Steuerungstechnik

Programm auf Knopfdruck?

9. August 2013, 10:24 Uhr | Michael Geisinger, Dr. Chih-Hong Cheng

Die Idee klingt verlockend: Steuerungsprogramme einfach auf Knopfdruck erzeugen und nicht mehr aufwendig per Hand erstellen. Was steckt konkret hinter diesem Ansatz und wie lässt er sich in der Praxis umsetzen?

Moderne Produktionsanlagen zeichnen sich durch ein komplexes Zusammenspiel von „smarten“ Sensoren und Aktoren sowie leistungsfähigen Steuergeräten aus. Die Programmierung solcher Systeme erfordert spezialisierte Softwarewerkzeuge, die eine geeignete Parametrisierung des Systems erlauben und auf die Anforderungen der Entwickler zugeschnitten sind. Obwohl es dank dieser Werkzeuge noch nie so einfach war, derart komplexe Systeme zu projektieren, zu „orchestrieren“ und zu überwachen, erfordert deren Benutzung dennoch viel Erfahrung. Daher ist der vorherrschende Entwicklungsprozess dadurch gekennzeichnet, dass die Software für die Anlage von Experten erstellt und an neue Anforderungen angepasst wird.

In einer Zeit, in der Produkte zunehmend individualisiert werden und Produktlebenszyklen und damit die Intervalle zwischen der Anpassung von Steuerungsprogrammen immer kürzer werden, stößt diese Entwicklungsmethodik jedoch an ihre Grenzen. Die Steuerungsprogramme enthalten häufig implizite Design-Entscheidungen, die zum Zeitpunkt der Erstellung optimal waren, sich jedoch im Fall von späteren Anpassungen als nachteilig erweisen können. Die Extraktion solcher Design-Entscheidungen aus dem Steuerungsprogramm ist nicht einfach. Zusätzlich wollen heutzutage auch kleine und mittelständische Unternehmen die Fertigung ihrer Kleinserien automatisieren. Da solche Firmen meist keinen Automatisierungsexperten beschäftigen, müssen die eingesetzten Anlagen einen hohen Grad an Modularität und Wandlungsfähigkeit aufweisen, um kosteneffizient zu sein.

Speziell für Szenarien, in denen es häufig zu Veränderungen an der Steuerung des Produktionssystems kommt, wurde daher von der Forschungseinrichtung Fortiss, einem An-Institut der Technischen Universität München, ein neuartiger Ansatz entwickelt, bei dem das benötigte Steuerungsprogramm aus entsprechenden Modellen auf Knopfdruck synthetisiert wird. Der Knackpunkt ist hierbei, dass durch eine mehrschichtige Modellierung die Komplexität stufenweise reduziert wird. Die höchste Stufe erlaubt es, die in der Anlage durchzuführende Produktionsaufgabe in einem mathematischen Formalismus zu spezifizieren. Auf Basis der Modellierung erfolgt dann die Erstellung des Steuerungsprogrammes.