Annual Report 1999 / Department for Computer Science

Selbstdarstellung des Instituts für Informatik der BTU Cottbus und Berichte der Lehrstühle für das Jahr 1999.Presentation of the Department for Computer Science of the BTU Cottbus and reports of the chairs at the department for the year 1999

Nutzung von Felddaten in der qualitätsgetriebenen Produktentwicklung und im Service

Zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen ist neben einer leistungsfähigen und kostengünstigen Produktion die optimale Gestaltung von Produktentwicklung und Service von entscheidender Bedeutung. Hierzu ist künftig vermehrt die Nutzung von Daten aus dem Produktgebrauch den Felddaten erforderlich, ein Bereich, der von den Unternehmen aufgrund fehlender methodischer und informationstechnischer Unterstützung bisher stark vernachlässigt wurde. Im vorliegenden Forschungsbericht wird ein Ansatz vorgestellt, der es ermöglicht, auf Basis von Felddaten Teilaufgaben der Produktentwicklung und des Services zu optimieren. Hierzu wurden Konzepte für die Felddatenerfassung sowie die rechnerunterstützte Abbildung und Nutzung felddatenbasierten Wissens entwickelt und prototypisch umgesetzt. Die Grundlage dafür bildet eine Fallbasis, die auf einer Repräsentation kausaler Relationen zwischen einzelnen Sachverhalten wie Fehlern oder positiven Produktzuständen in Verbindung mit einem Abstraktionsmechanismus für die Betrachtung von Produktstrukturelementen basiert. Auf dieser Basis können durch induktives Schließen ähnliche Fälle zu einem konkreten Problem ermittelt werden, deren dokumentierte Lösungen Maßnahmenvorschläge liefern, die jeweils auf den aktuellen Fall anzupassen sind. Neben dieser auf Felddaten basierenden Unterstützung der Analyse kausaler Zusammenhänge, die vorrangig im Servicebereich zum Tragen kommt, wurde zur Optimierung der Produktentwicklung die Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse um methodische Elemente ergänzt, die eine Nutzung von Felddaten im Rahmen der Methodenanwendung ermöglichen. Hierzu wird das tatsächliche Fehlergeschehen von im Einsatz befindlichen Produkten herangezogen, um die Identifikation potenzieller Fehler zu verbessern sowie die Risikoanalyse eines im Rahmen einer Konstruktions-FMEA betrachteten Produktes zu objektivieren, indem die Risikokennzahlen für Auftretens- und Entdeckungswahrscheinlichkeit aus Felddaten ermittelt werden. Der Anwendungsbereich der im Rahmen der Arbeit entwickelten Konzepte und Softwareprototypen liegt schwerpunktmäßig in der Unterstützung von Entwicklung und Instandhaltung komplexer mechanischer Produkte. Das erarbeitete und erweiterte methodische Konzept der felddatenbasierten Fehlerantizipation und Risikobewertung kann im Zusammenhang der Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse im Produktentwicklungsprozess Anwendung finden

Informatische Aufgabenbereiche der Medienbildung

Die Spezifika computerbasierter Medien sind bislang zu wenig in Konzepten zur Medienbildung berücksichtigt. In dem Artikel werden aus informatischer Perspektive Aufgabenbereiche erarbeitet, mit deren Hilfe die Besonderheiten computerbasierter Medien beschrieben werden können. Darüber hinaus wird ein Ausblick für eine Integration dieser Aspekte in ein fächerübergreifendes Medienbildungskonzept gegeben

Konzept eines modulbasierten Engineerings in der Anlagenautomatisierung

Im Anlagenbau nimmt die Automatisierung einen immer größeren werdenden Anteil an der Gesamtwertschöpfung einer Anlage ein. Die Entwicklungsleistungen der Automatisierung können im Einzelfall bereits mehr als die Hälfte des Gesamtengineerings ausmachen. In einem Markt, der geprägt ist von immer kürzeren Durchlaufzeiten, höherer Qualität und reduzierten Kosten, werden die Automatisierung und insbesondere deren Softwarelösungen zur Abgrenzung im Wettbewerb durch Schaffung neuer und eigenständiger Leistungsmerkmale einer Anlage benutzt. Vor dem Hintergrund steigender Entwicklungsleistungen in der Automatisierung erweisen sich die Problemfelder des Anlagenbaus wie fehlende Durchgängigkeit der ausgetauschten Planungsun-terlagen zwischen Anlagenbau und Automatisierung, die unterschiedlichen Werkzeuge der Automa-tisierung für die einzelnen Stufen der Automatisierungspyramide mit ihren proprietären Datenfor-maten als Insellösungen und die fehlenden Möglichkeiten zur Wiederverwendung von Automatisierungslösungen als gravierende Nachteile für eine kosten- und zeitoptimale Abwicklung einer Anlagenplanung. Um diesen Problemfeldern zu begegnen, wird ein Konzept vorgestellt, das auf zwei Ebenen ansetzt: einerseits wird ein neues Dokumentenformat auf Basis von XML für die industrieweit eingesetzte Motoren- und Komponentenliste (MuK-Liste) veröffentlicht, was die Kommunikation zwischen Anlagenbau und Automatisierung vereinfacht; andererseits wird ein Konzept zur Verwaltung und Wiederverwendung von Musterlösungen der Automatisierung auf Basis einer Modulbibliothek vorgestellt. Beide Ebenen arbeiten zusammen, wobei das Konzept zur Modulverwaltung die Informationen der MuK-Liste importieren und automatisch auswerten kann. Dabei werden die benötigten Module der Bibliothek referenziert und zur weiteren Verwendung in einem neuen Projekt parametriert, womit die Durchlaufzeit des Projektes in der Automatisierung verkürzt wird. Mit herkömmlichen Vorgehensweisen ist eine modulorientierte Entwicklung über die verschiedenen Ebenen der Automatisierung und deren unterschiedliche Engineeringwerkzeuge nicht möglich. Mit der vollständigen Unterstützung der Aspekte nach DIN EN 61346 durch das Konzept, ist eine verbesserte Verwaltung der Referenzkennzeichen für Bauteile einer Anlage durch Überführung eines Aspektes in einen anderen möglich, wie in DIN EN 61346 gefordert und eine Vereinfachung der Verständigung zwischen Anlagenbau und Automatisierung gegeben. Hier wird auf der Basis des Softwarekomponentenmodells COM und eines unterlagerten Da-tenbankmanagementsystems (DBMS) ein Software- und Datenbankkonzept erarbeitet, das nicht nur dem modulbasierten Engineeringansatz folgt, sondern sich durch den Aufbau als COM-basiertes System flexibel skalieren und um weitere Module in der Funktionalität erweitern lässt. Durch die Definition eines einzigen klar strukturierten und offen gelegten Interfaces für Erweite-rungen bietet das Konzept die Möglichkeit zur Anbindung beliebiger Planungssysteme der Auto-matisierung. Das System wird abgerundet durch die Möglichkeit unterschiedlichste Datenbankmanagement-systeme einsetzen zu können, weil durch das COM-Modell die allgemeinen Datenbank-Zugriffskomponenten ADO als Teil des Betriebssystems zur Verfügung stehen, sowie durch ein Customizing, das es dem Anwender ermöglicht, gezielt die Funktionen von Planungswerkzeugen anzusprechen und zu selektieren, um damit die benötigte Planungsunterstützung zu skalieren. Die Umsetzung dieses Konzepts wird exemplarisch für das Zusammenwirken des erarbeiteten Softwaretools und dem unterlagerten DBMS als Prototypen am Beispiel des SPS-Programmiersystems SIMATIC STEP 7 gezeigt. Im Anlagenbau nimmt die Automatisierung einen immer größeren werdenden Anteil an der Gesamtwertschöpfung einer Anlage ein. Die Entwicklungsleistungen der Automatisierung können im Einzelfall bereits mehr als die Hälfte des Gesamtengineerings ausmachen. In