Automatisierte dezentrale Produktionssteuerung für cyber-physische Produktionssysteme mit digitaler Repräsentation der Beschäftigten

In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer dezentralen Produktionssteuerung mit digitaler Repräsentation zur Anwendung in cyber-physischen Produktionssystemen (CPPS) beschrieben. Die dezentrale Produktionssteuerung geschieht hierbei selbstorganisiert, da sie die Einlastung und Umplanung von Aufträgen sowie die Koordination zwischen den einzelnen Produktionselementen selbstständig übernimmt. Dies erlaubt die automatisierte Steuerung von CPPS. Dabei spielen die Beschäftigten in dieser Betrachtung eine wesentliche Rolle. Ihre Bedürfnisse und Wünsche werden von dem Steuerungssystem berücksichtigt. Dafür wurde das Konzept der digitalen Repräsentation von Beschäftigten entwickelt. Diese Repräsentation erlaubt den individuellen Eingriff von Beschäftigten bei Entscheidungen von dem Steuerungssystem. Das automatisierte dezentrale Steuerungssystem wurde in einer Laborumgebung, die zu einem CPPS umgebaut wurde, implementiert. Darauf basierend wurde eine zweistufige Validierung durchgeführt. Ein Teil der Validierung findet durch eine reale Umsetzung in einem Labor statt, bei der ein Vergleich zu dem vorher im Labor eingesetzten zentralen Produktionssteuerungssystem gezogen wird. Die zweite Validierung erfolgt mit Hilfe einer Simulationsumgebung. Dabei konnte die Implementierung der Selbstorganisation und eine Steigerung der Liefertreue der dezentralen Produktionssteuerung gegenüber heutzutage üblicherweise eingesetzten Verfahren nachgewiesen werden.

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This thesis describes the development of a decentralized production control system with digital representation for the automation of cyber-physical production systems (CPPS). The decentralized production control handles the dispatching and rescheduling of orders as well as the self-organized coordination among the production elements. This enables self-organized control of CPPS. In this process, the employees play an essential role in the consideration. Their needs and wishes are taken into account by the control system. For this purpose, the concept of digital representation of employees was developed. This realizes the possibility for the employees to intervene in decisions of the control system. The automated decentralized production control system was implemented in a laboratory environment, which was converted to a CPPS. Based on this implementation, a two-stage validation was performed. One part of the validation takes place through a real implementation in the laboratory, where a comparison is made with the previously used centralized production control system. The second validation takes place with the help of a simulation environment. Thereby the implementation of the self-organization and an increase of the delivery reliability could be proven compared to procedures usually used today.