ATP MagazinePub Date : 2023-11-03DOI: 10.17560/atp.v65i10.2689
Melanie Stolze, Christian Diedrich, Matthias Riedl
{"title":"Automatisierte Dokumentationspflege bei Gerätetausch durch Verwaltungsschalen","authors":"Melanie Stolze, Christian Diedrich, Matthias Riedl","doi":"10.17560/atp.v65i10.2689","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i10.2689","url":null,"abstract":"Die Errichtung, der Betrieb und die Anpassung von Produktionssystemen gehen mit einer ständigen Dokumentation wichtiger und nutzbringender Informationen einher. Die Informationen, die in verschiedenen Wertschöpfungsprozessen eines Unternehmens zu den Systemen erstellt werden, liegen zum einen in verschiedenen Daten- und Dateiformaten vor. Zum anderen wird meist eine Information in mehreren oder denselben Unternehmensabteilungen, sowie unternehmensübergreifend in unterschiedlichen Versionen redundant erfasst. Bei der Anpassung eines Produktionssystems, z.B. durch einen Gerätetausch, müssen die dazugehörigen verteilt vorliegenden Informationen aktualisiert werden. Geschieht die Speicherung der Informationen wie eben beschrieben, kostet dieser Abgleich zum einen Zeit und zum anderen birgt er ein Risiko, dass an einer Stelle weiterhin mit veralteten Daten gearbeitet wird. Eine Lösung, die Dokumentation von Produktionssystemen konsistent zu speichern und automatisiert zu aktualisieren, soll das Konzept der verbundenen Verwaltungsschale bieten. Dabei wird die Modellierung von unterschiedlichen Beziehungstypen zwischen Assets anhand eines Use Case beschrieben. Ergebnis ist ein Beziehungsmodell, das Informationen eines Produktionssystems dynamisch miteinander verknüpft und sich dem aktuellen Stand des Produktionssystems anpasst und allgemein genutzt werden kann.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"22 10","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-11-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135868251","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-11-03DOI: 10.17560/atp.v65i10.2701
Thomas Kuhn, Frank Schnicke, Tagline Treichel, Thomas Psota, Markus Damm
{"title":"Anwendungen der Verwaltungsschale für Fertigungssysteme","authors":"Thomas Kuhn, Frank Schnicke, Tagline Treichel, Thomas Psota, Markus Damm","doi":"10.17560/atp.v65i10.2701","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i10.2701","url":null,"abstract":"Die Verwaltungsschale (VWS – Englisch: Asset Administration Shell – AAS) ist eine digitale Repräsentation von physischen oder nichtphysischen Assets. Mittels Teilmodellen kann sie Daten für unterschiedliche Anwendungsfälle bereitstellen und wird damit zu einer Basistechnologie für digitale Zwillinge der Industrie 4.0. Viele dieser Teilmodelle befinden sich gerade in der Entwicklung. Jedoch ist diese Vielfalt auch eine Herausforderung: Derzeit ist es sowohl für Fabrikbetreiber, aber auch für Gerätehersteller und Anwendungsentwickler noch sehr aufwendig eine Verwaltungsschale nebst Teilmodellen für Assets anzulegen. Die vorhandenen Werkzeuge sind sehr mächtig, erfordern aber sowohl ein detailliertes Fachwissen bezüglich der VWS, als auch ein Domänenwissen, dass oft nicht gleichzeitig zur Verfügung steht. Hersteller von professionellen IT-Lösungen wissen daher oft nicht, welche Teilmodelle für Kleine und Mittlere Unternehmen (KMU) relevant sind, um wichtige Anwendungsfälle zu adressieren und können deshalb keine passenden Werkzeuge liefern. Wichtig ist es daher zu verstehen, welche Teilmodelle relevante Anwendungsfälle adressieren, die Investitionen in die Digitalisierung rechtfertigen. Wir haben daher zahlreiche VWS-Umsetzungsprojekte mit KMU untersucht und Teilmodelle, sowie zentrale Elemente dieser Teilmodelle extrahiert, die in diesen Projekten entstanden sind.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"24 2","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-11-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135868417","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-11-03DOI: 10.17560/atp.v65i10.2676
Arzam Kotriwala, Ruomu Tan, Pablo Rodriguez, Marcel Dix, Benedikt Schmidt, Anne Lene Rømuld
{"title":"Plant Operator Support using Industrial Artificial Intelligence","authors":"Arzam Kotriwala, Ruomu Tan, Pablo Rodriguez, Marcel Dix, Benedikt Schmidt, Anne Lene Rømuld","doi":"10.17560/atp.v65i10.2676","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i10.2676","url":null,"abstract":"Despite the high degree of automation in industrial control systems, human operators in industrial plants play a critical role in ensuring uptime, production quality, and safety. Plant operators do so by not only monitoring the process but also intervening when the process runs into unusual or exception situations. In this paper, we present to ensure smooth plant operation by automatically identifying and investigating potential upcoming issues as well as providing recommendations to plant operators on how to address them with confidence. This is achieved by applying Artificial Intelligence (AI) techniques including deep learning, process mining, and graph search, on historical industrial process data such as alarm and event data, audit trails, engineering documents, and safety procedures. Our solution has been validated on data from the Draugen oil field operated by the Norwegian oil and gas company, OKEA.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"24 9","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-11-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135868411","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-11-03DOI: 10.17560/atp.v65i10.2695
