Konzeption einer echtzeitfähigen, serviceorientierten Architektur für verteilte Steuerungssysteme mittels Container-Technologien

Produzierende Unternehmen müssen ihre Anlagen immer schneller an wechselnde Produkte, kleine Losgrößen und volatile Märkte anpassen. Klassische Automatisierungssysteme mit monolithischen, stark hardwaregebundenen SPS-Architekturen stoßen dabei an Grenzen. Serviceorientierte Konzepte, Microservices und Container versprechen höhere Modularität, Wiederverwendbarkeit und Flexibilität. Ihr Einsatz in industriellen Steuerungssystemen setzt jedoch zugleich die Erfüllung strenger Echtzeitanforderungen voraus. Die Arbeit entwickelt eine echtzeitfähige, serviceorientierte Architektur für verteilte Steuerungssysteme. Steuerungsfunktionen werden in containerisierte Microservices zerlegt und über ein deterministisches, nachrichtenbasiertes Kommunikationssystem gekoppelt. Für zyklische und ereignisbasierte Anwendungen werden Ausführungs- und Scheduling-Modelle entworfen, die Abhängigkeiten, globale Zeitvorgaben, Fehlererkennung und dynamische Rekonfiguration berücksichtigen. Eine prototypische Plattform und die Validierung an einer Modellanlage zeigen die Potenziale und Grenzen des Ansatzes für flexible Produktionssysteme.