Isolation virtualisierter Steuerungsapplikationen (IsoViS)

• Antragsteller: Dr.-Ing. Armin Lechler
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549319560

Flexible und anpassungsfähige Softwaresysteme sind schon seit geraumer Zeit Gegenstand der Forschung. Heutige Produktionssysteme sind durch begrenzte Anpassungsfähigkeit geprägt. Erfolgreiche Gegenmodelle zeichnen sich durch ihre Anpassungsfähigkeit, schnelle Innovationszyklen und flexible Reaktion auf Kundenanforderungen aus. Infolgedessen weichen die traditionellen hierarchischen Strukturen der klassischen Automatisierungspyramide zunehmend flexibleren, skalierbaren und kosteneffizienteren Lösungen. Zusätzlich dazu zielen Software-definierte Ansätze darauf ab, die Flexibilität von Fertigungssystemen zu erhöhen. Diese Ansätze, wie beispielsweise die Software-definierte Fertigung (SDM), stützen sich auf zwei Säulen: flexible Hardware, die für verschiedene Zwecke umkonfiguriert werden kann, und modulare Softwarearchitekturen wie serviceorientierte Architekturen (SOAs). Kohärente Automatisierungsanwendungen werden dabei durch die Komposition von Diensten gebildet. Es wird deutlich, dass für die deterministische Ausführung von zwei unabhängigen Anwendungen die Isolation von Rechen- und Netzwerkressourcen unerlässlich ist. SOAs profitieren von einer hardwareunabhängigen Bereitstellung von Diensten, was die Virtualisierung zur Realisierung erfordert. Leichtgewichtige Virtualisierungsmethoden, wie Softwarecontainer, vereinfachen die Anpassung von Automatisierungssystemen, indem sie Anwendungen und deren Abhängigkeiten bündeln. Die Sicherstellung der Isolation zwischen verschiedenen Arbeitslasten inklusive der Kommunikationsinfrastruktur ist entscheidend, um Determinismus zu gewährleisten. In der Vorhabensbeschreibung wird herausgestellt, dass eine Erforschung von Methodiken zum Erreichen der notwendigen Isolation der relevanten, geteilten Ressourcen in konsolidierten, virtualisierten Steuerungsapplikationen unter gleichzeitiger Beibehaltung harter Echtzeiteigenschaften notwendig ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erforschung der in Vorarbeiten identifizierten Ressourcen, der hierfür erforderlichen Basismechanismen sowie der Integration in Orchestrierungswerkzeuge zur vollständigen Isolation einzelner als Container virtualisierter Echtzeitservices. Hierfür muss erforscht werden, mit welchen Methodiken die Isolation der geteilten Ressourcen in konsolidierten Steuerungsapplikationen bei gleichzeitiger Beibehaltung harter Echtzeiteigenschaften der gesamten Servicekomposition erreicht werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl