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Entwicklung einer Methode zur objektorientierten Spezifikation von Steuerungen
(2005) Braatz, Arnulf; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. E. mult.)
Der generelle Trend des steigenden Automatisierungsgrades in Produktionssystemen und die wachsende Dezentralisierung der dazu notwendigen Steuerungen haben zu einem starken Anwachsen von Software-basierten Steuerungsfunktionen in Produktionssystemen geführt. Aufgrund der Migration von Technologien aus der Informationstechnik in die Automatisierungstechnik lässt sich darüber hinaus eine weiter ansteigende Heterogenität bezüglich der Programmierung von Automatisierungsgeräten und Kommunikationssystemen beobachten. Um in diesem Umfeld komplexer werdender, Software-basierter Steuerungen kosteneffizient zu entwickeln, bedarf es einer entsprechenden Methode zur Spezifikation von Steuerungen. Ausgangspunkt hierfür sind die bewährten objektorientierten Methoden der Informationstechnik, die auf der Unified Modeling Language (UML) als Beschreibungsmittel basieren. In der Analyse der Spezifikationsmethoden und Beschreibungsmittel, die zurzeit in der Automatisierungstechnik und Softwaretechnik zur Anwendung kommen, wird gezeigt, dass diese nur in Teilen den Methoden-Axiomen, die als Anforderung verstanden werden, genügen. Weiterhin wird herausgestellt, dass sich die wichtigsten dort aufgeführten Beschreibungsmittel als Diagrammtypen in der UML wieder finden und somit eine objektorientierte Methode basierend auf der UML am besten geeignet ist, die gestellte Aufgabe zu erfüllen. Die im Stand der Wissenschaft vorgestellten Modelle aus der Automatisierungstechnik dienen im Kern zur Darstellung der System-Dekomposition von Steuerungen als mentale Modelle verstanden (Begriffsmodelle). Es wird gezeigt, dass diese Modelle mit ihren spezifischen Eigenschaften übertragen auf die UML diese als Beschreibungsmittel für Steuerungen notwendig ergänzen. Darüber hinaus wird dargestellt, dass durch die Nutzung der Erweiterungsmechanismen der UML für diese Abbildung die Anwendbarkeit, d.h. die Nutzung von Standard-CASE-Tools, erhalten bleibt. Konzeption und Entwicklung der so genannten ODEMA-Methode führen auf Basis des zu einem iterativ-inkrementellen Vorgehensmodell erweiterten Begriffs der Spezifikationsmethode und der um die entsprechenden Begriffsmodelle und Modellvorstellungen erweiterten UML zu einer objektorientierten Methode zur Spezifikation von Steuerungen. In diesem Kontext wird ein so genanntes UML-Profil für ein Plattform-unabhängiges Beschreibungsmittel entwickelt, das den Einsatz der Methode in einem Standard-CASE-Tool möglich macht. Des Weiteren werden in diesem Zusammenhang entsprechende Verfahren zur Prüfung der syntaktischen Konsistenz und semantischen Widerspruchsfreiheit eingeführt sowie deren Anwendung durch das Vorgehensmodell definiert. Die abschließend vorgenommene Anwendung und Validation der Methode anhand der Referenzfallstudie Produktionstechnik weist die Anwendbarkeit der entwickelten Methode nach.