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Augmented Automation als verteiltes Informationssystem

Das Konzept der Augmented Automation basiert auf dem Modell der verteilten Informationssysteme, die aus der Informatik bekannt sind. Ein solches System ist definiert als „die Menge von Elementen, die untereinander in einer wohldefinierten Beziehung stehen“. Um dies zu gewährleisten, muss der Informationsaustausch sowohl räumliche als auch zeitliche Abstände überwinden. Dafür werden verschiedene Technologien eingesetzt: Der Raum wird durch Datenübertragung und die Zeit durch Datenspeicherung überwunden. [5]

Informationssysteme bestehen aus Dienstgebern und Dienstnehmer. Dienstgeber sind Ressourcenverwalter, denen Informationsressourcen (Betriebsmittel, Personal, Räume oder Finanzen) zugewiesen sind. Der Dienstgeber verwaltet diese, um sie dem eigentlichen Prozess zuganglich zu machen. Dabei können auch mehrere Prozesse oder Prozessschritte gleichzeitig auf den Dienstgeber zugreifen – die Dienstnehmer.

Sowohl Dienstgeber als auch Dienstnehmer sind als rechnergestutzte Systeme zu sehen. Dies ist insofern keine Einschränkung, da menschliche Bediener an verteilten Informationssystemen den Zugang über Endgeräte erhalten, beispielsweise über Notebooks, PDAs oder webfähige Mobiltelefone. Die Beziehung zwischen Dienstgeber und Dienstnehmer stutzt sich auf eine verbindliche Regelung, die Dienstleistungsvereinbarung. Darin einigen sich beiden Seiten auf eine Sammlung von Funktionen des Dienstes, den sogenannten Dienstfunktionen. Die Dienstfunktionen bilden den Kern eines Dienstes, da sie eine wohldefinierte Wirkung für den Dienstnehmer erbringen - die Dienstfunktionalität. Der Dienstnehmer erhebt gewisse Ansprüche, beispielsweise hinsichtlich der Qualität (Preis, Geschwindigkeit, etc.). Diese Ansprüche lassen sich unter dem Begriff der Dienstmerkmale zusammenfassen.

Das Modell der verteilten Informationssysteme kann vollständig auf die moderne Automatisierung übertragen werden. Die Maschinen repräsentieren dabei die Dienstgeber. Der Dienstnehmer ist der Mensch bzw. die HMI-Schnittstelle (Human- Machine-Interface), die dieser bedient. Bei heutigen Maschinen sind dies im Regelfall Panels an der Maschine oder Leitstand-PCs. Abbildung 2 zeigt eine Grafik aus der Theorie der verteilten Informationssysteme. Diese kann nun auf die Maschinenwelt übertragen werden: Im Mittelpunkt steht die Dienstfunktionalität, also Funktionen der Maschine, die zum gewünschten Prozess mit einer wohldefinierten Wirkung fuhren.

Sieben Dienstmerkmale

Sowohl für die Maschine selbst, als auch im Zusammenspiel mit verteilten Maschinen, erfolgt ein Informationsaustausch unter Beachtung der im Folgenden genannten Dienstmerkmale.

• Ubiquitär: (Allgegenwart): Die Maschine ermöglicht einen Datenzugriff und Kommunikation unabhängig von Ort und Zeit.

• Dauerhaftigkeit: Zugriffe auf gespeicherte Daten müssen zu jedem Zeitpunkt nach deren Speicherung möglich sein. Ermöglicht wird dies durch angeschlossene Datenbanksysteme.

• Bedeutungstreue: Gemeinsames Verständnis aller Beteiligten über die ausgetauschten Daten. Eine entfernte Maschine muss die Daten korrekt interpretieren, um sie gewinnbringend zu nutzen und zu verarbeiten.

• Robustheit: Das Ergebnis der Maschine muss jederzeit zuverlässig erbracht werden und in Störungs- und Fehlersituationen korrekt handeln. Mit einem Fehlermodell können Toleranzen überwunden werden.

• Sicherheit ist bei einer Maschine oberstes Gebot und muss stets gewährleistet sein. Zusätzlich muss die Datenübertragung über unsichere Medien (z.B. über das Internet) zuverlässig und sicher erfolgen. Hierfür kann auf die Technologie der Virtual Private Networks (VPN) zurückgegriffen werden.

