Softwareentwicklung in der Automatisierungstechnik

Transkript

1 Softwareentwicklung in der Automatisierungstechnik Vielfalt, Anspruch und Methodik Peter Frankenbach, Dr. Frank-Thomas Mellert, Eckelmann AG Gliederung 1. Einleitung: Eckelmann Group 2. Vielfalt: Automatisierungstechnik bei Eckelmann 3. Anspruch: Funktionalität, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit 4. Methodik: Qualtitätsmanagement und Entwicklungsprozesse 5. Methodik: Modellbasierende Entwicklung von Ablaufsteuerungen mit Sequential Function Tables (SFT) und StateCase 6. Diskussion

2 1. Einleitung: Eckelmann Group Eckelmann AG Wiesbaden Gründung: 1970 AG seit 2001 Vorstand: Dr.-Ing. Gerd Eckelmann, Vorsitzender Dr.-Ing. Peter Cordes Dr.-Ing. Frank-Thomas Mellert Stammkapital: 10 Mio. Eigenkapitalquote von ca. 45% Jahresleistung in 2011: 50 Mio. (Eckelmann-Gruppe) Mitarbeiter Gruppe: ca. 350 (AG: 250, über 50 % Ingenieure und Informatiker)

3 Ferrocontrol Steuerungssysteme GmbH & Co. KG, Herford: Gegründet 1973 Mitglied der ECKELMANN Group seit 2006 Entwicklungszentrum Antriebstechnik, IPC-Technik, Applikationszentrum Fensterbau, Möbelindustrie Eckelmann s.r.o., Tvrdonice / CZ: Gegründet 2005 Mitglied der ECKELMANN Group seit 2008 Herstellung von Elektrotechnik für Kühlsysteme im Handel

4 Geschäftsmodelle Steuerungstechnik für Maschinen und Apparate Plattformen: Produkte der Eckelmann Group: Steuerungen, Antriebsregler, PCs, Feldbussysteme Kundenspezifische Elektronik Lieferungen und Leistungen: Beratung, Testinstallationen, kundenspezifische Entwicklung (Applikationssoftware oder komplettes Gerät) Lieferung in Serie Systemintegration: Steuerungstechnik und Leitsysteme im Anlagenbau Plattformen: Industriestandard: SPS diverser Hersteller, Industrie-PCs, Netzwerke Lieferungen und Leistungen: Beratung, Systemplanung, Softwareentwicklung, Elektroanlagenbau Systemintegration, Installation, Inbetriebnahme, Wartung und Weiterentwicklung

5 Lieferungen und Leistungen Engineering - Konzept, Beratung - Anforderungsmanagement - Spezifikationen - Systemdesign - Projektierung - Qualifizierung, Validierung Software-Entwicklung - vom FPGA und Microcontroller bis zur ERP-Schnittstelle - verteilte Anwendungen - Systemsoftware - Applikationsentwicklung - Datenbankanwendungen - Systemintegration

6 Elektronik-Entwicklung

7 Produktion und Test - Prototypen - Baugruppen - Geräte

8 Schaltanlagen - Konstruktion -Bau -Test Montage, Installation,Inbetriebnahme - weltweit

9 Qualitätsmanagement > Seit 1996 zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, aktuell DIN EN ISO 9001:2008 > Seit Februar 2005 zertifiziert nach DIN EN ISO 13485:2003 als Zulieferer für die Entwicklung und Produktion von Medizinprodukten > Konstruktion und Bau von Schaltanlagen: seit 2003 UL-gelistet für USA und Kanada

10 Eckelmann AG: Operative Geschäftsbereiche ECKELMANN AG Embedded Control Systems Kälte- und Gebäudeleittechnik Prozessleitund Automatisierungstechnik Technological Control Systems Intralogistik und Bildverarbeitung

11 Embedded Control Systems und Customized Automation Systems Produkte Kundenspezifische Steuerungen

12 Kälte- und Gebäudeleittechnik

13 Prozessleit- und Automatisierungstechnik Typische Branchen: Chemie- und Pharmaindustrie Verfahrens- und Umwelttechnik Nahrungs- und Genussmittel, Futtermittel Baustoffe, Bauchemie, Grundstoffe Papier Kunststoffe

