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09. November 2011

Engineering der nächsten Generation

Beitrag aus openautomation 6/2011


Maschinen werden immer leistungsfähiger, der Grad ihrer Modularisierung steigt und ein qualitativ hochwertiger Ausstoß ist ebenfalls gewünscht. Das bedeutet, dass die Maschinen zunehmend komplexer werden und mit ihnen die zugehörige Automatisierungstechnik. Engineering Tools müssen hier entsprechend mitwachsen und dennoch einfach im Handling bleiben. B&R deckt diese Anforderungen mit der neuen Version seines Automation Studios ab.


„Eine nachhaltige Entwicklung und eine optimale Ressourcennutzung sind die Kernaspekte unseres Engineering-Werkzeugs der nächsten Generation. Anders ausgedrückt: Automation Studio 4 ist Smart Engineering“, sagt Dr. Hans Egermeier, Business Manager Automation Software bei B&R in Eggelsberg/Österreich.


Effizient + nachhaltig = smart
Bislang folgte die Weiterentwicklung von Engineering-Werkzeugen vor allem einem Aspekt: der Effizienz. Gemeint ist damit die optimale Ausnutzung aller am Software-Entstehungsprozess beteiligten Ressourcen. Dazu zählt die Hardware ebenso wie die IT-Infrastruktur und letztlich die Arbeitskraft des Entwicklungsteams. „Erst in jüngerer Zeit gewann ein zweiter Aspekt an Aufmerksamkeit: die Nachhaltigkeit“, stellt Dr. H. Egermeier heraus. Er definiert den Begriff als „die vorteilhaften Auswirkungen auf die Effizienz von Entwicklungsprojekten über das momentan bearbeitete Projekt hinaus“. Und das Zusammenspiel wird heute als Smart Engineering bezeichnet: Entwicklungsmethoden also, die sowohl effizient als auch nachhaltig sind. Und diesem Anspruch wird Automation Studio 4 in mehreren Punkten gerecht.

Modularität im Fokus
Zu den wesentlichen Neuerungen, die das Automation Studio in Version 4 ab Mitte 2012 mitbringt, gehört die Projektmodularisierung. Sie macht es möglich, unterschiedliche Entwicklungsaufgaben an verschiedene Mitglieder des Engineering-Teams zu verteilen. Zum anderen lässt sich somit jedes einzelne Projekt in Module untergliedern. Dem Effizienzgedanken wird dadurch entsprochen, dass die Module in einem parallelen Arbeitsablauf von mehreren Entwicklern gleichzeitig bearbeitet werden können. Das verkürzt die Entwicklungsdauer des aktuellen Projekts. Nachhaltigkeit schaffen die Module, da sie durch Weiterverwendung in anderen, ähnlichen Projekten deren Neuentwicklungs- und Testaufwand reduzieren und ihre Entwicklung beschleunigen.

Dieser Effekt ist noch größer, wenn es um die Überarbeitung bestimmter Funk­tionen innerhalb eines Gesamtprojekts geht. War es bisher erforderlich, durch erneutes Kompilieren des Gesamtprojekts einen neuen Build zu erstellen, beschränkt sich dieser Vorgang nun auf das modifizierte oder ausgetauschte Modul. Das verkürzt den Vorgang der Übersetzung in Binärcode und reduziert die Notwendigkeit von Tests und Zulassungsverfahren auf das einzelne Modul.

Außerdem ist es möglich, die Module zu unterschiedlichen Zeiten und an verschiedenen Orten zu bearbeitet. Das macht auch die Einbindung von Mitarbeitern und Zulieferern an externen Standorten einfach. Zudem ermöglicht es die Erstellung individueller Softwareteile durch den Kunden selbst, ohne dass dieser das restliche Programm im Detail kennen muss. Durch ihre offene Struktur lassen sich die Module in beliebig tiefen Hierarchien als Subprojekte zu einem Ganzen zusammenfügen.

Top-down-Konzeptionierungswerkzeug
„Im Endeffekt werden sich nur Entwicklungssysteme durchsetzen, die es den Entwicklern einfach machen, die zunehmende Komplexität ihrer Programme handhabbar zu halten“, ist Dr. H. Egermeier überzeugt. Dazu arbeitet B&R mit externen Usability-Experten zusammen, sodass künftige Generationen von Automation Studio das Kriterium der sogenannten Simplexity erfüllen.
Das beginnt mit der Hardwarekonfiguration. Sie stellt häufig den ersten Schritt einer Systementwicklung dar. Die Hauptarbeit dazu erfolgt im neuen System Designer. Die Topologieansicht des Systems entsteht durch Anordnung fotorealistischer Darstellungen der Hardwarekomponenten, quasi wie im Schaltschrank, und dem Setzen von Verbindungen dazwischen. Anhand der im Hardware Catalog hinterlegten Geräteeigenschaften prüft Automation Studio im Hintergrund die Plausibilität und setzt bereits erste Parameter.

Weitere Parameter können in der Baum­ansicht für eine beliebig große Auswahl an Systemkomponenten gemeinsam gesetzt werden. Die Konfiguration lässt sich durch Kopieren, Ziehen und Einfügen einzelner Hardwaresymbole, aber auch ganzer Zweige, bearbeiten. Die benötigten Konfigurationsparameter zieht das System im Hintergrund selbsttätig nach. Dadurch wird ein Großteil der bisher in dieser Phase aufgewendeten Zeit gespart und Fehler vermieden. Automation Studio wird somit zum Top-down-Konzeptionierungswerkzeug. So lassen sich in der Spezifika­tionsphase Varianten einfach durchspielen und Machbarkeiten überprüfen. Die Ausdetaillierung kann nach der Grundsatzentscheidung sukzessive erfolgen.


