Prozessorchestrierung für die modulare Produktion

Prozessorchestrierung für die modulare Produktion

von 27. November 2017

Nach der Hannover Messe 2017 haben sich die NAMUR/ZVEI-Arbeitsgruppen für das NAMUR MTP aktiv mit dem zustandsbasierten Steuerungskonzept für die Prozessorchestrierung beschäftigt. Manche bevorzugen hier die Bezeichnung Prozesskoordination.

In meinen vorangegangenen Posts haben wir das Konzept der modularen Produktion eingehend beleuchtet und uns mit der Frage befasst, welche zentrale Rolle das NAMUR MTP bei dessen Umsetzung spielen wird. Wir haben auch den Status der NAMUR-MTP-Arbeitsgruppen und die Live-Demonstrationen auf der Hannover Messe diskutiert.

Aber was ist zustandsbasierte Steuerung eigentlich?

Die zustandsbasierte Steuerung basiert auf den gleichen Prinzipien wie die Serviceorientierte Architektur (SOA) im Softwaredesign. Unter einem Service versteht man eine eigenständige Einheit von Funktionen, auf die zugegriffen, reagiert oder upgedatet werden kann. Die Softwareindustrie hat bereits Standards in diesem Bereich durchgesetzt.

Neben unserer Arbeitsgruppe existieren auch andere Arbeitsgruppen, zugehörig der Open Group. Nichtsdestotrotz beschäftigen wir uns heute mit dem Thema zustandsbasierte Steuerung. Dieses ist Bestandteil des NAMUR MTP, das für die Zwecke der Prozessindustrie angepasst wurde.

Modulare Automation

Im Kontext der modularen Automation lässt sich ein Service als eigenständige Einheit von Prozessfunktionen definieren, die von einem Modul oder einer Teilmenge eines Moduls bereitgestellt wird und auf die zugegriffen, reagiert oder upgedatet werden kann. Ein Tankmodul beispielsweise hat seine eigenen Prozessfunktionen „Befüllen“, „Entleeren“ und „Erwärmen“ und verfügt über

  1. einen Service für jede seiner Prozessfunktionen und
  2. einen übergeordneten Service, der diese drei Dienste und Ihre Abhängigkeiten überwacht.

Prozessorchestrierung

Nach erfolgter Definition und Einführung der Services stellt sich die Frage, wie das Orchestrierungssystem auf die Informationen der Services zugreifen kann. Um das Informationsmodell hinter jedem Service zu standardisieren, soll jeder Dienst einen Zustandsautomaten unterstützen. Die NAMUR/ZVEI-Arbeitsgruppen, die für die Weiterentwicklung des NAMUR MTP-Konzepts zuständig sind, definieren diese Zustandsautomaten. Somit kann das Orchestrierungssystem MTP-Dateien lesen. Aus der MTP-Datei erkennt der Zustandsautomat alle vom Modul bereitgestellten Prozessfunktionen (Services) und die von jedem Service unterstützten Zustände, um die Produktion zu koordinieren.

Zusammenfassend ist ein Service im Sinne der modularen Produktion eine Einheit von Prozessfunktionen, auf die

  •      unter Verwendung eines Standard-Kommunikationsprotokolls und einer Namenskonvention zugegriffen werden kann
  •      basierend auf dem aktuellen Zustand reagiert werden kann und
  •      durch das Schreiben von Befehlen und Parametern upgedatet werden kann.
Process Orchestration

Prozessorchestrierung

Wie sieht die Rolle des “Steuerungssystems” in Zukunft aus?

Welchen Platz nimmt das herkömmliche Steuerungssystem in diesem Konzept ein? Es wird die Rolle des „Orchestrators“ übernehmen, sofern das System offen für technologische Änderungen ist und zukunftsweisenden Standards wie MTP entspricht.

Aber benötigt dieses System die gleichen Steuerungsfunktionen wie vorher?

Ja, denn bei einem Orchestrierungssystem für die modulare Produktion haben wir es im Grunde genommen mit einem Batchsystem zu tun. Und die Rezept-Erstellung erfolgt über einen Batch-Controller. Man könnte auch sagen, dass das Orchestrierungssystem eine „Orchesterprozedur“ dirigiert. Das zukünftige Orchestrierungssystem soll neben den heute schon nutzbaren Grundfunktionen des aktuellen Steuerungssystem zusätzlich auch andere Branchenanforderungen erfüllen. So könnten Audit-Trails oder das Alarmmanagement mit abgebildet werden.

Wir haben uns intensiv mit unserem modularen Konzept, basierend auf modulbasiertem Engineering befasst und werden dessen Funktionen weiter verbessern, um die modulare Produktion voranzutreiben. Auf der ACHEMA 2018 möchten wir unsere Pilotlösung für die modulare Produktion erstmals vorstellen.

Wenn Sie an Neuigkeiten über die Prozessorchestrierung, NAMUR MTP oder die modulare Automation interessiert sind, folgen Sie diesem Blog. Haben Sie Fragen oder Anregungen? Hinterlassen Sie bitte einen Kommentar.

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