Simulation komplexer Kommunikationssysteme in der Fertigungsautomatisierung

Die zunehmende Vernetzung von Maschinen und Anlagen, steigende Heterogenität von Kommunikationsteilnehmern und die Konvergenz von IT- und OT-Applikationen im Zuge von Industrie 4.0 stellen Planende von industriellen Kommunikationsnetzwerken vor große Herausforderungen. Bisher lassen sich industrielle Kommunikationsnetzwerke erst nach Vollendung der Engineering-Phase hinreichend validieren. Dies führt zu hohen Kosten durch nicht entdeckte Fehler in der frühen Phase des Lebenszyklus einer automatisierten Produktionsanlage. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Validierung des geplanten Kommunikationsnetzwerks bereits in der frühen Planungs- und Design-Phase einer automatisierten Produktionsanlage zu ermöglichen. Hierfür wird das Co-Simulationsframework PLANET eingeführt, welches auf Basis von applikationsbezogenen Kommunikationsanforderungen und einer Kombination aus Materialfluss- und Kommunikationssimulation das industrielle Kommunikationsnetzwerk validiert.

Dazu wird eine Strukturierung industrieller Applikationen hinsichtlich Kommunikationsanforderungen anhand eines Kommunikationstechnologie-Portfolios vorgenommen. Durch die Modellierung von applikationsbezogenen Kommunikationsanforderungen erfolgt die Definition einer Beschreibungssprache in der Verwaltungsschale zur Verwendung in Simulationen. Des Weiteren wird auch die Gesamtarchitektur der Co-Simulation vorgestellt, welche diese Informationen nutzt und anhand einer prototypischen Implementierung die Ergebnisse validiert.