Anwendungsentwicklung mit Komponenten-Frameworks in der Automatisierungstechnik

Abstract

Software spielt bereits heute eine wesentliche Rolle bei der Automatisierung von Anlagen und Produkten. Die zunehmende Komplexität der Automatisierungssoftware in Kombination mit steigenden funktionalen und qualitativen Anforderungen machen es notwendig, nach geeigneten Konzepten für die Wiederverwendung von Software in der Automatisierungstechnik zu suchen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren für die Wiederverwendung von Software in der Automatisierungstechnik vorgestellt, welches sowohl die Wiederverwendung von Implementierungscode als auch von domänenspezifischen Architekturen ermöglicht. Das Verfahren basiert auf der Framework-Technologie, die bezüglich der Benutzungsfreundlichkeit, der Werkzeugunterstützung und der Anwendbarkeit in der industriellen Automatisierungs-technik um wesentliche Aspekte erweitert wird. Für die Spezifikation von invariablen und variablen Framework-Elementen wird eine neue, XML-basierte Beschreibungssprache eingeführt, welche die formalisierte Dokumentation von Framework-Informationen ermöglicht. Für die Unterstützung des Entwicklers bei der frameworkbasierten Anwendungsentwicklung wird eine neues Werkzeug konzipiert und realisiert, welches den Entwickler schrittweise durch den Prozess der Anwendungsentwicklung bis hin zur lauffähigen Anwendung führt. Mit Hilfe der Beschreibungssprache für Frameworks und dem Werkzeug für die frameworkbasierte Anwendungsentwicklung wird ein effizienter Entwicklungsprozess verwirklicht, der die Bedürfnisse des Anwendungsentwicklers in besonderem Maße berücksichtigt. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Erstellung von individueller Automatisierungs-software, ohne dazu weitreichende Programmierkenntnisse vorauszusetzen. Dadurch wird die Anwendungsentwicklung auch für Personengruppen zugänglich, die über detaillierte Kenntnisse des Anwendungsbereichs verfügen, ohne gleichzeitig Programmierexperten zu sein. Weiterhin kann das Verfahren zusammen mit bestehenden Komponentenmodellen eingesetzt werden, wodurch die Integration in bestehende Entwicklungsprozesse deutlich vereinfacht wird. Auf diese Weise wird ein effizienter Entwicklungsprozess definiert, der die funktionalen und qualitativen Herausforderungen zukünftiger Automatisierungssoftware bewältigen kann.

Today, software is playing an important role for the automation of industrial plants and products. The continuously increasing complexity of automation software in combination with growing functional and qualitative requirements creates the demand for an adequate software reuse concept for industrial automation. This thesis proposes an efficient reuse technique for industrial automation software, which allows the reuse of implementation code and domain-specific architectures. The technique is based on the framework technology which is essentially extended with respect to usability, tool support and suitability for industrial automation. For specifying constant and variable framework elements a new XML-based description language is introduced, which allows the formalized documentation of framework information. For supporting the creation of framework-based applications a new tool is designed and realized, which leads the developer stepwise through the application development process to an executable application. With the help of the framework description language and the tool for framework-based application development an efficient development process is realized emphasizing the needs of the application developer. The proposed technique permits the creation of individual automation software without demanding thorough programming knowledge as a prerequisite. This quality makes application development approachable for people who possess extensive domain knowledge without being programming experts. Furthermore, the technique works together with current component models thus clearly simplifying integration with an existing development process. By this means an efficient development process is defined which can cope with functional and qualitative challenges of future automation software.