Untersuchung und Anwendung von Choreografie-Prinzipien in der industriellen Automatisierung
Translated title
Exploration and application of choreography principles in industrial automation
Publication date
2026-05-19
Document type
Dissertation
Author
Stutz, Andreas
Advisor
Referee
Barth, Mike
Granting institution
Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg
Exam date
2026-04-09
Organisational unit
Publisher
Universitätsbibliothek der HSU/UniBw H
Part of the university bibliography
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File(s)
Language
German
DDC Class
620 Ingenieurwissenschaften
Keyword
Automatisierungsdienste-Choreografie
Modulare Produktionssysteme
Konfigurierbare IEC61131-Steuerungssoftware
Abstract
Diese Dissertation untersucht die Anwendung von Choreografie-Prinzipien in der industriellen Automatisierung zur Steigerung von Flexibilität, Wandelbarkeit und Wiederverwendbarkeit modularer Produktionssystemen.
Ausgangspunkt ist die Beobachtung, dass der Process Orchestration Layer zunehmend an Grenzen stößt. Die Engineering-Aufwände steigen und die Latenzzeiten bei der modulübergreifenden Informationsverarbeitung erreichen kritische Werte. Folgend einem Design-Science-Research-Prozesses werden Anforderungen anhand praxisnaher Anwendungsszenarien abgeleitet. Diese fließen in ein Framework für Automatisierungsdienste-Choreografien ein. Das Framework beinhaltet Architektur und Entwurfsmuster für die verteilte, konfigurierbare Interaktion von Automatisierungsdiensten. Zur Sicherstellung der Herstellerneutralität kommen Standards wie OPC UA und das MTP-Konzept zum Einsatz. Die entwickelten Artefakte richten sich an System- und Softwarearchitekten sowie SPS-Programmierer. Sie unterstützen die Planung und Implementierung modularer Produktionssysteme mit Automatisierungsdienste-Choreografien und tragen dazu bei, die Lücke zwischen Theorie und Praxis zu schließen. Die Praxistauglichkeit wird durch Implementierungen auf etablierten Steuerungsplattformen (SIMATIC TIA Portal, TwinCAT 3) sowie durch Industrie-Experimente mit den Partnern Merck, BASF und Siemens belegt. Der Engineering-Aufwand lässt sich signifikant reduzieren, indem Aufgaben in die Modulebene verlagert werden. Die direkte Kommunikation zwischen Steuerungen ermöglicht minimale Latenzzeiten.
Zusammenfassend leistet diese Arbeit einen fundierten und praxisorientierten Beitrag zur Weiterentwicklung modularer Produktionssysteme mit dem Ziel, Flexibilität, Wandelbarkeit und Wiederverwendbarkeit weiter zu steigern.
Ausgangspunkt ist die Beobachtung, dass der Process Orchestration Layer zunehmend an Grenzen stößt. Die Engineering-Aufwände steigen und die Latenzzeiten bei der modulübergreifenden Informationsverarbeitung erreichen kritische Werte. Folgend einem Design-Science-Research-Prozesses werden Anforderungen anhand praxisnaher Anwendungsszenarien abgeleitet. Diese fließen in ein Framework für Automatisierungsdienste-Choreografien ein. Das Framework beinhaltet Architektur und Entwurfsmuster für die verteilte, konfigurierbare Interaktion von Automatisierungsdiensten. Zur Sicherstellung der Herstellerneutralität kommen Standards wie OPC UA und das MTP-Konzept zum Einsatz. Die entwickelten Artefakte richten sich an System- und Softwarearchitekten sowie SPS-Programmierer. Sie unterstützen die Planung und Implementierung modularer Produktionssysteme mit Automatisierungsdienste-Choreografien und tragen dazu bei, die Lücke zwischen Theorie und Praxis zu schließen. Die Praxistauglichkeit wird durch Implementierungen auf etablierten Steuerungsplattformen (SIMATIC TIA Portal, TwinCAT 3) sowie durch Industrie-Experimente mit den Partnern Merck, BASF und Siemens belegt. Der Engineering-Aufwand lässt sich signifikant reduzieren, indem Aufgaben in die Modulebene verlagert werden. Die direkte Kommunikation zwischen Steuerungen ermöglicht minimale Latenzzeiten.
Zusammenfassend leistet diese Arbeit einen fundierten und praxisorientierten Beitrag zur Weiterentwicklung modularer Produktionssysteme mit dem Ziel, Flexibilität, Wandelbarkeit und Wiederverwendbarkeit weiter zu steigern.
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