Mit der fortschreitenden digitalen Transformation der Produktion unter dem Begriff Industrie 4.0 werden flexible, datenbasierte Steuerungskonzepte entwickelt. Unterstützt wird diese Entwicklung durch das "Internet of Production" und das damit verbundene Konzept des Digitalen Schattens. Geräte und Maschinen werden in die Lage versetzt, eigenständig Entscheidungen zu treffen. Im Schadensfall muss geprüft werden, ob das Verhalten der Maschine vorhersehbar und vermeidbar war. Dies führt zu Vorbehalten gegenüber dem industriellen Einsatz flexibler Fertigungs- und Steuerungssysteme. Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG beschreibt die Integration wichtiger Sicherheitsgrundnormen, die den Entwickler eines technischen Systems durch eine definierte Vorgehensweise bei der Risikoabschätzung und -minimierung unterstützen. Diese Richtlinie wurde jedoch für statische Systeme entwickelt, so dass für Neuentwicklungen im Bereich der datenbasierten Produktionsoptimierung und Prozessanpassung bisher nur wenige Regeln zur Verfügung stehen. Die Definition des Einsatzbereiches und die damit verbundene Überwachung des Systems gewinnen an Bedeutung. So müssen alle Fehler, die zu einer Gefährdung führen können, im Rahmen der Sicherheitsgewährleistung vor dem Einsatz analysiert und kontrolliert sowie in der Betriebsphase überwacht und überprüft werden. Da Sicherheit einfach, überschaubar, nachvollziehbar und überprüfbar sein muss, ist die Umsetzung flexibler Sicherheitslösungen in adaptiven Systemen nicht vorgesehen. Sicherheitssteuerungen müssen heute jedoch komplexere Prozesse abdecken und daher intelligenter und dynamischer werden. Diese Arbeit befasst sich daher mit dem Aufbau von cyberphysischen Produktionssystemen (CPPS) und der Entwicklung von Sicherheitsfunktionen für inhärent sichere CPPS. In einem ersten Schritt wurden Anforderungen an sichere CPPS formuliert und darauf basierend eine inhärent sichere Systemarchitektur entwickelt. Diese beinhaltet eine redundante Kommunikationsinfrastruktur und ein ontologiebasiertes Datenmanagement. Zur Beschreibung der Systemgrenzen wurden verschiedene Methoden zur Extraktion und Überwachung der räumlichen Systemgrenzen verglichen. Das Ergebnis wurde als Sicherheitsfunktion implementiert und eine Methode zur Realisierung des gewünschten Systemverhaltens bei sicherheitsrelevanten Ereignissen durch vertragsbasiertes Design vorgestellt. Zur Evaluierung diente ein aus mehreren Zellen bestehenden CPPS zur Bearbeitung von Autoscheiben.
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Autor Padberg, Melanie
Gewicht 0.291 kg
Erscheinungsdatum 07.12.2023
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Werkzeugmaschinen

Padberg, Melanie

Ansätze der inhärent sicheren Konstruktion modifizierbarer, cyberphysischer Produktionssysteme

ISBN: 978-3-98555-184-2
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Kurzbeschreibung

Für die Integration von Sicherheitsfunktionen in inhärent sichere cyberphysische Produktionssysteme wurden Anforderungen formuliert und eine inhärent sichere Systemarchitektur entwickelt. Zur Überwachung der Systemgrenzen wurden Sicherheitsfunktionen implementiert und eine Methode zur Realisierung des gewünschten Systemverhaltens durch vertragsbasiertes Design vorgestellt. Ein aus mehreren Zellen bestehenden CPPS zur Bearbeitung von Autoscheiben diente der Evaluierung.

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