Evolution Control Environment for Distributed Automation Components

Hintergrund

Adaptive Produktionsysteme wurden von der Europäischen High-Level Group (ManuFuture2004 – gefördert durch die Europäische Kommission) als eine der vier Schlüsseltechnologien für "Manufacturing 2020" definiert. Neue Technologien für effizientes Engineering von sicheren, fehlertoleranten und hochverfügbaren Systemen und deren Anpassungsfähigkeit sind wesentliche Grundvoraussetzungen für zukünftige Entwicklungen im Produktionsbereich. Ohne diese Lösungen wird eine Anpassung von industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen an neue Gegebenheiten kostspielig und die schon heute geforderte Widerverwendbarkeit des Produktionsequipment erschwert.

Projektziele

Das Ziel des Forschungsprojekts εCEDAC – Evolution Control Environment for Distributed Automation Components – sind Engineeringmethoden und -ansätze für die userkontrollierte Systemevolution von verteilten Automatisierungssystemen und deren sicherer und fehlertoleranter Um-setzung. Basierend auf vorhandenen Steuerungsmodelliersprachen (wie z.B. Simulink, IEC 61499 …) wird eine neue Evolutionsmodellierungssprache als Hauptinnovation eingeführt. Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal ist die Tatsache, dass sowohl das eigentliche Steuerungsprogramm wie auch die Evolutionsapplikation mit ähnlichen Mitteln entwickelt werden. Die zweite Innovation durch εCEDAC ist ein neues Hardware-Beschreibungsmodell mit erweiterter Funktionalität für die Bestimmung von verfügbaren Ressourcen in verteilten Systemen.

Erreichte Projektergebnisse

Während der ersten Projektphase wurde das Referenzmodell für verteilte Automatisierungs- und Steuerungssysteme—die IEC 61499—als Basis für die neue Evolutionsmodellierungssprache εCML und der dazugehörigen Evolutions-Modellierungsmethode verwendet. Die εCML erlaubt dabei sowohl Steuerungsprogramme als auch so genannte Evolutionsprogramme mit den gleichen Sprachmitteln zu modellieren. Das ist besonders für Domain-Experten wichtig, die in der Regel Automatisierungs- und Steuerungs-Know-How besitzen und keine Programmierspezialisten sind.

Bei den Evolutionsprogrammen handelt es sich um spezielle Steuerungsprogramme (modelliert mit der εCML) die andere Steuerungsprogramme im laufenden Betrieb ver-ändern können. Die zweite wichtige Projektinnovation war die Verwendung einer umfassenden Hardwarebeschreibungssprache für die Verifikation des Evolutionsprozesses von Steuerungsapplikationen. Die Hardwarebeschreibungssprache wurde verwendet um die aktuelle Systemauslastung in einem verteilten System berechnen zu können und um Aussagen über den Evolutionsprozess ableiten zu können.

In der zweiten Projektphase wurde die Evolutions-Modellierungsmethode für komplexe Evolutionsprozesse in Form von Evolutions-Patterns erweitert. Weiters wurde nach Möglichkeiten gesucht, eventuelle Fehler im Evolutionsprozess frühzeitig zu erkennen und gegebenenfalls Fallback-Strategien einleiten zu können. Um Fehler schon während der Designphase von Evolutionsapplikationen vermeiden zu können, wurde auf einen Ansatz mit formaler Verifikation zurückgegriffen.

Um den εCEDAC Ansatz auch evaluieren zu können, wurde ein Engineering-Tool prototypisch implementiert und an diversen Anwendungsfällen der Projektpartner erprobt.