Forschung

Die Forschung an der Professur ist gekennzeichnet durch Anwendung, Überführung und Weiterentwicklung von Methoden, Konzepten und Lösungen aus der Informatik in den Kontext von flexiblen Produktionssystemen.

Basierend auf semantisch angereicherten Informationsmodellen für automatisierungstechnische Funktionen, Komponenten und Systeme sowie auf Beschreibungssprachen werden Methoden, Konzepte und Lösungen für das integrierte Engineering und Management von industriellen Systemen über deren gesamten Lebenszyklus erforscht.

Dabei adressiert die Professur folgende Themengebiete:

• Industrie 4.0 und Cyber-physical production systems (CPPS)
  • Die Verschmelzung realer und virtueller Komponenten von Anlagen über digitalen Zwillingen bildet ein Kernaspekt der CPPS und Industrie 4.0. Die übergeordneten Ziele sind dabei die Souveränität, Nachhaltigkeit und Interoperabilität bezüglich allen Akteuren und Komponenten. Dabei werden die Komponenten, im Sinne des Holistic Engineering, über den gesamten Lebenszyklus betrachtet. Dafür werden interoperable Meta-Modelle verwendet, um die einzelnen Aspekte der Komponenten fachspezifisch abzubilden. Ein herausstechendes Merkmal der I4.0 ist dabei die Service-orientierte Architektur (SOA). Entscheidend dafür ist dabei die Entwicklung und das Deployment von dezentralen und selbst orchestrierten Laufzeitumgebungen. Die Bereitstellung einer geeigneten Werkzeugkette für die einzelnen Stakeholder stellt dabei einen wichtigen Aspekt dar.
• Emulation von Automatisierungskomponenten
  • Die softwaretechnische Emulation von intelligenten Feldgeräten dient der Erstellung eines digitalen Abbilds und ermöglicht – unterstützt durch Virtualisierungslösungen – solche Geräte in ein funktionales oder hybrides Engineering und in betriebsbegleitende Simulationen zu integrieren. Die profilgetriebene Erstellung, Beschreibung und Nutzung solcher Abbilder stehen im Fokus dieses Forschungsgebietes.
• 5G-Kommunikation für Factories of the Future
  • Die Verschmelzung von drahtgebundenen und drahtlosen Kommunikationstechnologien aus IT und Mobilkommunikation verspricht durch Konzepte wie Software Defined Networks (SDN) und Network Function Virtualization (NFV) flexible, dynamisch anpassbare Netzwerkstrukturen. Forschungsarbeiten für Quality-of-Service-getriebenes Engineering und Management von Network-Slices für Anwendungen in der Automation bilden den Kern dieses Gebietes.
• Datenaustauschformate in der Automation
  • Die Bereitstellung von digitalen Daten für vernetzte Anwendungssysteme erfordert neben leicht verarbeitbaren Formaten die Bereitstellung von semantischen Informationen zur Referenzierung von Informationsmodellen und damit zur automatischen Auswertung und Präsentation der Inhalte. Basierend auf XML-Formaten und merkmalsbasierter Semantik werden für verschiedene Anwendungsszenarien durchgängige Beschreibungsansätze erforscht.
• Middleware-Lösungen für das Management von Produktionssystemen
  • Integrationsprozesse im IT-Kontext werden zunehmend durch Middleware-Lösungen unterstützt. Anwendungsaspekte solcher Middleware-Lösungen in der Automation und die modellbasierte Informationsintegration (auf Basis von serviceorientierten Ansätzen, OPC UA und Web-Based Enterprise Management - WBEM) stehen im Fokus der Forschung.

Anwendungsgebiete für die Forschung sind vielfältig über den gesamten Lebenszyklus von Automatisierungssystemen und schließen insbesondere ein:

• Konfiguration und Inbetriebnahme
• Plug and Produce
• Netzwerk-Management heterogener Netze
• Asset Management
• Condition Monitoring

Im Rahmen von öffentlich geförderten und industriefinanzierten Forschungsprojekten werden Konzepte, Verfahren und Prototypen entwickelt und evaluiert. Die Ergebnisse werden durch Publikationen in Journalen und auf nationalen und internationalen Konferenzen veröffentlicht.