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Christian-Doppler-Labor forscht für österreichischen Software-Hersteller logi.cals

Mitte April eröffnete logi.cals das Christian-Doppler-Labor für »Software Engineering Integration für flexible Automatisierungssysteme an der TU Wien. Dabei soll die technische und semantische Integration von Software-Werkzeugen über Fachbereichsgrenzen hinweg erforscht werden, um das Engineering komplexer Automatisierungssysteme flexibler und zuverlässiger zu gestalten. Basis ist der »Automation Service Bus«, der unabhängige Software-Werkzeuge systematisch miteinander verbindet. Für das Labor ist eine Laufzeit von sieben Jahren geplant. Zurzeit arbeiten im Labor sechs Forscher und eine Software-Entwickler Gruppe.

Um Herausforderungen in der Abstimmung und Kommunikation zwischen Software-Werkzeugen im Engineering zu adressieren, ist der österreichische Software-Hersteller logi.cals eine Kooperation mit dem CDL-Flex an der Technischen Universität Wien eingegangen. In einem sieben Jahre andauernden Forschungsprojekt soll unter anderem die flexible und sichere Kommunikation zwischen Software-Werkzeugen verschiedener Hersteller realisiert werden. Denn Software-Werkzeuge, die im Engineering eingesetzt werden, sind grundsätzlich für sequenzielle Prozesse ausgelegt und nur selten für die Kooperation in verteilten Engineering-Projekten gebaut. „Zuerst kommt der Mechaniker und legt die Mechanik fest, dann verkabelt der Elektrotechniker die Geräte und stellt die Schaltschränke auf, und zuletzt programmiert der Software-Techniker anhand der Ein- und Ausgänge ein Programm. Heutzutage funktioniert diese Vorgehensweise aber nicht mehr. Die Entwicklungszeiten sind geschrumpft und das Management verlangt eine gleichzeitige Umsetzung aller drei Gewerke. Die Software-Werkzeuge sind für einen parallelen Prozess allerdings nicht ausgelegt. Durch die Verbindung der Werkzeuge, die Verbindung der Domänen und die Verwendung des »Automation Service Bus« können wir diese Parallelisierung bei Beibehaltung der qualitätssichernden Maßnahmen erreichen“, so Heinrich Steininger, Geschäftsführer logi.cals Austria.

Lösungsfindung

In Gesprächen mit ao. Univ.Prof. Dr. Stefan Biffl, Leiter des neuen CDL-Flex an der TU Wien, überlegte logi.cals, wie eine Anzahl an Legacy-Applikationen systematisch miteinander verbunden werden könnte, um darauf strukturiert einen Engineering-Prozess abbilden zu können. Die Forschungspartner kamen zur Grundidee, ein erfolgreich erprobtes Konzept aus betrieblichen IT anzupassen: den »Enterprise Service Bus«, der Business-Applikationen verbindet. Dieses bekannte Konzept weist aber einige Charakteristika auf, die für die Automatisierungstechnik nicht passen.

„Wir möchten auch Anwender unterstützen, die nicht im Büro, sondern mit einem Laptop an der Anlage sitzen. Eine Integrationsplattform muss auch offline-fähig sein – im Enterprise-Service-Bus ist diese Funktion beispielsweise nicht vorgesehen“, erklärt Steininger. Darüber hinaus gibt es noch eine ganze Reihe von weiteren Aspekten, die in der Automatisierungstechnik Nutzen bringen sollen. Daher soll der »Automation Service Bus« für die Automatisierungstechnik entwickelt werden. Ein ganz wesentlicher Aspekt ist die Verbindung von Engineering und Anlagenbetrieb. Dabei geht es um das Thema Dokumentation. „Mit unserem Konzept, bei dem wir verschiedenste Werkzeuge verbinden und auch eine Brücke zum Anlagenbetrieb schaffen können, ist es möglich, die Engineering-Daten im laufenden Betrieb nutzbar zu machen“, so Steininger weiter.

Anhand eines Beispiels verdeutlicht Steininger diese Problematik: In einem Betrieb fällt eine Komponente aus. Derzeit wird im Prozessleitsystem eine Fehlermeldung generiert, die besagt, dass beispielsweise die Komponente »LT1096« kaputt ist. Anlagentechniker müssen anschließend in diversen Plänen nachsehen, was die Komponente »LT1096« denn eigentlich ist und vor allem, wo sie eingebaut ist. Man bestellt eine Ersatzkomponente, die möglicherweise nicht exakt dem Original gleicht, und muss – dann häufig nur eingeschränkt dokumentiertes – On-Site-Engineering durchführen .

Konklusio: Es gibt dabei eine Reihe an Prozessschritten, die ablaufen, aber nicht qualitätsgesichert sind, weil dahinter kein sauberer Prozess steht.

„Mit der Verbindung von Betrieb und »Automation Service Bus« können wir dem Wartungsingenieur genau die relevanten Daten aus dem Elektro-, Mechanik- oder Steuerungsplan präsentieren. Das heißt, er erfährt sofort, worum es sich bei der Komponente »xy« handelt und wo genau sie eingebaut ist. Wenn man etwas visionär weiterdenkt, kann man auch direkt online beim Hersteller überprüfen, ob es diese Komponente in der benötigten Bauweise noch gibt, oder welche Ersatzkomponenten dafür verfügbar sind. Unsere Kunden betreiben Anlagen, die über Jahrzehnte hinweg in Betrieb sind. Bei derart langlebigen Anlagen sind Wartung und Wartungsaufwand ganz wesentliche Aspekte“, vervollständigt Steininger das Beispiel.

Grundlage

Mit »Engineering-Environment-Integration« möchte logi.cals eine Dienstleistung erbringen, die auf einer Open-Source-Plattform, dem Open-Engineering-Service-Bus basiert, auf dem der »Automation Service Bus« dann weiter aufbaut. Durch »Engineering-Environment-Integration«, das domänenübergreifend funktioniert, werden verschiedene Gewerke wie Mechanik, Elektrotechnik und Software-Technik miteinander verbunden. Das Ziel ist, »kollaboratives Engineering«, wobei Daten zwischen den verschiedenen Werkzeugen sinnvoll weitergegeben werden.

Mit der Möglichkeit, dieses Projekt über das CDL-Flex der TU Wien abzuwickeln, kann das Know-how der TU und jenes von logi.cals optimal vereint werden. Hinzu kommt, dass auch Studien- und Diplomarbeiten in diese Entwicklung mit einfließen.

Eine wichtige Grundlage für dieses Projekt ist die Kombination von Softwaretechnik und Elektrotechnik. Dazu bietet die TU Wien mit den beiden Instituten »Softwaretechnik und Interaktive Systeme« an der Fakultät für Informatik und »Automatisierungs- und Regelungstechnik« an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik ein ideales Umfeld.

Umsetzung

Im Laufe der sieben Jahre werden die Anforderungen der Industrie kontinuierlich in die Forschung einbezogen und in Form von weiterentwickelten Forschungsprototypen, den Anwendern zur Verfügung gestellt. „Damit wollen wir den Anwendern schon während der Forschungslaufzeit einen Nutzen bringen. Gleichzeitig erwarten wir uns Feedback von der Industrie, ob unsere Forschungen auch den Vorstellungen entsprechen. Damit sind wir immer up to date“, ist Steininger überzeugt.

logi.cals möchte damit dem Anwender ermöglichen, die für ihn besten Software-Werkzeuge auszuwählen und diese in einem Prozess, wie er ihn sich selbst vorstellt, systematisch zu verwenden. „Diese Dienstleistung baut eine Brücke zwischen den einzelnen Software-Werkzeugen und der Verwendung der Integrationsplattform Automation-Service-Bus“, so Steininger.

„Auch die Kooperation mit Softwareherstellern ist essenziell. Damit deren Werkzeuge so geöffnet werden, dass sie auch untereinander verbunden werden können. Diesbezüglich gibt es bereits Interesse von unterschiedlichen Werkzeugherstellern – was uns natürlich sehr freut. Auch die Hersteller sehen, dass man mehr Synergien gewinnen kann, wenn man seine Werkzeuge in systematisch kombinierbarer Form zur Verfügung stellt“, berichtet Biffl.

Problematik

Der logi.cals-Ansatz orientiert sich an der aktuell gelebten Praxis. Laut Biffl verknüpfen Kunden oft ihre Werkzeuge mithilfe von Excel, Visual Basic und dergleichen. „Das funktioniert, solange der Fachexperte, der dieses Konstrukt erstellt hat, dabei ist. Wenn dieser Experte nicht mehr verfügbar ist, funktioniert es schon nicht mehr“, weiß Biffl. Das stellt natürlich ein Risiko für den Industriepartner dar. Deshalb möchte logi.cals seine Plattform weiterentwickeln, auf der alle Verbindungen auf eine systematische Art und Weise enthalten sind, die auch ein Kollege nachvollziehen kann. „Das stellt natürlich einen Mehrwert für unsere Industriepartner dar“, so Biffl weiter.

Praxisgerecht

Ziel ist, von Anfang an einen Kundennutzen zu schaffen, sobald ein zweites Software-Werkzeug integriert wurde. Auch inkrementelle Veränderungen sind möglich. Dazu migriert logi.cals punktuell die Veränderungen, die die Industrie gerne hätte, direkt auf dem Automation-Service-Bus und kann sofort überprüfen, ob die Änderungen eine Verbesserung erbracht haben.

Erste Erfolge konnte man beim Industriepartner Andritz Hydro verzeichnen, wo bereits zwei Werkzeuge erfolgreich integriert wurden. Der Kunde konnte überzeugt werden, weil er plötzlich Möglichkeiten hatte, die zuvor noch undenkbar gewesen wären. Dabei kann Andritz Hydro nun überprüfen, ob geänderte Signale in diesen Werkzeuge konsistent gespeichert sind. Bisher hatte dieser Arbeitsschritt immer viel Aufwand nach sich gezogen und war besonders fehleranfällig. Integriert man Schritt für Schritt weitere Werkzeuge, steigert man den Nutzen kontinuierlich. „Wenn man letztendlich den gesamten Engineering-Prozess integriert hat, kann man auch prozessübergreifende Analysen durchführen“, erklärt Steininger.

Dazu bringt Biffl ein praktisches Beispiel:

In einem Kraftwerk sind etwa 40.000 Sensoren über mehrere Werkzeuge und Engineering-Domänen hinweg mit den entsprechenden Software-Variablen verbunden, mit denen Programmierer das Verhalten der Anlage beschreiben. Werden in dieser Kette Zuordnungen verändert, weiß anschließend niemand mehr genau ob alle Sensoren und Software-Variablen korrekt verbunden sind, da jeder Ingenieur nur seinen Teil der Kette kennt. Welche Auswirkungen die Änderungen haben, wird sich erst viel später herausstellen – dann allerdings beginnt eine langwierige Fehlersuche.

Bei einem installierten Sensor gibt es mechanische, elektrische und softwaretechnische Aspekte. Da logi.cals diese Konzepte herauszieht und automatisch verfolgbar macht, kann eine Änderung des Mechanikers direkt zur Software und auch direkt zu den elektrischen Verdrahtungen in den anderen Software-Werkzeugen kommuniziert werden. Man kann damit punktgenau die richtigen verantwortlichen Spezialisten informieren, was sich an dem betroffenen Gerät geändert hat und mit wem sie sich abstimmen sollen.

„Mit dieser Möglichkeit erhöht sich unserer Ansicht nach die Qualität, weil genau dort, wo Änderungen passiert sind – und dadurch Fehler entstehen können – sich auch genau die richtigen Spezialisten zusammensetzen können“, beendet Biffl das Beispiel.

Auch im Alarm Management ist die logi.cals-Lösung von großer Bedeutung. Denn mit dem Engineering-Wissen kann man Alarme miteinander vernetzen und priorisieren, womit man eine Abarbeitungsreihenfolge festlegen kann.

„Alarme zeigen sich im Prozessleitsystem der Anlage und auch in der Software, die diese Alarme verarbeitet. Durch die Verbindung der auftretenden Alarme mit dem Engineering-Wissen dahinter kann man Folgefehler von Initialfehlern unterscheiden. Dadurch braucht man die Folgefehler nicht behandeln, weil das ohnehin nichts bringt, aber man kennt die Ursache und kann zur Fehlerquelle vorstoßen“, bringt Steininger ein weiteres Beispiel.

Resümee

logi.cals besitzt bereits langjährige Erfahrung in der Entwicklung Technologie unabhängigen Lösungen und bietet diese Kunden an, die zu einer anderen Steuerung wechseln können wollen, aber auch Steuerungsherstellern, die ein grafisches Programmiersystem benötigen, es aber nicht selbst entwickeln möchten.

„Derzeit gibt es aber noch kein Unternehmen, das »Engineering Environment Integration«, wie wir es verstehen, anbietet. Das heißt, wir helfen Unternehmen, die unterschiedliche Software-Werkzeuge, verschiedenster Hersteller einsetzen, systematisch die Prozesse zu verbessern, in denen diese Werkzeuge eingesetzt werden. Wir haben in keiner Weise vor, Kunden an uns zu binden. Ganz im Gegenteil! Mit dieser Lösung haben Kunden dann selbst die Möglichkeit, weitere Software-Werkzeuge einzubinden. Wir stellen lediglich die Basis als open source Software zur Verfügung“, schließt Steininger.

„Im CDL-Flex werden laufend interessante Herausforderungen der Industrie gesammelt und konkret nützliche Lösungen erarbeitet. Dadurch bieten wir schon jetzt der Industrie die Möglichkeit, ihre Prozesse leichter und übersichtlicher zu gestalten und auch die Qualität und die Produktivität zu erhöhen“, so Biffl abschließend.

Für dieses Projekt sucht logi.cals Industriepartner aus folgenden Branchen um mit ihnen prototypische Lösungen auf der Basis des »Automation Service Bus« zu erproben:

• Prozessindustrie

• Petrochemie

• Chemische Industrie

• Stahl- Walzwerkindustrie

• Kraftwerke: Wasser- und thermische Kraftwerke

• Papierindustrie

Zum Unternehmen

logi.cals

Der Anstoß und die ursprüngliche Idee des im Jahr 1987 als kirchner Soft gegründeten Unternehmens waren, ein herstellerunabhängiges, neutrales, grafisches Programmiersystem für Steuerungen zu entwickeln. Schon damals wollte man, dass Ingenieure nicht an die jeweiligen Steuerungen der Hersteller gefesselt sind. Denn wenn ein Ingenieur Anlagen und Projekte realisiert, investiert er in sein Engineering Know-how. Wechselt er zu einer anderen Steuerung, ist diese Engineering-Investition oft verloren.

Rund um diese Grundidee wurden in weiterer Folge Laufzeitsysteme für die Steuerungen und Dokumentationssysteme für die funktionale Spezifikation im Engineering entwickelt. Darüber hinaus gründete logi.cals eine deutsche Niederlassung, die im Bereich Dienstleistung mit den hauseigenen Werkzeugen tätig ist.

Heute beschäftigt logi.cals 25 Mitarbeiter in Österreich und sieben Mitarbeiter in Deutschland.

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