einem Markt, der geprägt ist von immer kürzeren Durchlaufzeiten, höherer Qualität und reduzierten Kosten, werden die Automatisierung und insbesondere deren Softwarelösungen zur Abgrenzung im Wettbewerb durch Schaffung neuer und eigenständiger Leistungsmerkmale einer Anlage benutzt. Vor dem Hintergrund steigender Entwicklungsleistungen in der Automatisierung erweisen sich die Problemfelder des Anlagenbaus wie fehlende Durchgängigkeit der ausgetauschten Planungsun-terlagen zwischen Anlagenbau und Automatisierung, die unterschiedlichen Werkzeuge der Automa-tisierung für die einzelnen Stufen der Automatisierungspyramide mit ihren proprietären Datenfor-maten als Insellösungen und die fehlenden Möglichkeiten zur Wiederverwendung von Automatisierungslösungen als gravierende Nachteile für eine kosten- und zeitoptimale Abwicklung einer Anlagenplanung. Um diesen Problemfeldern zu begegnen, wird ein Konzept vorgestellt, das auf zwei Ebenen ansetzt: einerseits wird ein neues Dokumentenformat auf Basis von XML für die industrieweit eingesetzte Motoren- und Komponentenliste (MuK-Liste) veröffentlicht, was die Kommunikation zwischen Anlagenbau und Automatisierung vereinfacht; andererseits wird ein Konzept zur Verwaltung und Wiederverwendung von Musterlösungen der Automatisierung auf Basis einer Modulbibliothek vorgestellt. Beide Ebenen arbeiten zusammen, wobei das Konzept zur Modulverwaltung die Informationen der MuK-Liste importieren und automatisch auswerten kann. Dabei werden die benötigten Module der Bibliothek referenziert und zur weiteren Verwendung in einem neuen Projekt parametriert, womit die Durchlaufzeit des Projektes in der Automatisierung verkürzt wird. Mit herkömmlichen Vorgehensweisen ist eine modulorientierte Entwicklung über die verschiedenen Ebenen der Automatisierung und deren unterschiedliche Engineeringwerkzeuge nicht möglich. Mit der vollständigen Unterstützung der Aspekte nach DIN EN 61346 durch das Konzept, ist eine verbesserte Verwaltung der Referenzkennzeichen für Bauteile einer Anlage durch Überführung eines Aspektes in einen anderen möglich, wie in DIN EN 61346 gefordert und eine Vereinfachung der Verständigung zwischen Anlagenbau und Automatisierung gegeben. Hier wird auf der Basis des Softwarekomponentenmodells COM und eines unterlagerten Da-tenbankmanagementsystems (DBMS) ein Software- und Datenbankkonzept erarbeitet, das nicht nur dem modulbasierten Engineeringansatz folgt, sondern sich durch den Aufbau als COM-basiertes System flexibel skalieren und um weitere Module in der Funktionalität erweitern lässt. Durch die Definition eines einzigen klar strukturierten und offen gelegten Interfaces für Erweite-rungen bietet das Konzept die Möglichkeit zur Anbindung beliebiger Planungssysteme der Auto-matisierung. Das System wird abgerundet durch die Möglichkeit unterschiedlichste Datenbankmanagement-systeme einsetzen zu können, weil durch das COM-Modell die allgemeinen Datenbank-Zugriffskomponenten ADO als Teil des Betriebssystems zur Verfügung stehen, sowie durch ein Customizing, das es dem Anwender ermöglicht, gezielt die Funktionen von Planungswerkzeugen anzusprechen und zu selektieren, um damit die benötigte Planungsunterstützung zu skalieren. Die Umsetzung dieses Konzepts wird exemplarisch für das Zusammenwirken des erarbeiteten Softwaretools und dem unterlagerten DBMS als Prototypen am Beispiel des SPS-Programmiersystems SIMATIC STEP 7 gezeigt

Eine Technologie für das durchgängige und automatisierte Testen eingebetteter Software

Eingebettete Systeme unterliegen Anforderungen, die den Test der Software erforderlich machen. Zur Automatisierung werden dabei verschiedene Technologien eingesetzt: Für den Test nah am Quelltext sind spezielle Unit-Test Werkzeuge erforderlich, der Test von Steuer- und Regelfunktionen erfordert Model-, Software- und Hardware-in-the-Loop Werkzeuge. In dieser Arbeit wird deren Integrierbarkeit untersucht. Der Fokus liegt auf einer neuen Programmiersprache zur Implementierung von Testfällen