Software ist bereits heute das Kernelement im Maschinen- und Anlagenbau. Zukünftig wird in der Produktion immer mehr »Software Defined Functionality« zu finden sein – also Funktionen, die auf SPSen oder anderen Industriesteuerungen, Edge Devices und in der Cloud laufen, Maschinenabläufe definieren und kontinuierlich mit neuen Bausteinen erweitert werden. Die Umsetzung ganzer »Software Defined Factories« rückt damit in greifbare Nähe.

Die Fabrik der Zukunft wird zweimal gebaut – einmal virtuell im »Industrial Metaverse« und einmal physikalisch. Damit kann die zunehmend komplexere Software Defined Functionality bereits zu einem frühen Zeitpunkt getestet und sukzessive um neue Funktionalitäten erweitert werden. »Die mechatronischen Komponenten der Anlage werden dabei in Form von physikalisch korrekt ausführbaren Simulationsmodellen modelliert und in 3D Ansicht dargestellt«, so Norbert Ulshöfer, Manager Application Engineering bei MathWorks. Die Basis dafür stellen die CAD-Zeichnungen aus der mechanischen Konstruktion dar, die in Simulationsumgebungen wie Simulink und Simscape importiert werden können. Damit kann die Maschinensoftware bereits zu einem Zeitpunkt mittels virtueller Inbetriebnahme verifiziert werden, an dem die Anlage noch gar nicht aufgebaut wurde. Die automatisierte Generierung von C/C++- oder IEC-61131-3-Code aus den Simulationsmodellen, die seit Jahren für alle gängigen Industriesteuerungs- und Edge-Plattformen verfügbar ist und in enger Zusammenarbeit mit den entsprechenden Hardwareherstellern ständig weiterentwickelt wird, schließt Programmierfehler aus und verkürzt die Entwicklungszeit zusätzlich. So können sich die Ingenieure aus dem Maschinenbau ganz auf den Entwurf neuer Funktionen konzentrieren und diese auf agile Weise für die Maschinen und Anlagen umsetzen.

Industrial AI auf Industriesteuerungen und Edge-Geräten. KI-basierte Funktionen – zum Beispiel für die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance), die Anomalie-Erkennung oder die visuelle Inspektion – finden zunehmend Einzug in den Maschinen- und Anlagenbau. Dafür ist es nicht nur notwendig, die entsprechenden Modelle mithilfe unterschiedlicher Methoden für Machine Learning oder Deep Learning und auf Basis von an der Anlage gemessenen Daten zu trainieren. Mindestens ebenso wichtig ist die Validierung der Modelle durch die Maschinenbauexperten und die anschließende Implementierung der Funktionalität auf Embedded, Edge oder Cloud-Plattformen. So wird zum einen sichergestellt, dass das über viele Jahre aufgebaute Domänenwissen in die KI-basierte Maschinensoftware einfließt, und zum anderen, dass diese 24/7 im industriellen Einsatz verwendet werden kann.

Zusätzliche Funktionalität für Automatisierungskomponenten. Nicht nur Maschinen und ganze Produktionsanlagen profitieren vom zunehmenden Anteil an Softwarefunktionen. Auch Komponenten für die Automatisierung, wie elektrische Antriebe und Industrieroboter sind mehr und mehr »software defined«. Neue Funktionalität, zum Beispiel für verbesserte Antriebsregler oder optimierte Bewegungstrajektorien, wird in Simulink entwickelt und auf Echtzeithardware der Firma Speedgoat getestet. Dadurch sind kürzere Designzyklen und innovativere Funktionen möglich.

Model-Based Design als Wegbereiter für Software Defined Factories. Modellbasierte Entwicklung oder »Model-Based Design« ist der Schlüssel für die oben beschriebenen Methoden für die virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen, für die automatisierte Erstellung und Verifikation von Steuerungscode sowie für die Entwicklung von KI-Funktionen für den industriellen Einsatz. Damit ebnet sie den Weg für die Software Defined Factory der Zukunft.

Philipp Wallner,
Industry Manager
Industrial Automation & Machinery
bei MathWorks

Illustration: © Ryojidn, GenAI | Dreamstime.com

477 Artikel zu „Software Defined“

News | Favoriten der Redaktion | Infrastruktur | Strategien | Ausgabe 9-10-2019

Modernisierung im IT-Umfeld – Software Defined Everything

24. Oktober 2019

Es gibt eine neuartige Ausprägung der Infrastruktur. Die Hardware wird immer standardisierter, denn die Intelligenz des Gesamtsystems, die Flexibilität und die Automatisierung wird maßgeblich von der Software bestimmt.

Philipp Wallner, Industry Manager Industrial Automation & Machinery bei MathWorks

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Philipp Wallner,
Industry Manager
Industrial Automation & Machinery
bei MathWorks