• Skalierbarkeit: Maschinen können ohne Einbußen und Veränderungen an den Übertragungswegen, Datenbeständen und der Zahl der Dienstnehmer (z.B. in Form von zusätzlichen Maschinen) weiter betrieben werden.

• Leistung: Einerseits müssen die Maschinen leistungsfähig hinsichtlich des Ergebnisses und des Energieverbrauchs arbeiten (Effizienz), andererseits sollen die benötigten Ressourcen stets zur Verfügung stehen, wenn sie benötigt werden (Verfügbarkeit).

Die Dienstmerkmale entsprechen genau denjenigen Eigenschaften, die vom heutigen Markt an Automatisierungssysteme gestellt werden. Unter diesem Blickwinkel wird ersichtlich, dass moderne und zukünftige Automatisierungssysteme verteilten Informationssystemen aus der Informatik entsprechen. Eben diesen Sachverhalt druckt die Augmented Automation aus.

Umsetzung der Augmented Automation

Grundvoraussetzung für Augmented Automation ist, dass nicht nur die Maschine selbst, sondern auch die einzelnen Maschinenkomponenten mit Schnittstellen zur Vernetzung ausgestattet sind. Viele Hardwarehersteller liefern neue Gerate bereits mit weitreichenden Schnittstellen aus. Die Ethernet-Technologien bieten sich besonders an, da diese eine einfache Anbindung an das lokale Unternehmensnetzwerk oder – wenn gewünscht – an das Internet zur Verfügung stellen und dem Gedanken der Allgegenwärtigkeit Rechnung tragen. Ferner ist die Ethernet-Technologie bereits ausgereift und die notige Hardware preiswert zu beziehen. Welche konkreten Ethernet- bzw. Busprotokolle zur Datenübertragung eingesetzt werden, ist im Einzelfall zu entscheiden und nicht festgelegt. Dennoch existieren bereits heute diverse Techniken, die sich für Echtzeitsysteme und damit auch für die Automatisierung eignen.

Die Hardware zur Vernetzung beleuchtet nur eine Seite. Die andere betrifft die Software, welche das ganzheitliche Zusammenspiel aller Komponenten erst ermöglicht. Hierfür sind innovative Konzepte nötig, die mit den aktuellen Programmiersprachen nach der DIN EN 61131-3 jedoch nur schwerfällig umzusetzen sind. Der Einsatz moderner Konzepte aus der Softwaretechnik, die sich bereits seit vielen Jahren in anderen Disziplinen bewahrt haben, ist daher die logische Konsequenz. An erster Stelle steht das Modell der Objektorientierung. Bei der objektorientierten Programmierung wird das Gesamtproblem in einzelne kooperierende Module („Objekte“) aufteilt, um die Komplexität zu verringern. Der Ansatz ermöglicht eine wartungsfreundliche und effiziente Programmierung. Punkte, welche maßgeblich für eine nachhaltige Softwareentwicklung erforderlich und vom Markt gefordert sind. Darüber hinaus, lässt sich in dem Modell der Gedanke der verteilten Informationssysteme bestens abbilden. Welche konkrete Hochsprache für das objektorientierte Programmieren zum Einsatz kommt, ist wie bei den Busprotokollen stets im Einzelfall zu entscheiden.

Literaturhinweise:

[1] Schnedelbach, S.: B2B Software-Marketing: Erarbeitung einer Marketing-Konzeption

fur die neogramm GmbH & Co. KG, Diplomarbeit, 2010.

[2] Worn, H. / Brinkschulte, U.: Echtzeitsysteme, Springer, 2005.

[3] atp, Helft 8/2009

[4] Wellenreuther, G. / Zastrow, D.: Automatisieren mit SPS – Theorie und Praxis, 3.

Auflage, Vieweg Verlag, 2005.

[5] Abeck, S. / Lockemann, P. / Schiller, J. / Seitz, J.: Verteilte Informationssysteme,

dpunkt Verlag, 2003

* Kai Blümchen, Geschäftsführer, Neogramm

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