatzes. Die vorgestellte Architektur berücksichtigt einen weiteren zentralen Punkt für neue holonische Systeme. Es ist dies die sanfte Migration von bestehenden Systemen zu voll holonifizierten. Die Hemmschwelle der Industrie holonische Systeme, im Sinne von HMS, einzusetzen kann nur dadurch verringert werden, ökonomisch und sicherheitstechnisch sinnvolle Migrationsmöglichkeiten zu schaffen um von jetztigen Systemen schrittweise auf holonifizierte umzusteigen zu können.

Increasing alternatives of holistic networking, constant growing computing power in mechatronic components, high-performance micro-controllers, dynamic enterprise coa-litions, and the push to maximal efficiency are the requirements of holistic information and control systems. The resulting high variety of different system components und functions cause high system complexity. Such systems exhibit the property of emergence, i.e. the systems functionality as a whole is not simply the sum of func-tionalities of single components.<br />Further characteristics are that the coupling of components is loose, interactions not linear and they are open systems. This work is an attempt to face the high complexity of modern automation systems. It basis on spadework of the HMS consortium (Holonic Manufacturing System), associated to IMS (Intelligent Manufacturing System) organization. The pioneering work lies in the elaboration of an architecture for holistic automation processes covering stages from design over production to distribution and the further development of the concept of shop floor holons, i.e. the involvement of the concept of Web Services. Further this approach concerns the interaction of modules of production and business processes, equipment of holons with functions regarding integration and access security and the cross-linking with heterogeneous applications in the classic shop floor production. The developed architecture accounts for another central point. It is the gentle migration from existing systems to holonified ones. Producing industry's inhibition threshold to change to holonic concepts can only be reduced by economical reasonable and secure possibilities for migration.