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Der Aufbau von komplexen Automatisierungssystemen erfordert die intelligente Verknüpfung vieler verschiedener Hard- und Softwarekomponenten. Zwar führen die Fortschritte in Forschung und Entwicklung in den diversen Teildisziplinen zu einer stetigen Verbesserung der verfügbaren Komponenten, aber die hohe Heterogenität der Lösungen sowie das Fehlen von weithin akzeptierten Standards hemmen die einfache und kostengünstige Entwicklung von Gesamtlösungen, und stehen somit einer breiten wirtschaftlichen Nutzung zu akzeptablen Preisen im Wege. Dies gilt insbesondere für Automatisierungssysteme wie Serviceroboter oder adaptive Produktionsstraßen, die nicht hoch spezialisiert, sondern flexibel einsetzbar sein sollen. Dafür müssen sie sich möglichst einfach in neue Umgebungen und Aufgabengebiete integrieren bzw. schnell für die Produktion neuer Produkte umrüsten lassen.

Im Forschungsvorhaben „AutoPnP – Plug&Play für Automatisierungssysteme“ wurde zur Lösung dieser Herausforderungen eine Software-Architektur zur syntaktischen und semantischen Integration verschiedener Hardware- und Softwarekomponenten entworfen. Ziel war die einfachere, schnellere und kosteneffizientere Entwicklung und Anpassung von komplexen Systemen. Es wird das automatische Einbinden und Konfigurieren von neuen Komponenten in ein Automatisierungssystem ermöglicht, ohne dass Mehraufwand für Anpassung und Konfiguration anfallen. Darauf aufbauend werden Konzepte und Algorithmen der künstlichen Intelligenz verwendet, um schnell und zum Teil automatisiert zu Endanwendungen zu gelangen. Begleitend zu der Gesamtarchitektur wurden Werkzeuge, Methoden und Anwendungsszenarien implementiert, die einerseits zusätzlich bei der Entwicklung unterstützen und andererseits die Praxistauglichkeit des gewählten Ansatzes nachweisen.

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AutoPnP Vorhabensstruktur

Die entwickelte Software-Architektur basiert auf der Plug&Play-fähigen Middleware CHROMOSOME. CHROMOSOME erlaubt durch die Verwendung des datenzentrierten Kommunikationsparadigmas die lose Kopplung von Komponenten basierend auf deren angebotenen und benötigten Daten. Im Gegensatz zu bisherigen Middleware-Ansätzen steht für CHROMOSOME ein eigenständiges Modellierungswerkzeug zur Verfügung, mit dessen Hilfe die Anwendungen mit ihren Anforderungen modelliert werden. Aus den Anwendungsmodellen kann in einem weiteren Schritt eine angepasste Version von CHROMOSOME generiert werden, welche optimal an die Anforderungen der Anwendung angepasst ist.

Projektlaufzeit: 1.6.2011 bis 31.5.2014. Die Abschlusspräsentation von AutoPnP fand auf der AUTOMATICA 2014 statt.