Benjamin Kaiser, Alexander Verl
{"title":"Software Defined Manufacturing und Co-Design für den Holzbau","authors":"Benjamin Kaiser, Alexander Verl","doi":"10.17560/atp.v65i10.2695","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i10.2695","url":null,"abstract":"Die Bauwirtschaft steht aufgrund des hohen Ressourcenbedarfs, des Fachkräftemangels sowie des steigenden Bedarfs an bezahlbarem Wohnraum vor großen Herausforderungen. Im Vergleich zum Maschinenbau und zur Automobilindustrie weist die Bauindustrie einen geringen Automatisierungsgrad auf. Computergestützte Planung und robotergestützte Vorfertigung bieten jedoch ein großes Potenzial zur Lösung dieser Probleme im Bauwesen. Für den Holzbau gilt dies aufgrund des nachwachsenden Rohstoffs Holz und der Möglichkeit der Vorfertigung in besonderem Maße. Das Exzellenzcluster IntCDC - ”Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur“ entwickelt daher ein rekonfigurierbares und transportables Robotersystemfür die Vorfertigung im Holzbau. Das Robotersystem kann projektspezifisch rekonfiguriert und baustellennah aufgestellt werden. Dadurch kann die Anlage von Projekt zu Projekt an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"22 4","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-11-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135868255","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-10-04DOI: 10.17560/atp.v65i9.2685
Karl-Heinz Niemann, Andreas Walz, Simon Merklin, Dominik Ziegler, Boris Waldeck
{"title":"Wie man ein sicheres PROFINET-Gerät entwickelt","authors":"Karl-Heinz Niemann, Andreas Walz, Simon Merklin, Dominik Ziegler, Boris Waldeck","doi":"10.17560/atp.v65i9.2685","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i9.2685","url":null,"abstract":"Das PROFINET Protokoll wurde in der aktuellen Version um Security-Funktionen erweitert. Damit können für PROFINET flexible Netzwerkarchitekturen mit Security entworfen werden, die durch die bisher erforderliche Netzwerksegmentierung nicht möglich waren. Neben den Herstellern der Protokollstacks sind nachfolgend auch die Komponentenhersteller gefordert, eine sichere Implementierung in ihren Geräten umzusetzen. Die erforderlichen Maßnahmen gehen dabei über die Nutzung eines sicheren Protokollstacks hinaus. Der Beitrag zeigt am Beispiel eines Ethernet-APL Messumformers mit PROFINET-Kommunikation die künftig von PROFINET-Geräteherstellern zu berücksichtigenden technischen und organisatorischen Rahmenbedingungen.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"31 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-04","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135592831","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-10-04DOI: 10.17560/atp.v65i9.2688
Emanuel Trunzer, Maria C. Molina, Sven Goebel, Florian Hout, Arne Modersohn, Lars Nothdurft, Klemens Plawky, Sven Seintsch
{"title":"The Ethernet-APL Revolution is Approaching Our Plants","authors":"Emanuel Trunzer, Maria C. Molina, Sven Goebel, Florian Hout, Arne Modersohn, Lars Nothdurft, Klemens Plawky, Sven Seintsch","doi":"10.17560/atp.v65i9.2688","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i9.2688","url":null,"abstract":"With Ethernet-APL, IT/OT convergence is brought to a next level. High-speed communcation to field devices, elimination of complex infrastructure to extract data from the field, and simplified engineering and maintenance are key advantages. Yet, due to experiences with fieldbus technology, Ethernet-APL is considered as process industry’s last chance for digital field communication. This article presents key success factors. Furthermore, it summarizes the joint community effort by end users and vendors to prevent the repition of flaws experienced during the past fieldbus introduction.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"29 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-04","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135592804","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-10-04DOI: 10.17560/atp.v65i9.2681
Pascal Habiger, Gary Hildebrandt, Rainer Drath, Alexander Fay
{"title":"Module Type Package in der Fertigungsautomatisierung","authors":"Pascal Habiger, Gary Hildebrandt, Rainer Drath, Alexander Fay","doi":"10.17560/atp.v65i9.2681","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i9.2681","url":null,"abstract":"Das Module Type Package (MTP) verspricht die zügige und flexible Integration und Orchestrierung von Produktionsmodulen zu einem Anlagenverbund. Das MTP wurde für die Prozessautomatisierung entwickelt, seine Potentiale sind jedoch auch für andere Anwendungsdomänen vielversprechend. In diesem Beitrag untersuchen die Autoren, ob und wie sich das MTP und seine Konzepte auf die Fertigungsautomatisierung übertragen lassen. Im vorliegenden ersten Teil des Beitrags leiten die Autoren den dafür notwendigen Handlungsbedarf ab. Dabei werden Eigenschaften der automatisierten Fertigung vorgestellt, daraus Anforderungen an die MTP-Konzepte erhoben und anschließend der Handlungsbedarf abgeleitet. In einem anschließenden zweiten Beitragsteil wird eine konkrete Umsetzung dieses Handlungsbedarfs vorgestellt.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"11 4 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-04","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135597427","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-10-04DOI: 10.17560/atp.v65i9.2668
