Produkte aus kontrolliertem Aufbau

Sichere Prozesse in der Fertigung durch intelligente Software-Konzepte
Mit einem zukunftsweisenden Software-Konzept, dem \'Application-Weaver\', werden IT-lastige Projekte im Bereich von Fertigung und Montage mit äußerster Robustheit, termintreu und auch in eng gesteckten Kostenrahmen erfolgreich automatisiert.

Sehr viele Montageprozesse sind mit vertretbarem Aufwand nicht zu automatisieren. Immer wieder trifft man daher auf manuelle oder semiautomatische Montagen, und darin ist der \’Störfaktor\‘ Mensch entscheidend. Außerdem fällt in der heutigen Zeit immer mehr QS Aufwand an, da die Produkte komplexer und immer mehr in unser Leben eingreifend wirken, z.B. Fahrerassistenzsysteme. Nicht verwunderlich also, dass man bei einem führenden Unternehmen in der Herstellung und Veredlung technischer Kunststoffe, der Alfred Kolb ako GmbH in Hoffenheim, einen hohen Aufwand zur Sicherung und Dokumentation der Qualität, in diesem Fall der Montage von Hauptstromverteilern, betreibt. So entstehen Kunststoffe mit Mehrwert.

Robuste und bezahlbare Lösung gefordert

In der Montage steht zunehmend schlecht ausgebildetes Personal immer mehr Varianten und immer höheren Qualitätsansprüchen gegenüber. Dies lässt sich nur vereinbaren, wenn das Personal bei allen Montageschritten geeignet unterstützt wird. Für ein mittelständisches Unternehmen sind solche Automatisierungs-Projekte aber auch eine Herausforderung auf der Kostenseite. So darf der IT Aufwand ein vernünftiges Maß nicht überschreiten. Eine Lösung muss robust, flexibel und modular erweiterungsfähig und bezahlbar sein. Der geführte und überwachte Prozess beginnt mit der Montage der Boxen. An den Werktischen mit lokaler Materialhaltung garantiert eine visuelle Führung durch den Montageablauf, auch mit unerfahrenem Personal die Variantenvielfalt zu beherrschen. Alle Teileentnahmen für die Montage werden durch Leuchttaster angezeigt und die Entnahme wird durch Tastendruck bestätigt. Die Präsentation kann durch die Arbeitsvorbereitung leicht mit dem Open Office Tool Impress, vergleichbar zu Microsofts \’Power Point\‘, erstellt werden. In einem 3-Achs-CNC-Portal erfolgt eine Überprüfung der wichtigsten Komponenten durch ein integriertes Bildverarbeitungssystem. Außer den direkten Auswertungen wird auch ein Beweisfoto hinterlegt. Ist das Werkstück in Ordnung, erfolgt die automatische Verschraubung gefolgt von der abschließenden elektrischen Durchgangsprüfung. In einer Datenbank sind alle für die Produktion notwendigen Informationen hinterlegt. Nach dem Herstellungsvorgang sind darin auch alle Daten der Qualitätssicherung gesammelt. Wesentlich für den Erfolg dieses Projektes war aber der neuartige Software Architektur Ansatz des \’Application-Weaver\‘. Dieses Konzept verfolgt den Gedanken der \’Gracefull Degradation\‘, was man im Deutschen mit \’Würdevoller Verfall\‘ bezeichnen könnte, womit, kurz gesagt, fehlertolerante Systeme gemeint sind. Software wird so gestaltet, dass ein Ausfall eines Teils nicht zum Ausfall des gesamten Systems führen kann und auch quasi \’im kleinen Rahmen\‘ wieder zu beheben ist, eben kein \’Drei Finger Start\‘ zur Reparatur herhalten muss.

Parallele Prozesse mit granularen Ablaufkomponenten

Software wird in allen Bereichen der Technik zunehmend beherrschend, im Sinne von funktionswichtig, und dadurch automatisch komplexer. Dies gilt im Besonderen für alle Arten von Systemen aus dem Bereich der Steuerung von Maschinen, Stichwort Echtzeit. In diesen technischen Prozessen, im Unterschied zu Office oder ERP Software, ist, u.a. begründet durch das zeitlich asynchrone Verhalten der beteiligten Komponenten, der Arbeitsablauf der Software deutlich komplexer. Es würde zu weit gehen, die einzelnen Ursachen zu erörtern, aber selbst der Laie kann sich leicht vorstellen, dass die Steuerung eines Flugzeugs viel mehr unvorhersehbare Ereignisse verarbeiten muss als ein Programm für die Finanzbuchhaltung. Die bisherigen Software-Architekturen stoßen aber seit geraumer Zeit an ihre Grenzen. Dieser neue Design-Ansatz erweckt die Hoffnung, dass dies künftig verbessert werden kann. Der Trick: Ein nach heutiger Architektur entwickeltes, monolithisches Programm wird in klein-granulare Ablaufkomponenten – Prozesse (=ablaufende Programme) – unterteilt. Moderne Betriebssysteme wie Windows oder Linux haben schon lange die Fähigkeit, Prozesse intensiv zu kontrollieren und gegenseitig abzuschotten. Im Gegensatz zu den beliebten Threads sind Prozesse vom Betriebssystem \’geschützt\‘, man könnte von \’galvanisch getrennt\‘ reden, in Anlehnung an die Elektrotechnik. Tritt nun ein gravierender Fehler (=Absturz) auf, wird lediglich der betroffene Prozess beendet, ohne die ganze Applikation mit in den Abgrund zu reißen.

Hinzufügen und Verbinden von Apps

Die Prozesse kommunizieren untereinander mit Meldungen, an SOAP angelehnte aber kompakte XML-Telegramme. Innerhalb eines Computers mit geschwindigkeitsoptimierten Verfahren, durch ein Queueing-System. Über Rechnergrenzen hinweg mit der bewährten Socket Kommunikation. Ein aus diesem Design automatisch erwachsender zusätzlicher Vorteil ist, dass sich dadurch ein Framework ergibt, das die Schaffung industrieller Applikationen revolutioniert. Diese, nennen wir sie kurz Apps, können durch Konfiguration sehr flexibel miteinander verschaltet, sozusagen verwoben werden. So entstehen große Teile einer Applikation einfach durch Hinzufügen und Verbinden dieser Apps. Man \’webt\‘ also eine Applikation aus verschiedenen kleinen Apps zusammen, daher \’Application Weaver\‘. Außerdem erleichtert eine solche Struktur die Verteilung auf mehrere Cores oder virtuelle Rechner (Stichwort Cloud-Computing), einfach durch Konfiguration. Auch für die Bildung redundanter Systeme ist diese Architektur ideal.

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