Entwicklung eines Konzepts zur mobilen Interaktion mittels Apps in der industriellen Produktion

Inhalt

1 Einleitung

2 Aufgabenstellung

3 Stand der Technik

3.1 Bedeutende Entwicklungstrends

3.1.1 Trends des Konsumgütermarktes

3.1.2 Trends in der Industrie

3.1.3 Potenziale und Hemmnisse

3.1.4 Zusammenfassung und Fazit

3.2 Mobile Gestaltungsarchitekturen

3.2.1 Webbasierte Apps

3.2.2 Native Apps

3.2.3 Hybride Apps

3.2.4 Vergleich und Bewertung

3.3 Entwicklungsprozesse mobiler Applikationen

3.3.1 Entwicklungsaufwand und -kosten in Deutschland

3.3.2 Proprietäre Entwicklung und fehlende Standardisierung

3.3.3 Zusammenfassung und Bewertung

3.4 Frameworks für plattformunabhängige Programmierung

3.4.1 Aufbau einer Cross-Compiler-Platform

3.4.2 Ausgewählte Plattformen

3.4.3 Zusammenfassung und Bewertung

3.5 Auserwählte Kommunikationstechnologien

3.5.1 Representational State Transfer (REST)

3.5.2 Simple Object Access Protocol (SOAP)

3.5.3 OLE for Process Control Unified Architecture (OPC UA)

3.5.4 Vergleich und Bewertung

4 Vorgehensweise

5 Entwicklung eines Konzepts für die Interaktion in CPPS mittels neuartiger, mobiler Endgeräte

5.1 Einstufung der zu betrachteten Problemstellung

5.2 Anforderungsanalyse

5.2.1 Funktionale Anforderungen

5.2.2 Nichtfunktionale Anforderungen

5.2.3 Priorisierung und Bewertung

5.3 Ausarbeitung fester Anforderungsbausteine

5.3.1 Kommunikation

5.3.2 Mehrnutzerverhalten

5.3.3 Feedbackverhalten

5.3.4 Caching-Verhalten

5.3.5 Zusammenfassung und Fazit

5.4 Konzeptionelle Gesamtarchitektur

5.4.1 Verknüpfung der Anforderungsbausteine

5.4.2 Funktionale Architekturansicht

5.4.3 Logische Architekturansicht

5.4.4 Zusammenfassung und Bewertung

6 Prototypische Implementierung

6.1 Abgrenzung des Anwendungsbereichs

6.2 Ausarbeitung des Use Cases

6.2.1 Motivation

6.2.2 Instandhaltungsszenario

6.2.3 Zusammenfassung und Begründung

6.3 Realisierung einer effektiven, plattformunabhängigen App

6.3.1 Auswahl des Entwicklungstools und der Gestaltungsart

6.3.2 App-Implementierung

6.3.3 Instandhaltungsszenario mit App-Unterstützung

6.4 Derzeitige Umsetzungsproblematiken und Defizite

7 Bewertung und Ausblick

8 Zusammenfassung

9 Literaturverzeichnis

10 Anhang

Zielsetzung & Themen

Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung eines Konzepts für die mobile Interaktion zwischen Endanwendern und cyber-physischen Produktionssystemen (CPPS). Dabei soll eine digitale Lücke durch den Einsatz standardisierter Kommunikationstechnologien und mobiler Apps geschlossen werden, um die industrielle Instandhaltung und Steuerung effizienter zu gestalten.

• Anforderungsanalyse für mobile Interaktion in der Industrie
• Vergleich mobiler Gestaltungsarchitekturen (webbasiert, nativ, hybrid)
• Konzeption einer plattformunabhängigen Gesamtarchitektur
• Prototypische Implementierung eines Instandhaltungsszenarios

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Diese Einleitung beschreibt den Wandel industrieller Prozesse hin zu dynamischen Prozessketten und das damit einhergehende Potenzial für mobile Interaktionstechnologien.

2 Aufgabenstellung: Dieses Kapitel definiert die Zielsetzung, eine digitale Lücke zwischen mobilen Anwendungen und industriellen Anlagen durch ein durchgängiges, plattformunabhängiges Konzept zu schließen.

3 Stand der Technik: Hier werden Entwicklungstrends, Gestaltungsarchitekturen für mobile Apps sowie relevante Kommunikationstechnologien für den industriellen Einsatz theoretisch fundiert analysiert.

4 Vorgehensweise: Dieses Kapitel strukturiert das Entwicklungsvorhaben in konzeptionelle und prototypische Teilphasen, um die Anforderungen systematisch umzusetzen.

5 Entwicklung eines Konzepts für die Interaktion in CPPS mittels neuartiger, mobiler Endgeräte: In diesem Hauptkapitel werden Anforderungen analysiert, Anforderungsbausteine definiert und eine konzeptionelle Gesamtarchitektur entworfen.

6 Prototypische Implementierung: Hier wird das erarbeitete Konzept anhand eines konkreten Instandhaltungsszenarios in der SmartFactoryKL prototypisch umgesetzt und evaluiert.

7 Bewertung und Ausblick: Dieses Kapitel zieht ein Fazit der Arbeit und benennt zukünftige Forschungsfelder auf technologischer sowie wirtschaftlicher Ebene.

8 Zusammenfassung: Eine abschließende Zusammenfassung der Ergebnisse des Konzepts und der prototypischen Realisierung.

Schlüsselwörter

Industrie 4.0, CPPS, mobile Interaktion, App, Instandhaltung, Mensch-Maschine-Interaktion, Plattformunabhängigkeit, Middleware, Kommunikationstechnologien, OPC UA, REST, SOAP, Caching, Mehrnutzerverhalten, SmartFactory

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit?

Die Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Konzepts zur mobilen Interaktion zwischen Endanwendern und cyber-physischen Produktionssystemen mittels Apps, um industrielle Prozesse effizienter zu gestalten.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Zentrale Themen sind die mobile Softwareentwicklung, industrielle Kommunikationsstandards, Anforderungsanalyse in der Automatisierungstechnik sowie die Systemarchitektur für mobile Industrie-Applikationen.

Was ist das primäre Ziel der Arbeit?

Ziel ist es, ein plattformunabhängiges Konzept zu schaffen, das die digitale Lücke zwischen mobilen Konsumgütergeräten und der Fabrikanlage schließt, um signifikanten Mehrwert in der Instandhaltung zu generieren.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit basiert auf einer theoretischen Aufarbeitung des Stands der Technik, einer detaillierten Anforderungsanalyse und mündet in einer prototypischen Realisierung eines Anwendungsfalls in der SmartFactoryKL.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in eine umfassende Anforderungsanalyse, die Definition von Anforderungsbausteinen (Kommunikation, Mehrnutzerverhalten, Feedback, Caching) und den Entwurf einer modularen Middleware-Architektur.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Industrie 4.0, CPPS, mobile Applikationen, plattformunabhängige Architektur und Instandhaltungsszenarien charakterisieren.

Wie wurde das Problem des Mehrnutzerverhaltens gelöst?

Durch einen konzeptionellen Ansatz, der zwischen Authentifizierung und Autorisierung unterscheidet und ein "Single-Sign-On"-Modell innerhalb der Architektur vorsieht, um gleichzeitige, widersprüchliche Zugriffe zu vermeiden.

Warum wurde für den Prototyp PhoneGap gewählt?

Das Framework wurde gewählt, weil es als plattformübergreifende Lösung die Nutzung webbasierter Technologien (HTML5, CSS, JavaScript) erlaubt und somit den Entwicklungsaufwand für mehrere mobile Zielplattformen reduziert.