Seit 2014 wird mit Unterstützung der Peter Lieber Unternehmensgruppe an der FH Salzburg der Frage nachgegangen, wie „Verlässlichkeit by Design“ in komplexen Systemen realisiert werden kann. Die im Bereich des intelligenten Stromnetzes (Smart Grid) in bisherigen Projekten gewonnenen Erkenntnisse wurden nun – zusammen mit der successfactory consulting group als Industrie-Stakeholder – in den Bereich Industrie 4.0 übertragen und auf einem wissenschaftlichen Kongress ausgezeichnet.

Wien/Salzburg/Leoben – Für die Modellierung komplexer Systeme (Smart Grid, Industrie 4.0 etc.) hat sich in der Praxis die Kombination aus „Objekt-Modellierung“ und „Domänenspezifischen Sprachen“ vielfach bewährt. Die in Vorläuferprojekten auf dieser Basis realisierte „SGAM Toolbox“ zur Entwicklung sicherer Smart Grid Architekturen erfährt international inzwischen große Ankerkennung. Dabei handelt es sich um eine Erweiterung für das Modellierungswerkzeug Enterprise Architect von Sparx Systems. Sowohl aus wissenschaftlicher als auch industrieller Sicht lag es aufgrund des großen Erfolges nahe, die erprobten Ansätze auf Anwendungsfelder (Domänen) mit ähnlichen Herausforderungen anzuwenden. Für den nächsten Schritt bot sich Industrie 4.0 an, wobei die Vielfalt industrieller Prozesse und Organisationsformen eine besondere Herausforderung darstellt. Dieser Aufgabe stellt sich eine Projektkooperation bestehend aus LieberLieber Software und successfactory consulting group als Teil des „Zentrums für sichere Energieinformatik“ (ZSE) an der FH Salzburg. Gemeinsam wird weiter an der Toolbox entwickelt, um so die Modellierung und Evaluierung sicherer Industrie 4.0 Architekturen zu ermöglichen.

Projekt auf Konferenz wurde ausgezeichnet
Die jüngste wissenschaftliche Veröffentlichung zu dieser Arbeit wurde im Rahmen der „European Conference on Design, Modeling and Optimization“ (ECDMO) in Amsterdam ausgezeichnet. Dazu Christoph Binder vom ZSE als einer der Autoren: „Bei unserer Lösung setzen wir auf bekannte und weit verbreitete Standards und legen besonderes Augenmerk auf Benutzerfreundlichkeit und Anwendbarkeit. Darüber hinaus haben wir uns eines dynamischen Ansatzes bedient, bei dem eine Weiterentwicklung des Konzepts während des gesamten Engineering-Prozesses stattfinden kann.“ Die Konzepte der „Agile Design Science Research Methodology“ (ADSRM) seien nämlich speziell auf solche Probleme zugeschnitten und erlaubten eine flexible Systementwicklung.

Peter Lieber, Gründer und Inhaber von LieberLieber Software:  „Das ZSE bewegt sich mit seinen von uns unterstützten Forschungsprojekten immer in einem herausfordernden Umfeld. Dabei werden aber auch die Anforderungen der Industrie berücksichtigt, um letztlich praktikable Lösungen für aktuelle Herausforderungen zu erreichen. Wir gratulieren dem ZSE für diese ausgezeichnete Studie, die erstmals eine konkrete Anwendung auf Basis des deutschen Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0 (RAMI 4.0) zeigt.“

Modellfall individuelle Schuherzeugung
Gemäß ADSRM ist der erste Schritt für so ein Konzept die Erstellung einer geeigneten Fallstudie. Dazu wurde ein Schuhhersteller angenommen, der seinen Kunden individuell angefertigte Schuhe anbieten will. Ziel des Konzepts ist die Optimierung der mit diesem Ziel verbundenen Produktionsprozesse sowie die vollautomatische Abwicklung des Auftrags und die damit verbundene Schuhherstellung. Daher müssen alle in den Prozess involvierten Maschinen miteinander kommunizieren. „Obwohl dieses Beispiel die Bewertung nur aus einer oberflächlichen Perspektive ermöglichte, haben die verwendeten Konzepte im Allgemeinen gut funktioniert. Der nächste Schritt im agilen Designprozess muss sich mit detaillierteren Problemen auseinandersetzen“, so Binder.

SGAM Toolbox auch für Industrie 4.0
Ein Beispiel für den Umgang mit der Modellierung und Analyse komplexer Energiesysteme ist die in einem Vorprojekt bereits entwickelte SGAM Toolbox. Die inzwischen etablierte Technologie zur Entwicklung von Smart Grid Systemen verfügt über alle für die Systemtechnik notwendigen Funktionen. Aufgrund der Gemeinsamkeiten zwischen dem Energie- und dem Industriebereich, könnten die Konzepte der SGAM Toolbox auch für Industrie 4.0 anwendbar sein. „In diesem ersten Schritt wurden mit dem konkreten Use Case und der Entwicklung einer dafür passenden Modellierungssprache Beitrag zwei wichtige Konzepte auf ihre Anwendbarkeit in der RAMI Toolbox hin getestet. Darauf können wir unsere weiteren Forschungsarbeiten aufbauen.“ Nun gilt es also, die Ergebnisse auf eine anspruchsvollere Fallstudie anzuwenden, um das Konzept an kommende domänenspezifische Anforderungen anzupassen. In zukünftigen Arbeiten könnten die Integration bekannter Standards und die Entwicklung neuer Features dazu führen, diesen Ansatz zu einer breit akzeptierten Technologie für die Erstellung von Industrie 4.0 Architekturen zu machen.