„Das Prozessdenken steht im Fokus“

„Das Prozessdenken
steht im Fokus“

Interview mit Georg Scharf, Bachmann

Viele Automatisierungsanbieter stehen an einem Scheideweg: Mit Hardware alleine sind Kunden kaum mehr zu gewinnen. Der Trend in Maschinenbau und Automatisierung geht hin zu immer mehr Software-Funktionalität und umfassenden Entwicklungsumgebungen. Das SPS-MAGAZIN hat Georg Scharf, Software-Spezialist bei Bachmann, um eine Bewertung der Situation gebeten.
Die Software läuft der Hardware in der Automatisierungstechnik zunehmend den Rang ab. Können sie diese Entwicklung bestätigen, Herr Scharf?

Georg Scharf: Die Software hat sicherlich eine zentrale Rolle in den letzten Jahren eingenommen, dennoch ist sie nur ein Teil des Ganzen. Heute wird die Funktionalität in Software abgebildet. Jedoch ermöglicht erst das Zusammenspiel aller Gewerke, also Maschinenbau, Hydraulik, Pneumatik, Elektrotechnik und Software, den technischen Prozess optimal zu steuern. Bei der Betrachtung der Einzelgewerke wird dies manchmal vergessen. Meinem Verständnis nach müssen weder Maschinenbauer, noch Elektrotechniker oder Programmierer im Mittelpunkt stehen, sondern der technische Prozess.

Für lange Zeit war aber doch die Mechanik die bestimmende Größe im mechatronischen Engineering.

Scharf: Das stimmt, auch dominieren die Maschienebauabteilungen bei vielen Automatisierern weiterhin. Dennoch werden die Möglichkeiten die der mechatronische Ansatz bietet, immer mehr auch genutzt.

Das heißt, der mechatronische Entwicklungsprozess ist nicht Standard, obwohl wir seit 15 Jahren davon reden?

Scharf: Das Tempo, mit dem die Entwicklung fortschreitet, entspricht eben nicht dem Tempo, mit dem die Automatisierung in der Praxis voran geht. Die Laufzeit einer Umform-Presse beträgt häufig 20 bis 30 Jahre. In dieser Zeit werden die elektrischen und Softwaretechnischen Anlagenteile den aktuellen Bedürfnissen angepasst. Aber ein Wechsel der Steuerungstechnik steht – wenn überhaupt – nur wenige male im Maschinenleben an. Technologische Entwicklungen fließen also mitnichten automatisch und unmittelbar in die Fertigung ein. Das muss man auch bei der Diskussion um Industrie 4.0 berücksichtigen.

Aber der Aufbau von Maschinen verändert sich doch in Richtung Modularität und Flexibilität.

Scharf: Ein technischer Prozess besteht in der Regel aus vielen Teilprozessen, die eine definierte Aufgabe durchführen. Diese Teilprozesse können in Form von Komponenten abgebildet werden. In diesen Komponenten sind alle notwendigen Gewerke, Mechanik, Elektronik und Software enthalten. Wichtig ist dabei aber eine entsprechend definierte Schnittstelle. In der Regel ist es notwendig, bei dem Austausch eines Funktionsbausteines, das gesamte Programm neu zu testen. Der Software-Anteil einer Komponente, so wie Bachmann sie einsetzt, abstrahiert und kapselt seinen internen Aufbau und seine Implementierungsdetails vollständig. Er beschreibt sich vollständig durch seine definierten Schnittstellen und Eigenschaften. Die Schnittstellen ermöglichen den Austausch von Daten zwischen den Komponenten. Den Software-Anteil einer solchen Komponente, ein autonomes Software-Module, wird einzeln kompiliert, versioniert, getestet und dokumentiert. Dadurch kommt man wesentlich schneller zum Ergebnis und kann die Anlage auf einer abstrakten Ebene bauen. Genau in den Prozessschritten, in denen der Anlagenbauer denkt. Dieses Prozessdenken steht bei uns im Fokus und die Frage, ob Maschinenbauer, Elektrotechniker oder Programmierer das Zepter in der Hand halten, stellt sich erst gar nicht.

Das ist doch eine deutliche Abkehr von der klassischen Denke im Maschinenbau, oder?

Scharf: Die Herangehensweise ist in der Tat eine andere. Um den Prozess bestmöglich abzubilden, muss man auch in Prozessen denken. Die optimale Lösung für einen Prozessschritt ist gewerkunabhängig. Wichtig ist das die festgelegten Schnittstellen eingehalten werden. Im Bereich der autonomen Software-Module ist es möglich die für die Aufgabe passende Programmiersprache zu wählen, sei es IEC61131, C/C++ oder Matlab/Simulink. Es wird in Zukunft nicht mehr das eine Tool oder die eine Entwicklungsumgebung geben, sondern passende Schnittstellen, um im Prozess denken zu können. In dieser Hinsicht werden wir unseren Open-Source-Gedanken weiterführen.

Was bedeutet das für Ihre Steuerungstechnik?

Scharf: Unsere M1-Steuerung wird in langlebigen Wirtschaftsgütern auch eingesetzt. In diesem Bereich kann ich mich nicht auf proprietäre Lösungen verlassen, die vom Anbieter nach absehbarer Zeit nicht mehr unterstützt werden. Deshalb haben wir uns für Open Source, Eclipse und Java entschieden. Wenn ungewöhnliche Lösungen notwendig sind dann unterstützen wir unsere Kunden dabei. Im Engineering bietet Open Source dem Anwender einfach sehr viele Freiheiten z.B. spezielle Profiler für C/C++. Auf der Steuerung selbst läuft natürlich kein Open Source, schließlich ist das die entscheidende Stelle, an der nichts schief gehen darf.

Wie bekommen Sie diese Denke zum Anwender?

Scharf: Viele unserer Kunden arbeiten schon so. Schließlich gibt es dieses Konzept bereits, seitdem es die M1 gibt. Das ist also nichts neues. Deshalb müssen wir weniger Überzeugungsarbeit leisten als vielmehr aufzeigen, wie einfach es geht. Denn die Art und Weise ist neu. Wir haben das Engineering sprachorientiert aufgebaut haben und bewusst nicht grafisch, denn viele unserer Kunden nutzen eigene automatisierte Scripte, bei denen eine grafische Oberfläche eher im Weg ist. Vom Konzept her sehen wir also wenig Probleme. Zudem vertreten wir mit unserem I/O-System GIO212 die Philosophie, nur wenige Hardware-Module anzubieten, dafür aber möglichst viele Konfigurationen. Anders als viele unserer Mitbewerber. Bei einer Steuerung, die in Windrädern zum Einsatz kommt, oder auf Hochseeschiffen, muss der Anwender Ersatzteile bereit haben. Und je weniger Module es dann sind, umso besser.

Bachmann will sich zukünftig verstärkt auf Bereiche der Schwerindustrie konzentrieren, wie gießen, umformen, pressen oder walzen. Welche Anforderungen kommen damit einher?

Scharf: Auch hier spielt die Qualität der Hardware eine große Rolle. Das Engineering aber ist in der Branche sehr heterogen. Bei den einen braucht es noch Überzeugungsarbeit, bei anderen ist längst Matlab/Simulink im Einsatz, obwohl es um ziemlich komplexe Prozesse geht. Letztendlich passt unsere Komponentenorientierung aber perfekt für diese Branche, weil die Anwendungen ähnlich sind. Man erstellt eine Lösung einmal und muss sie nur für die jeweilige Anlage parametrieren. Mit dem Komponentenkonzept ist es möglich das sich der Kunde vollständig auf seine Prozess konzentrieren kann. Spezielle Eigenschaften eines Teilprozesses sind in den Komponenten schon integriert oder können als Komponenten hinzugefügt werden. Das kann man natürlich auch mit Objektorientierung machen. Aber ich behaupte, dass nur ein kleiner Prozentsatz wirklich deren Vorteile nutzt und der programmiert dann in C++, nicht in IEC61131. Der Automatisierer will in erster Linie seinen Prozess zum laufen bringen.

Das erfordert von den Maschinenbauern aber auch eine gewisse Flexibilität.

Scharf: Richtig, aber sonst kann es passierten, dass ein Maschinenmodell schon in Matlab/Simulink oder in C++ bereits vorliegt, der Anwender es aber nicht nutzen kann, weil er in IEC61131 programmieren muss. Wie bei .net auch, definiert man bei der Bachmann-Lösung eine Schnittstelle, und jeder kann programmieren, wie er möchte.

Sie bringen also quasi eine eigene Meta-Ebene in die Applikation ein?

Scharf: Genau. Den notwendigen Aufwendungen steht ein hohes plus bei Sicherheit und Verfügbarkeit gegenüber. Viele unserer Kunden, die die Steuerung bis aufs Letzte ausreizen, wissen das sehr zu schätzen.

Der Stellenwert von Software und Engineering steigt quer durch die Riege der Automatisierer. Wie hebt sich Bachmann bei dieser Entwicklung vom Wettbewerb ab?

Scharf: Unser Komponenten- und Prozessdenken ist das eine. Das andere ist unser Fokus auf Open Source und darauf, dem Kunden möglichst viel Funktionalität zu überlassen. Einige Kunden erweitern unsere Entwicklungsoberfläche um neue Eigenschaften, die sie selber schreiben. Deshalb halten die Schnittstellen so offen, dass der Anwender – abgesehen von wenigen kritischen Bereichen – auf alles zugreifen und gegebenenfalls das Bachmann Solution-Center so umbauen kann, wie er es braucht. Überspitzt formuliert kann man sagen: Eigentlich ist die M1 ein konfigurierbares Embedded-System. Dass dieses SPS-Funktionalität mitbringt ist dann eher der Tatsache geschuldet, dass man damit schnell und einfach Prozesse automatisieren kann.

Das ist ja heute eine große Frage: Wohin geht die SPS und welche Rolle übernimmt sie in Zukunft? Ist sie nur mehr Funktionsbaustein auf einem Embedded-System oder auch weiterhin in wirklicher Hardware-Ausprägung vorhanden?

Scharf: Ich denke die Vorgehensweise im Engineering verlagert sich weg vom Lösen von Detailproblemen hin zum Beschreiben des Systems und der Spezifikation von Teilprozessen, definieren von Schnittstellen und Verifikation der Ergebnisse. In Zukunft werden vermehrt Komponenten eingesetzt die ausschließlich konfiguriert und parametrisiert werden. Es werden mehr Informationen aus dem technischen Prozess und seiner Umwelt zur Verfügung stehen. Prozessverbesserungen können so gezielt, effektiv und auch in einem größerem Kontext vorgenommen werden. Da der technische Prozess in Folge immer transparenter wird, kann dieser so weiter optimiert werden.

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