Der Kern des KOARCH Projekt ist es für vernetzte cyber-physische Systeme eine Referenzarchitektur zu entwickeln. Damit soll KOARCH ein zentrales Problem im Bereich Industrie 4.0 lösen: die Vereinheitlichung und Modularisierung von Lösungen für die Auswertung und Verwertung entstehender Datenströme. 

Aufgrund des globalen Wettbewerbs und der steigenden Produktkomplexität ist in den letzten Jahren die Komplexität der Produktionssysteme massiv gewachsen, wobei ein großer Anteil der Entwicklung gerade im Maschinenbau auf die Software entfiel. Diese Komplexität belastet zunehmend Automatisierer, Systemingenieure und Anlagenbauer. Industrie 4.0, Cyber-physische Systeme (CPS) und intelligente Automatisierungssysteme stellen eine mögliche Lösung für diese zunehmende Belastung dar: Die Hauptidee ist dabei die Verlagerung von menschlichem Expertenwissen in die Automation. 

Anders als beim prozeduralen Vorgehen in der klassischen Automation formuliert der Experte nur noch seine Ziele wie z.B. eine Beschreibung des finalen Produktes, der Durchsatzziele oder den maximalen Energieverbrauch. Das Wissen bezieht sich auf Ziele, die durch Aussagesätze beschrieben werden und nicht mehr auf die Beschreibung von Handlungsabläufen zum Erreichen der Ziele. Kurz: Wissen wird deklarativ statt prozedural formuliert. Dieser neue Ansatz gibt den intelligenten Systemen genügend Handlungsfreiräume zur Umsetzung der Deklarationen, d.h. für Adaption und Optimierung.

Dieses Forschungsprojekt geht zur Bearbeitung dieser Themen folgende Forschungsfragen (FF) an: 

FF 1: Ist es möglich, eine Referenzarchitektur im Industrie 4.0-Umfeld für die intelligente Automation zu entwickeln, die auch in den stark verteilten und heterogenen Systemen der Automation funktioniert? 

FF 2: Wie können Industrie 4.0-kompatible Programme aussehen, die intelligente Software-services nutzen? Wie können Ziele deklarativ und geräteunabhängig vorgegeben werden? 

FF 3: Wie können Gerätehersteller intelligente Softwareservices anderer Entwickler integrieren? Wie kann ein Gerätehersteller automatisch von der Industrie 4.0 Entwicklung profitieren und neue Softwareservices zukaufen? 

FF 4: Inwieweit ist eine Individualisierung der Referenzarchitektur für einzelne Branchen, spezielle Produktionsumfelder, Ländern und Firmen nötig bzw. möglich? 

 

Daraus leiten sich direkt konkrete Projektziele ab:

Ziel 1: Eine kognitive Referenzarchitektur standardisiert die Schnittstellen zu den auf Geräten verfügbaren Softwareservices. Diese Architektur muss dabei für unterschiedliche Gerätetypen wie Steuerungen, Sensoren, IO-Geräte oder Leitsysteme standardisiert werden. Die Referenzarchitektur muss für einzelne Projekte, Branchen und Firmen individualisierbar sein.

Ziel 2: Die an den Schnittstellen verwendeten Informationen und Modelle müssen standardisiert und semantisch annotiert werden. Dies umfasst vor allem höherwertige Informationen wie Prozessmodelle, Anomalien oder Energieanalysen.

Ziel 3: Die in der Architektur verwendeten Bestandteile wie z.B. Algorithmen sind modulartig, wiederverwendbar und können in verteilten Systemen genutzt werden. Die Intelligenz entsteht also im Zusammenspiel der verteilten Systeme im Rahmen der Referenzarchitektur.

Ziel 4: Die Ergebnisse werden anhand der SmartFactoryOWL und des Big Data Labs evaluiert und demonstriert, d.h. es entsteht eine Beispielimplementierung der Architektur. Als Anwendungsbeispiele werden Condition-Monitoring-Lösungen, Diagnoseverfahren und Ansätze der Energieoptimierung verwendet. Dieser Demonstrator dient auch zum Technologietransfer und verifiziert entsprechende Industrie 4.0 Standards.