Thomas Doebbert, Henry Beuster, Gerd Scholl, Walter Schlögl, Peerasan Supavatanakul
{"title":"Safety Extension Proposal using IO-Link Wireless","authors":"Thomas Doebbert, Henry Beuster, Gerd Scholl, Walter Schlögl, Peerasan Supavatanakul","doi":"10.17560/atp.v65i9.2668","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i9.2668","url":null,"abstract":"This article descibes an enhancement of IO-LinkWireless with an additional safety and security communication layer employing the black channel principle to fulfill safety requirements with respect to IEC 61784-3:2021. An extended channel model based on uniformly distributed segments (UDS) superimposed with the binary symmetric channel (BSC) is applied to simplify the residual error probability (REP) calculation, to detect additional error patterns, and to consider BSC-preserved cryptographic algorithms. Also, the REP with respect to the underlying security layer as well as the probability of failure per hour are quantified.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"38 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-04","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135592469","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-08-09DOI: 10.17560/atp.v65i8.2683
Miriam Schleipen, Tina Mersch, Sabrina Karch
{"title":"Engineering und Inbetriebnahme von Produktionsanlagen","authors":"Miriam Schleipen, Tina Mersch, Sabrina Karch","doi":"10.17560/atp.v65i8.2683","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i8.2683","url":null,"abstract":"Um den gewachsenen Anforderungen an Individualität, Flexibilität und Effizienz in der Produktion gerecht zu werden, müssen Anlagenbauer (nicht nur aus dem Automotive-Bereich) ihren Engineering- und Inbetriebnahmeprozess radikal vereinfachen. Eine effektive und durchgängige Digitalisierung des Datenaustauschs über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage ermöglicht eine optimale Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Akteuren und ist daher ein großer Optimierungs-Hebel. Das Projekt DIAMOND hat sich ein gemeinsames, vernetztes, domänenübergreifendes Datenmodell zum Ziel gesetzt, das in der Industrie mit den dort vorherrschenden Anforderungen nutzbar ist. Hierfür müssen alle beteiligten Prozessschritte, Akteure, Tools, Datenformate und ausgetauschte Informationen im Detail analysiert werden. Die Ergebnisse dieser Analyse werden in diesem Beitrag von den Autoren vorgestellt.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"33 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-08-09","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135746544","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
ATP MagazinePub Date : 2023-08-09DOI: 10.17560/atp.v65i8.2670
Bernhard Primas, Georg Gutermuth, Theresa Loss
{"title":"Support for Sustainable Planning","authors":"Bernhard Primas, Georg Gutermuth, Theresa Loss","doi":"10.17560/atp.v65i8.2670","DOIUrl":"https://doi.org/10.17560/atp.v65i8.2670","url":null,"abstract":": Intelligent energy management is getting increasingly important for the operation of industrial processes in a globalized world and this trend is expected to continue in the future. This article shows that energy management systems will also be increasingly important for sustainable investment planning such as building or extending a site or plant. Typical investment support methods range from simple spreadsheet-based tools to accurate but resource-intensive simulation studies. However, there is often a need to compare many alternative scenarios quickly to narrow the search space early. Hence, the expectation is not to achieve the level of accuracy of comprehensive studies. Instead, the task is to be as accurate as possible using the limited data available during preliminary frontend engineering and design (preFEED). To address this challenge, a framework was developed that provides more accurate investment decisions by integrating operational aspects in the planning phase. By this, a significant increase in accuracy can be achieved, while obtaining tangible recommendations within acceptabe time. We outline the principal functionality of this framework and share our insights by means of case studies in three different industrial application domains. Finally, we describe the faced challenges and share some lessons learned.","PeriodicalId":41250,"journal":{"name":"ATP Magazine","volume":"75 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-08-09","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135746545","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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