Zusammenfassung Anhand des Beispiels einer ktiven Toasterproduktion werden Schlusselkomponenten der industriellen Produktion im Kontext einer serviceorientierten Architektur vorgestellt. Die atomare Organisationseinheit der industriellen Produktion in Form des Arbeitssystems wird naher betrachtet und abstrahiert. Die Anforderungen der industriellen Produktion an eine serviceorientierte Architektur werden anhand eines skizzierten Metamodells vorgestellt und am Beispiel der Datenversorgung und Entsorgung verdeutlicht.
Als einfuhrendes Beispiel soll eine ktive Flie produktionslinie fur Toaster dienen, deren Aufbau in Abbildung 1 dargestellt ist.
In dieser Produktionsstatte werden aus Blechen in der Gehausepresse die Rohgehause fur Toaster gepresst. Die Rohgehause bekommen in der Gehauselackierung ihre Lackierung und werden in der Gehausevormontage zusammengefugt. Die erste Qualitatsprufung ndet in der Prufung fur mechanische Bauteile statt. Die Steuerelektronik des Toasters sowie der Netzanschluss werden danach eingabut. Zum Schluss werden Warnhinweise angebracht. Abschlie end wird vor dem Versand eine Endkontrolle durchgefuhrt.
Die Flie produktionslinie zur Toasterproduktion bietet die Moglickeit, Toaster individuell mit bestimmten Lacken zu lackieren (siehe Abbildung 2). Dazu wird Abbildung 1: Anordnung der Arbeitssysteme einer beispielhaften Toasterproduktion jeder Toaster mit einem Fertigungsauftrag versehen, der auch die Lackfarbe beinhaltet. Die Gehauselackierung kann also anhand des Fertigungsauftrags entsprechend kon guriert werden um den passenden Lack aufzubringen. Die Prufung mechanischer Bauteile beinhaltet die Prufung auf korrekte Lackierung eines jeden Toasters. Auch die folgenden Arbeitssysteme werden entsprechend des Fertigungsauftrags kon guriert: die Auswahl des landerspezi schen Netzteils, die Anbringung der Warnhinweise, sowie die fur das jeweilige Land gesetzeskonforme Endprufung des Toasters.
Abbildung 2: Variantenreiche Serienfertigung am Beispiel Lack 2.1
Eine atomare Organisationseinheit (Arbeitssystem Montage Netzanschluss) wird in Abbildung 3 detailliert dargestellt: Ein Barcodescanner liest vom Gehause dessen Auftragsnummer. Abhangig vom Auslieferungsland des Auftrages wird in der Kon gurationsdatenbank eine entsprechende Prozessde nition zur Kon guration der Steuerelektronik, zur Montage und zur Prufung der Leistungsaufnahme abgefragt. Anschlie end wird die eigentliche Montage entsprechend der Prozessbeschreibung automatisiert abgearbeitet und bei Bedarf mit dem Bedienpersonal des Arbeitssystems interagiert. Alle Arbeitssysteme der Beispielproduktion sollen moglichst lange autark arbeiten konnen. Sollte zum Beispiel die Auftragsdatenbank temporar nicht verfugbar sein, darf dies nicht zu einem unmittelbaren Produktionsstop am Arbeitssystem fuhren. Durch die Replikation einer Teilmenge
des Datenbestandes der Auftrags- und Kon gurationsdatenbank auf den IndustriePC des Arbeitssystems konnen nicht langdauernde Storungen der Infrastruktur kompensiert werden.
Die Arbeitssysteme werden durch diverse Datenbanksysteme mit Daten versorgt und konnen in diese ihrerseits Daten der Produktion entsorgen. Durch Produktionsuberwachungssysteme kann die Produktion beobachtet werden. Mit den Systemen zur Produktionskon guration konnen die Arbeitssysteme verwaltet werden. 2.2
Ein Arbeitssystem kann, wie in Abbildung 4 dargestellt, abstrahiert beschrieben werden. Das Arbeitssystem baut sich dabei aus folgenden Bausteinen auf: Prozessverzeichnis Die fur ein bestimmtes Arbeitssystem relevanten Prozessde nitionen sind in diesem Verzeichnis hinterlegt. In Abbildung 5 ist eine Prozessde nition auszugweise skizziert und beschreibt die Interaktion des Arbeitssystems mit dem Produkt, dem Informationsraum, den technischen Anlagen sowie den Werkern.
