SPS/IPC/DRIVES 2002: Alternative zur SPS-Einzelprogrammierung

ODEMA@team und ODEMA@desktop sind zwei Werkzeuge zur Entwicklung von Fertigungssteuerungen, die konsequent auf Standards der Informationstechnik basieren und damit das Potenzial bieten, sich als anlagenweite Entwicklungswerkzeuge durchzusetzen.

Programme, die Automatisierungsanlagen steuern, sind trotz zahlreicher Standards für Programmiersprachen und Kommunikationssysteme in der Regel nach wie vor Insellösungen für einzelne Geräte. Interdisziplinäre und umfassende Engineering-Methoden und -Werkzeuge, die schon während der Projektierungsphase Maschinenbauer, Elektrotechniker und Software-Spezialisten an einen Tisch bringen, sind bislang Mangelware. Zumindest von Seiten der Steuerungstechnik. Unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) haben Ingenieure des Fraunhofer IPA ODEMA (object-oriented method for the development of technical mulit-agent-systems) entwickelt – eine Methode zum Entwurf von anlagenweiten Steuerungen. Sie basiert auf der Unified Modelling Language (UML) und ihrenWerkzeugen. Mit UML lassen sich plattformunabhängige Software-Modelle erstellen und auf spezifische Plattformen bzw. Geräte implementieren. „Das ermöglicht nicht nur eine übergreifende Planung der Software-Entwicklung, sondern auch, sie rechtzeitig mit allen Ebenen abzustimmen“, erklärt IPA-Projektleiter Arnulf Braatz. UML definiert jedoch kein bestimmtes Vorgehen. Erst in Verbindung mit einem Entwicklungsprozess für Automatisierungsanlagen entsteht eine entsprechende Methode.

Besonderes Augenmerk richteten Braatz und sein Team auf die Durchgängigkeit ihrer Methode und die dafür notwendigen Software-Werkzeuge. Ein alle Projektierungsphasen begleitendes Modell bzw. zusammenhängende Einzel-Modelle machen Ände-rungen und deren Auswirkungen jederzeit nachvollziehbar. Bei Bedarf lässt sich die Gesamt-Sicht auch in einzelne Geräte- und Software-Komponenten zerlegen. ODEMA unterstützt parallel laufende Engineering-Tätigkeiten in der mechanischen und in der Elektro-Konstruktion. Die Konsistenz der Software- und elektrotechnischen Schaltpläne lässt sich so während der gesamten Projektierung überwachen. Für Routine-Tätigkeiten gibt es automatisierte Prozeduren und Anlagen- und Steuerungsdaten müssen nur einmal erfasst werden. Anwendungsfall- und Sequenzdiagramme beschreiben die funktionalen Anforderungen an die Anlage, die Eigenschaften von Funktionsblöcken und Software-Komponenten sind in UML-Subsystemen und Zustands-Diagrammen hinterlegt. Einsatzdiagramme geben Auskunft über die Verteilung der Software-Komponenten auf verschiedene Automatisierungsgeräte und die Auswirkung auf das zeitliche Verhalten (Realtime).

Prinzipiell kann jedes Standard-CASE-Tool genutzt werden, um mit ODEMA anlagenweite Steuerungen zu spezifizieren. „Sollen allerdings die Konsistenz des Modells mit anderen Plänen der Projektierung überprüft werden und Routine-Tätigkeiten übernommen werden, ist die Anpassung eines solchen Werkzeugs erforderlich, d. h. das Werkzeug muss in Lage versetzt werden, die erweiterten Modellinformationen interpretieren zu können“ erklärt Arnulf Braatz. Für den Einsatz mit ODEMA haben die IPA-Wissenschaftler das Standard-CASE-Tool Argo UML erweitert. „Wir haben uns für dieses Open-Source-Produkt entschieden, weil wir einige Modifikationen vornehmen mussten und hierfür der Source Code zugänglich war“, so Braatz. Das Ergebnis ist ein Werkzeug in zwei Varianten: ODEMA@desktop für Einzelarbeitsplätze und ODEMA@team als interaktive und interdisziplinäre Plattform. In der Bedienung der Grundfunktionen sind beide Varianten identisch.

Als interaktives Werkzeug unterstützt ODEMA@team die Kommunikation heterogen besetzter Arbeitsgruppen und bietet gleichzeitig die Vorteile eines rechnerbasierten CASE-Tools. Ermöglicht wird dies durch die konsequente Nutzung von PC-Plattform und IT-Visualisierungstechniken für dieses Werkzeug. In einem Modellierungsprozess, vergleichbar dem eines Phantombild-Zeichners, erstellt ein Methoden-Spezialist nach den Angaben der Arbeitsgruppe die entsprechenden Diagramme. Vor den Augen der Entwickler-Gruppe werden alle Informationen umgesetzt. Anwendungsfall- und Sequenzdiagramme sind so gestaltet, dass nach einer kurzen Einarbeitungszeit alle Beteiligten das entstehende Modell beurteilen können. Da beide ODEMA-Werkzeug-Varianten auf einem Standard-CASE-Tool mit XMI-Generierung basieren, können die generierten Modelle ohne Informationsverlust auch an Einzel-Arbeitsplätze, mit anderen CASE-Tools übertragen werden.

ODEMA und der Prototyp des Werkzeugs ODEMA@team werden erstmals auf der Automatisierungsmesse SPS/IPC/DRIVES 2002
vom 26. bis 28. November in Nürnberg vorgestellt
(s. a. „Veranstaltungen und Messen“).

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Arnulf Braatz
Telefon: 0711/970-1227, E-Mail:arnulf.braatz@ipa.fraunhofer.de