Selbstoptimierende dezentrale Fertigungssteuerung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Berend Denkena
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426187351

Der Fertigungssteuerung kommt in fertigenden Unternehmen im Angesicht eines volatilen Marktes, einer steigenden Produktvielfalt und folglich immer komplexer werdenden Fertigungssystemen eine besondere Bedeutung zu. Aufgrund der erforderlichen häufigeren Anpassung von Prozessketten und Fertigungsressourcen stoßen Ansätze der zentralen Fertigungssteuerung an ihre Grenzen. Im Gegensatz dazu zeichnen sich dezentrale Steuerungsansätze durch eine hohe Flexibilität und schnelle Adaptierbarkeit aus. Mit dem Aufkommen cyber-physische Produktionssysteme (CPPS) stehen nun erstmals Technologien zur Verfügung, mit denen eine umfassende auftragsbezogene Datenerfassung, Kommunikation zwischen Fertigungskomponenten und Nutzung lokaler Rechenkapazitäten realisiert werden kann. Hiermit ist eine wesentliche Voraussetzung für die Einführung dezentraler Steuerungsansätze erfüllt. Aus methodischer Sicht stellen jedoch lokale Optimierungstendenzen der Algorithmen ein weiteres Hindernis dar. Durch eine erfahrungsbasierte Berücksichtigung des globalen Optimums bei der lokalen Entscheidungsfindung kann dieser Nachteil eliminiert werden.Das Hauptziel des beantragten Vorhabens ist die grundlegende Erforschung einer Methode für eine dezentrale Fertigungssteuerung, die eine autonome und variable Entscheidungsfindung bei gleichzeitig erfahrungsbasierter Selbstoptimierung in Hinblick auf die globale Systemperformanz des Produktionssystems erlaubt. Die Methode soll in besonderen Maße die Anforderungen einer Werkstattfertigung berücksichtigen. Um die Projektziele zu erreichen, wird zunächst eine geeignete Systemarchitektur für die dezentrale Fertigungssteuerung im Rahmen eines CPPS untersucht. Anschließend wird eine Methode konzeptioniert, die eine dezentrale und variable Entscheidungsfindung bei erfahrungsbasierter Berücksichtigung der globalen Systemperformanz erlaubt. Die hierfür notwendige Bewertungsgrundlage wird durch ein zu untersuchendes Kennzahlensystem gebildet. Für die nachfolgende Erforschung erfolgt der Aufbau einer Versuchsumgebung. Zu diesem Zweck wird zunächst ein Simulationsmodell einer repräsentativen Werkstattfertigung erstellt. An dieses wird die softwaretechnisch umgesetzte Steuerungsmethode angebunden, die den Materialfluss innerhalb des Simulationsmodells steuert. Abschließend werden im Rahmen eines strukturierten Versuchsplans Simulationsexperimente durchgeführt, durch die eine tiefgehende und wissenschaftlich fundierte Kenntnis über die Potenziale und Grenzen der erforschten autonomen und lernenden Steuerungsmethode gewonnen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen