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Module bringen Zeit- und Kostenersparnis

Software-Toolbox erleichtert das Engineering bei Verpackungsmaschinen
Module bringen Zeit- und Kostenersparnis

Entwicklungszeiten und damit auch Entwicklungskosten von Verpackungsmaschinen lassen sich weiter reduzieren. Das ist möglich, da beim Softwareengineering der Maschinen und datentechnischen Integration in eine Produktionslinie immer häufiger auf Standardmodule zugegriffen wird. Dass der Entwicklungsingenieur beim Software-Engineering das Rad nicht jedes Mal neu erfinden muss, beweist Siemens mit einer Software-Toolbox.

Dipl.-Ing. Wolfgang Wiedemann ist Business Development Manager Packaging in der Siemens AG, Division Drive Technologies, Motion Control Systems in Erlangen

Bei der mechanischen Konstruktion wird den Ingenieuren die Arbeit heutzutage erleichtert, denn sie müssen eine Maschine oder Anlage nicht von Grund auf neu konstruieren. Schließlich bietet der Markt eine Fülle standardisierter Bauteile, die nur noch an die Aufgabe der Maschine angepasst werden müssen. Das spart nicht nur Zeit und Geld. Es hat auch den Vorteil, dass bei der Montage und dem Service von Maschinen mit überall verfügbaren Standardwerkzeugen gearbeitet werden kann.
Hinzu kommt, dass heute praktisch jeder Maschinenhersteller auf ein durchgängiges Baukastenprinzip setzt, das sich aus bereits vorhandenen Bauteilen, Komponenten und sogar kompletten Funktionsbaugruppen zusammensetzt. Dabei werden bewährte Standardtechnologien ganz gezielt mit den proprietären Lösungen verknüpft, die das Know-how des Unternehmens bilden und letztlich die Produkte vom Wettbewerb abheben.
Software rückt in den Mittelpunkt
Was liegt also näher als die im mechanischen Bereich längst gängige Praxis auch auf das Software-Engineering zu übertragen? Verpackungsmaschinen sind im Laufe der Zeit nicht nur leistungsfähiger, sondern auch zunehmend komplexer geworden. Das hat unter anderem dazu geführt, dass insbesondere in den letzten beiden Jahrzehnten der Anteil des erforderlichen Software-Engineerings an den Entwicklungskosten einer Anlage drastisch angestiegen ist. Lagen die Softwarekosten laut VDMA 1990 noch bei rund 20 % der Gesamtkosten, sind es heute schon über 40 % – und das mit steigender Tendenz.
Mit der Optimized-Packaging-Line-(OPL)-Software-Toolbox verfolgt Siemens genau diesen Gedanken. Die standardisierten Bauteile sind bereits vorgefertigte Softwaremodule, die durch anwenderspezifische Module ergänzt werden können. Sie decken, je nach Maschine, bis zu 100 % der erforder- lichen Automatisierungssoftware ab und beschleunigen so den Prozess des Software-Engineerings. Die intuitive grafische Benutzeroberfläche mit der Bezeichnung easy- Project Projektgenerator dient dazu, die einzelnen Softwaremodule einfach zu einer Gesamtlösung zusammenzufügen.
Im Ergebnis entsteht die Applikationssoftware für eine komplette Maschine, aufgebaut nach modularem Maschinendesign. Da die Bibliothek und der Projektgenerator easyProject offen aufgebaut sind, kann der Anwender dabei die einzelnen Softwarebausteine flexibel zusammenstellen und an seine Bedürfnisse anpassen oder auch eigene Module hinzufügen. Damit unterstützt der Projektgenerator auch ein modulares Maschinendesign.
Mit einer durchgängigen Standardisierung und Modularisierung im Softwarebereich lässt sich nicht nur das Software-Engineering ganz erheblich beschleunigen. Es ist auch ein höherer Qualitätsstandard gewährleistet, da fast ausschließlich Programmbausteine verwendet werden, die sich bereits bewährt haben und damit die zuverlässige Funktion sicherstellen. Das führt auch dazu, dass das Software-Know-how nicht in den Köpfen weniger Mitarbeiter stecken bleibt, sondern auch neue oder externe Mitarbeiter relativ schnell die Zusammenhänge verstehen und sich schnell einarbeiten können. Auch die Inbetriebnahme einer Verpackungslinie und der Service werden vereinfacht, weil es die damit betrauten Mitarbeiter nicht jedes Mal mit einer neuen Lösung zu tun haben, sondern bei jedem Projekt eine vertraute Softwarestruktur vorfinden.