14 Technological Control Systems Basisautomatisierung und schnelle Regelungen für Hüttenund Walzwerkstechnik Caster Induktionsöfen Warm- und Kaltgerüste Rohrwalzwerke (SRB) Profil- und Schienenwalzwerke Coiler (Haspel) Grobblechgerüste Staucher Richtmaschinen Kühlstrecken Hydraulikstationen Scheren Entzunderer

15 Intralogistik Integrierte Lösungen für die Intralogistik Steuerungen für Regalbediengeräte Materialflusssteuerungen Materialflussrechner Lagerverwaltung Kommissionierung mobile Datenerfassung Kennzeichnung, Erfassung Rückverfolgung

16 Bildverarbeitung Branchenübergreifende Lösungen zur Bilderfassung und Verarbeitung 2-D und 3-D Oberflächen-/Kanteninspektion Kontur- und Lageerkennung Identifikation Barcodeerkennung (1D/2D) Klarschrifterkennung Vermessung Flächen-/Volumenbestimmung Behälterinspektion Maschinenführung

17 Medizintechnik: Partikeltherapie Beschleuniger- Kontrollsystem Therapie-Kontrollsystem (Medizinprodukt) Entwicklung von HW, SW, Schaltanlage Technologien: - PC, LAN - Embedded (CPU + FPGA) - SPS (incl. Safety)

18 3. Anspruch: Funktionalität und Sicherheit Die fehlerfreie Funktion des Automatisierungssystems ist zwingende Voraussetzung für den Betrieb der Maschine oder Anlage. Das gilt vor allem auch für díe Software. Fehlerhaftes Verhalten des Automatisierungssystems kann massive Gefahren hervorrufen: Verletzung oder Tod von Menschen Schäden für die Umwelt Schäden an der Anlage und an Material Wirtschaftliche Folgeschäden für den Betreiber Jedes Automatisierungssystem hat eine Vielzahl von Anforderungen zu erfüllen. Die Erfüllung der Anforderungen muss nachgewiesen werden: Funktion Leistung (Zeitverhalten, Durchsatz, Reserven) Ergonomie Sicherheit (Erfüllung aller einschlägigen Normen und Richtlinien) Verfügbarkeit Robustheit Wartbarkeit Integrität, Vertraulichkeit der Daten

19 3. Anspruch: Wirtschaftlichkeit Der Einsatz des Automatisierungssystems muss für den Kunden wirtschaftlich sinnvoll sein. Angemessene Beschaffungskosten Angemessene Betriebskosten (Cost of Ownership) Der Lieferant muss wettbewerbsfähig sein. Wettbewerbsfähige Preisgestaltung Sorgfältige Vertragserfüllung Erfüllung der berechtigten Erwartungen des Kunden Kundenorientierung Die Erstellung und Wartung des Automatisierungssystems muss für den Lieferanten wirtschaftlich sinnvoll sein. Angemessene Erstellungskosten -> Effiziente Verfahren zur Entwicklung und Herstellung Möglichst geringe Gewährleistungskosten -> Wirksame Verfahren zur Qualitätssicherung

20 4. Methodik: Qualitätsmanagement und Entwicklungsprozesse Prozessintegriertes Qualitätsmanagement: Entwicklungsprozesse und Herstellprozesse enthalten alle erforderlichen Maßnahmen der QS Entwicklungsprozesse für Systeme, Hardware und Software Anforderungsmanagement begleitet den gesamten Prozess Ermittlung, modellgestützte Verfeinerung der Anforderungen, Erfüllung durch Implementierung Verifizierung und Validierung der Erfüllung durch mehrere Ebenen von Tests und Reviews Prozessmodell entsprechend der Aufgabenstellung: V-Modell, verschiedene agile Modelle Projektbezogene Anpassung des Prozessmodells Paralleles Risikomanagement Mitlaufende Dokumentation des Entwicklungsprozesses und der Ergebnisse Konfigurationsmanagement mit Fehler- und Änderungsmanagement Aktive vorausschauende Projektleitung 4 (6)-Augen-Prinzip Kontinuierlicher Verbesserungsprozess der Entwurfs- und Entwicklungsmethoden Themen: Verstärkung der modellbasierten Entwicklung mit problembezogenen Modellierungsverfahren Testautomatisierung Qualtitätssicherung und Normerfüllung auch bei agilen Prozessen

21 5. Methodik: Modellbasierende Entwicklung von Ablaufsteuerungen mit Sequential Function Tables (SFT) und StateCase Vortrag von Herrn Frankenbach 6. Diskussion