Schnittstellenvielfalt
Auch bezüglich der Schnittstellenvielfalt und -möglichkeiten bringt Version 4 des Engineering-Werkzeugs neue Möglichkeiten mit. So verfügt sie beispielsweise über eine bidirektionale Schnittstelle zum Datenbanksystem des Elek­tro-CAD-Systems Eplan P8. Über diese wird eine Wahlfreiheit des Planungssystems möglich. Und auch der weiterführende Zusammenschluss mit Fluid-Planungssystemen für hydraulische und pneumatische Systemteile und mit maschinenbaulichen CAD-Systemen für die mechanische Integration der Automatisierungshardware ist realisierbar.


Ähnliche Schnittstellen zu diversen
Simulationsprogrammen bieten Möglichkeiten, die Ergebnisse der Entwicklungstätigkeit außerhalb der oft noch nicht verfügbaren Hardware zu überprüfen. Gleichzeitig können auf diese Weise Simulationsergebnisse als Ausgangspunkt für die konkrete Systementwicklung in die Entwicklungsumgebung geladen werden. Und somit kann die Softwareentwicklung von vornherein auf die Basis überprüfter Abläufe gestellt werden.

Außerdem setzt B&R mit Automation Studio 4 erstmals lückenlos auf das Kommunikationsprotokoll OPC Unified Architecture (OPC UA). „Dieses Protokoll bietet von Haus aus Funktionen, die den Softwareentwicklern ihre Arbeit erleichtern“, sagt der Business Manager und meint weiter: „Zudem setzt es sich wegen seiner offenen Architektur auf dem Markt immer mehr als Standard durch, sodass kommunikationsseitig Kompatibilität mit zahlreichen Fremdsystemen besteht.“

Direkt unterstützt werden in V4 mittels eigener Bibliotheken die Webtechnolo­gien. So fällt es leichter, Visualisierung, Prozessüberwachung und Fernwartungsapplikationen zu schaffen und standort­unabhängige Bedien- und Produktionskonzepte umzusetzen.


Gute Erweiterbarkeit
Dem Nachhaltigkeitsgedanken wird durch die Erweiter- und Ergänzbarkeit aller Softwareprojekte Rechnung getragen. Die klare Abgrenzung der einzelnen Systemteile sorgt gemeinsam mit der inte­grierten Versionsverwaltung in allen Entwicklungsphasen für Ergebnisse. Diese gefährden das restliche System nicht und bieten valide Entscheidungsgrundlagen für das weitere Vorgehen. Damit wird sichergestellt, dass Projekte über ihre gesamte Realisierungsdauer innerhalb der vorgegebenen Bahnen bleiben. Zugleich entstehen durch Konsistenz der Entwicklung in nur einer Umgebung für Steuerung, Regelung, Visualisierung und Antriebstechnik keine Brüche zwischen den Systemteilen.

„Darüber hinaus sorgt eine Ausstattung von Automation Studio 4 mit allen erforderlichen Schnittstellen und Übergabemechanismen dafür, dass das geschaffene Werk auch nach Abschluss der Entwicklungstätigkeit über seinen gesamten Produktlebenszyklus in Automation Studio eingebunden bleiben kann. So gelangt wertvoller Input für die Entwicklung weiterer Lösungen genau dorthin, wo er gebraucht wird, um auch in der Entwicklung späterer Produktgenerationen nachhaltig weiter zu wirken“, so Dr. H. Egermeier.


Wiederverwendbarkeit der Software
Auf der Ebene der tatsächlichen Softwareerstellung manifestieren sich Weiterentwicklungen für die objektorientierte Programmierung mit C++, durch die das Programmieren mittels Klassen und Objekten komfortabler wird. Hier unterstützt beispielsweise ein Smart Editor die Programmierer durch kontextabhängige Vorschläge, sowohl aus den mitgelieferten Funktionsbibliotheken als auch aus dem Fundus bereits erstellter Programmteile. Das beschleunigt die Softwareerstellung und fördert die Wiederverwendbarkeit der Software, was letztendlich auch den Wartungsaufwand bei späteren Änderungen reduziert.

Durch Wiederverwendung und einfache Abwandlung ähnlich zeitsparend wie die Verwendung von Objektklassen wirken Visualisierungs-Templates als Schablonen für die Gestaltung von Benutzeroberflächen in Visual Studio. Sie verkürzen den Umsetzungsaufwand für diese Teilaufgabe. Besonders spürbar ist die Beschleunigung, die durch Vorbereitung eine Vorlage für unterschiedliche Bildschirmgeometrien entsteht.

„Nicht nur in der Erstentwicklung, sondern auch bei der Schaffung von Varianten und Optionen und nicht zuletzt in der späteren Programmpflege fördert Automation Studio 4 klar strukturierte Softwarearchitekturen“, sagt Dr. H. Egermeier abschließend.

Andreas Enzenbach
Andreas Enzenbach ist Manager Communcations and Marketing bei B&R in Eggelsberg/Österreich.

Weitere Informationen unter www.br-automation.com.

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