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Engineering: Per Toolbox zur Umsetzung von RAMI 4.0

Fortsetzung des Artikels von Teil 2.

Dekomposition von RAMI 4.0

Grafik zur Model Driven Architecture Bildquelle: © FH Salzburg

Model Driven Architecture (MDA) liefert die Grundlage für die Abstrahierung von RAMI 4.0: Im Idealfall wird mit Hilfe dieses Ansatzes maschinenlesbarer Code direkt aus der Systemspezifikation erstellt.

Um eine branchenübergreifende Anwendung des dreidimensionalen RAMI-4.0-Modells zu garantieren, muss dieses erst in seine Einzelteile zerlegt werden. Dabei helfen Methoden aus dem Bereich der Architekturentwicklung. Einen wichtigen Ansatz liefert hier die Model Driven Architecture (MDA). Dabei wird die gesamte Architektur in verschiedene Abstraktionsstufen unterteilt, je nach beschriebenem Sachverhalt. Zu diesem Zweck werden Modelle und Transformationen eingeführt. Ziel dabei ist es, ein Modell so zu übertragen, dass derselbe Inhalt für verschiedene Perspektiven aufbereitet wird. Angewandt auf RAMI 4.0 bedeutet dies, das System im ersten Schritt auf eine für den Endanwender verständliche Art zu beschreiben.

Wird etwa das Modell des Wertschöpfungsprozesses eines Schuhherstellers erstellt, so werden in dieser Phase alle beteiligten Geschäftsakteure wie Zulieferer oder Maschinenanbieter und ihre Wünsche beziehungsweise Anforderungen dargestellt. Somit lässt sich der Kontext des Systems modellieren, ohne dabei auf Details wie spezifische Fertigungsmaschinen oder Übertragungstechnologien einzugehen. Zu diesem Zweck kommen in der Regel verständliche Sprachen wie UML und deren Use-Case-Diagramm zur Anwendung.

Der ‚Business Layer‘ von RAMI 4.0 ­liefert die passende Vorgabe dafür, indem er als oberste Abstraktionsebene genau diese generische Beschreibung abbildet. Im ‚Function Layer‘ werden anschließend auf Basis der zuvor spezifizierten Anforder­ungen die Funktionen der jeweiligen ­Kom­ponenten dargestellt. Diese bilden die Grundlage für die Architektur des ­Systems, abgebildet auf den unteren Layern von RAMI 4.0. Dabei finden einzelne technische Spezifikationen wie Schnittstellen, Datenübertragung und die Modellierung der Komponente selbst statt. Am Ende wird maschinenlesbarer Programmcode generiert und kann mittels Round-Trip-Engineering ständig gewartet werden. Die grundlegende Idee hinter diesem ­Prozess ist die vollständige Automatisierung der technischen Infrastruktur aus dem zuvor formal beschriebenen System­entwurf.

Während MDA die grobe Einteilung liefert, kann mit Hilfe der ISO 42010 eine konkretere Architekturbeschreibung erfolgen. So werden im ersten Schritt die Stakeholder identifiziert. Diese haben unterschiedliche Interessen und Anforderungen an das System, welche anhand sogenannter ‚Concerns‘ dargestellt werden: Den Geschäftsführer interessieren beispielsweise ökonomische Faktoren, während der Netzwerk-Administrator Informationen über die IKT-Infrastruktur benötigt. Die ISO 42010 spezifiziert zu diesem Zweck ‚Views‘ und ‚Viewpoints‘. Um die unterschiedlichen Betrachtungen auf das System zu ermöglichen und dadurch die Bedürfnisse der Stakeholder zu befriedigen, werden verschiedene Arten von Modellen verwendet. Auf dem Business und Function Layer kommen hierbei Technologien wie UML-Use-Case-Diagramme oder die ‚Business Process Management Notation‘ (BPMN) zum Einsatz.

Damit sind die Zusammenhänge ­zwischen den einzelnen Akteuren oder der Fertigungsprozess selbst darstellbar. Für die detaillierte Betrachtung wird auf SysML, eine Sprache zur Beschreibung von hauptsächlich industriellen Systemen – wie beispielsweise die Maschinen der Fertigungsstraße selbst – zurückgegriffen, um im letzten Schritt mit Modellierungssprachen wie AutomationML detaillierte Design-Aspekte zu behandeln.

Bei der RAMI-4.0-Toolbox handelt es sich letztlich um ein Kollektiv aller Mittel und Methoden, die eine praktische Umsetzung von RAMI 4.0 ermöglichen.