Informationsraum der Produktion In diesem Informationsraum liegen alle produktionsrelevanten Informationen, die sowohl abgefragt als auch aktualisiert werden konnen.
Technische Anlagen und Werkerinteraktion Die technischen Anlagen interagieren mit dem Produkt.
Laufzeitumgebung Die Prozessde nitionen konnen durch die Laufzeitumgebung abgearbeitet werden. Die Laufzeitumgebung sucht sich dabei fur jedes zu bearbeitende Produkt aus dem Prozessverzeichnis die gultigen Prozessdentionen aus.
Anhand der im Prozessverzeichnis hinterlegten Prozessde nitionen konnen die Schnittstellen eines Arbeitssystems zum Informationsraum abgeleitet werden. Auch lassen sich damit die Abhangigkeiten zwischen den Arbeitssystemen folgern.
Abbildung 5: Skizzierte Prozessde nition eines Arbeitssystems 3
Anforderungen der industriellen Produktion an eine
SOA
Die Eigenschaften einer serviceorientierten Architektur und deren Realisierung
in Form von Web-Services eines Service Bus werden in [
Die drei Basisrollen einer SOA (Service Provider, Service Requester und das
Service Verzeichnis) und deren Interaktionsmuster (Vero entlichen, Finden und
Binden) werden in Abbildung 6 (a) dargestellt. Im Kontext der industriellen
Produktion sollte die Rolle des Service Creators hinzugefugt werden (siehe
Abbildung 6 (b) ): Ein Service Requester sucht dabei nicht mehr direkt im
Service Verzeichnis, sondern nutzt einen Service Creator, um einen Dienst mit
entsprechenden Qualitaten (QoS [
(a) Basis Rollen einer SOA
(b) Erweiterte Rollen einer SOA
Die Realisierung einer SOA fur die industrielle Produktion sollte ein moglichst
umfassendes Metamodell p egen. In dieses Modell konnten dabei folgende Aspekte
ein ie en:
Netzwerkinfrastruktur Wie ist das zugrunde liegende Netzwerk aufgebaut?
Welche Komponenten sind in der Netzwerktopologie vertreten, welche
Servicequalitaten konnen diese anbieten? Wie sind die individuellen Service
Provider und Service Requester angebunden? Kann auf Servicequalitaten des
Netzwerks Ein uss genommen werden [
Quantitat und zu welchen Zeiten [
Der Service Creator konnte zum Beispiel - wie in Abbildung 7 skizziert - anhand der Metadaten fur ein Arbeitssystem einen Service Endpunkt erzeugen, der Daten direkt ins Langzeitarchiv ubermittelt. Im Fehlerfall (Netzwerkseparierung, Nichtverfugbarkeit des Langzeitarchivs) wurde dem Aufrufer des Services ein Fehler gemeldet werden.
Alternativ konnte der Service Creator wie in Abbildung 8 skizziert auf einem Arbeitssystem Software installieren, die der Laufzeitumgebung einen Service Endpunkt anbieten konnte. Dieser Service Endpunkt wurde alle Daten auf dem Arbeitssystem zwischenspeichern und erst dann an das Langzeitarchiv ubermitteln. Daruber hinaus konnte eine Peer-to-Peer-Verbindung zu einem weiteren Arbeitssystem aufgebaut werden, um Daten direkt zu ubermitteln. Sollte das Langzeitarchiv temporar nicht verfugbar sein, wurde dies zu keinem Fehler fuhren und die beiden direkt abhangigen Arbeitssysteme konnten ihre Aufgaben erfullen. 4
Das hier vorgestellte Beispiel der Toasterproduktion stellt eine starke Vereinfachung der realen industriellen Produktion dar. Eine methodisch fundierte Erhebung der Besonderheiten der industriellen Produktion im Hinblick auf die Einbettung in eine serviceorientierte Architektur konnte zu einem umfassenden Katalog an Anforderungen fuhren.
Das skizzierte Metamodell einer SOA in der industriellen Produktion konnte detailliert modelliert werden. Daruber hinaus konnen Methoden und Algorithmen zur dynamischen Kon guration der Akteuere recherchiert und auf Brauchbarkeit hin gepruft werden [12{16].
Abbildung 8: Service Endpunkt Beispiel B