Software in Maschinen und Produkten

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Die Funktionalität und Leistungsfähigkeit von Produkten wird immer stärker von der eingebauten Informationstechnik bestimmt. Die Software stellt einen wachsenden Anteil am Wert nahezu aller Produkte dar. Im Bereich des Maschinenbaus müssen beispielsweise bis zu 50 Prozent des gesamten Entwicklungsaufwandes für die Erstellung der notwendigen Software investiert werden. Sie bestimmt maßgeblich den Unterschied zu Konkurrenzangeboten und kann entscheidend zum erhöhten Nutzen eines Produktes beim Kunden beitragen. Dies gilt ebenso für einzelne Bauteile eines Produktes mit integrierter Informationsverarbeitung, so genannte "intelligente Systemelemente". Hohe Softwareanteile ermöglichen eine leichtere und höhere Variantenbildung bei gleicher Hardware, schnelle Anpassung, kürzere Produktzyklen.

Zu diesem Themenfeld wurde zuletzt im Jahr 1999 eine Bekanntmachung veröffentlicht (1. Bekanntmachung vom 19.10.1999). In den daraus ausgewählten Verbundprojekten wurde in den Jahren 2000 bis 2004 zu folgenden Schwerpunkten geforscht:

Neue Produktfunktionen wie Selbsterklärung, Ferndiagnose, Dokumentation des Produktlebensweges wurden mit Hilfe von Produkt begleitenden Informationssystemen eingeführt.

Des Weiteren werden Entwicklungsumgebungen für "eingebettete" Software erprobt, Methoden-Baukästen mit neuen rechnerunterstützten Modellierungs- und Analysewerkzeugen für den Funktionsnachweis angewandt sowie Hilfen für eine Wiederverwendung von Objekt orientierten Softwarebausteinen so genannte Entwurfsmuster gegeben.

Im Verbundprojekt DTOS wurde eine gemeinsame Schnittstelle zum Austausch von Daten zwischen den in der Entwicklung eingesetzten, unterschiedlichen Software-Werkzeugen der beteiligten Industriepartner konzipiert. Beim Verbundprojekt Sofia wurde ein modulares Softwaresystem für intelligente Antriebe entwickelt, das auf Basis eines Referenzmodells und standardisierten Schnittstellen realisiert wurde.

Für eine ingenieurmäßige Software-Entwicklung in der Produktion sind geeignete Methoden und Vorgehensmodelle anzuwenden, um die Zusammenarbeit aller am Prozess beteiligten Personen zu unterstützen. Im Verbundprojekt Föderal stand für die Erstellung von Maschinen und Anlagen die Entwicklung einer abteilungsübergreifenden, integrierten Baukastensystematik im Vordergrund. iProMiS unterstützte durch seine erarbeiteten Konzepte, Vorgehensweisen sowie Produktbeschreibungstechniken das Projektmanagement, um komplexe Entwicklungsprozesse in kleinen und mittleren Unternehmen zu planen, zu steuern und abzusichern.

Neue Techniken zur Verbesserung der Softwarezuverlässigkeit und -sicherheit im Bereich der Produktentwicklung werden genutzt. Bei EQUAL wurden geeignete Qualitätsmethoden ausgewählt, eine integrale Testplattform für den durchgängigen "virtuellen" Funktionstest konzipiert und die gewonnenen Erkenntnisse prototypisch in Werkzeuge umgesetzt.

Die Bereitstellung innovativer Lösungen, um die Distanzen zwischen Kunden und Herstellern in der industriellen Produktion kostengünstig und leistungsfähig zu überbrücken, ist im Bereich Teleservice die Zielsetzung. Im Verbundprojekt EOS wurde eine Infrastruktur zur Bereitstellung von Serviceleistungen des Maschinenherstellers für ein produzierendes Unternehmen auf Basis einer herstellerübergreifenden Referenzarchitektur entwickelt. Damit kann beispielsweise eine Aktualisierung der Maschinensteuerungssoftware durchgeführt werden. Bei TeSMA wurde ein wirtschaftlich tragbares Teleservice-Diagnosekonzept für mobile Maschinen und Anlagen realisiert. In TELec und OKTEL wurden multimedial unterstützte Teleservice-Systeme wie Online-Ferndiagnose und -wartung für Hersteller und Kunden stationärer Maschinen und Anlagen entwickelt.

Dem allgemeinen Trend zur Miniaturisierung folgend ist eine immer engere räumliche und funktionale Verknüpfung mechanischer, elektrischer und Daten verarbeitender  Komponenten zu mechatronischen Systemen oder Komponenten zu erkennen. In mechatronischen Komponenten nehmen Sensoren Signale auf, die von Prozessoren zu Informationen verarbeitet werden und Aktoren steuern, die auf ein häufig mechanisches Grundsystem einwirken. Das ermöglicht mittlerweile völlig neue, modulare, flexible und kundenspezifische technische Lösungen bei einer Erhöhung der Systemzuverlässigkeit und der Reduzierung der Kosten.

Die Anwendung geeigneter Software-Werkzeuge wie zum Beispiel Entwurfs- und Simulationssysteme, SPS-Programmiersysteme, CAD-Systeme und Dokumentationssysteme ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg eines Unternehmens. Der Aufbau standardisierter Beschreibungen für den Softwareanteil, die Entwicklung unternehmensspezifischer Vorgehensmodelle sowie die Bereitstellung und Pflege von Terminologiedatenbanken sind aktuelle Themen in der Forschung. Eine integrierte Produkt-, Prozess- und Projektgestaltung mit einem interdisziplinären Austausch der entwicklungsrelevanten Informationen wird im Themenfeld Produktentwicklung behandelt.


Stand: Oktober 2009