Konfigurieren statt Programmieren
Bereits die Standardbibliotheken der OPL-Software-Toolbox decken entscheidende Grundfunktionen ab. Angefangen von den Achsgrundfunktionen über das Meldehandling, der Maschinensteuerung nach OMAC oder Weihenstephan, bis hin zur Linienintegration über TCP/IP sind alle wichtigen Bausteine für die Automatisierung einer Verpackungsmaschine vorhanden.
Die Technologiebausteine der OPL-Software-Toolbox sind nach der Make2Pack-ISA88-Hierarchie aufgebaut. Die dafür bereitgestellten Equipment- und Controlmodule kommunizieren über eine vereinheitlichte Schnittstelle. Diese ermöglicht eine automatisierte Verschaltung der einzelnen Module durch den Projektgenerator. Aufgrund dieser Verschaltung, auch Glue Code genannt, lässt sich ein nahtloses Gesamtprojekt generieren. Mit dem Projektgenerator werden somit die einzelnen Softwaremodule in das Ablaufsystem der Steuerung eingebunden. Auch die Verschaltung zwischen den einzelnen Modulen in Abhängigkeit von der Parametrierung wird in dieser Phase generiert. Die benötigten Funktionalitäten werden einfach über Windows-Checkboxen ausgewählt, über die auch die Konfiguration der einzelnen Programmmodule vorgenommen wird. Am Ende steht ein lauffähiges Basisprojekt, das bereits alle grundlegenden Maschinenfunktionen enthält, ohne dass auch nur eine einzige Zeile Programmcode geschrieben werden musste. Parallel dazu lassen sich mittels Projektgenerator auf Wunsch passende HTML-Seiten für die Module erzeugen. Sie beruhen auf Simotion IT und unterstützen die Inbetriebnahme der Maschine und den Service. Der Projektgenerator ist so konzipiert, dass der Anwender ihn an seine Bedürfnisse anpassen kann.
Eine Investition, die sich auszahlt
Die Einführung eines Softwarekonzepts auf Basis einer konsequenten Standardisierung und Modularisierung war bislang mit relativ hohen Einstiegskosten verbunden. Ein solches Konzept muss schließlich erst einmal definiert und die dafür erforderlichen Softwaremodule erstellt und an standardisierte Schnittstellen angepasst werden. Diese Vorleistungen sind zunächst zu erbringen, ohne dass eine konkrete Maschine automatisiert ist. Die OPL-Software-Toolbox verwirklicht diese größten Teils und leistet damit eine wertvolle Hilfe bei der Einführung des modularen Softwarekonzepts, da so die Einstiegskosten in Grenzen gehalten werden.
Der Schwerpunkt richtet sich dabei auf die Generierung von Maschinenprojekten auf Basis der Siemens Plattform Simotion und dem dazu gehörenden Engineering-Tool Scout. In Verbindung mit dieser Plattform liegt der Fokus auf den standardisierten Maschinen- und Zustandssteuerungen nach OMAC und Weihenstephan sowie den zugehörigen Datenschnittstellen für die Integration der einzelnen Maschinen in eine komplette Verpackungslinie. Über den Projektgenerator lassen sich hier aber auch weitere vorgefertigte Module wie Funktionsbausteine oder Datenbausteine in ein Projekt importieren.
Die Verpackungsmaschinenhersteller, die auch im Softwarebereich auf Standardisierung und Modularisierung setzen, haben damit nicht nur die entscheidende Voraussetzung für eine schnellere Time-to-Market geschaffen. Sie sind auch in der Lage, innerhalb kürzester Zeit anwenderspezifische Lösungen zu realisieren, die sich schneller implementieren und einfacher warten lassen. ge

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