BUSINESS CASE STUDY » Programmierung
30 % geringere IT-Kosten jährlich
durch Einführung einer
parametrisierbaren IT-Lösung
Kunde:
Internationaler Lieferant von hochwertigen Maschinengruppen (z. B. KFZ-Zulieferindustrie)
Challenge:
- Jede einzelne Anlage ist de facto ein auf die spezifischen Kundenwünsche hin optimiertes Einzelstück
- Komplexität bei Funktionsprüfungen
- „Wildwuchs“ von Einzelprogrammen und kundenspezifischen Varianten
Lösung:
- Ermöglichung der Parametrisierung der SPS-Ebene
- Konfigurierbarkeit der Prüfstände
- Erheblich reduzierte Erstellungskosten und vereinfachte Wartbarkeit
Ausgangslage
Hohe IT-Kosten in der KFZ-Zulieferindustrie
Der Kunde ist international als Lieferant von hochwertigen Maschinengruppen, u.a. im Bereich der KFZ-Zulieferindustrie tätig. Dabei lassen sich die produzierten Anlagen und Baugruppen zwar in bestimmte Baureihen gliedern, letztlich ist jedoch jede einzelne Anlage ein auf die spezifischen Kundenwünsche hin optimiertes Einzelstück. Daher wird jede Anlage im Herstellerwerk vor der Auslieferung einer vollständigen Funktionsprüfung unterzogen.
Für diese Prüfungen werden vom Kunden im internen Bereich „Sondermaschinenbau“ für neue Baureihen analog auch neue Prüfstände entwickelt. Diese Prüfstände werden im Feld durch speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) gesteuert, wobei die SPS die jeweiligen Testabläufe über entsprechende Schnittstellen von individuell entwickelten PC-Programmen erhält. Zur weiteren Verarbeitung werden die Mess- und Sensordaten der SPS dann an diese PC-Anwendung übermittelt.
Für jede neue kundenspezifische Konfiguration innerhalb einer Baugruppe ändert sich analog auch der Prüfablauf. Dementsprechend mussten auch die PC-Programme regelmäßig angepasst werden, was im Laufe der Zeit zu einer kaum noch überschaubaren und daher de facto nicht mehr zentral wartbaren Vielfalt an kundenspezifischen Varianten und Einzelprogrammen geführt hat.
Wenn dann allgemeine, kundenübergreifende Änderungen vorgenommen werden mussten – z. B. aufgrund erhöhter Anforderungen an die Komplexität, Sicherheit und Dokumentation der Prüfungen – führte dies aufgrund des „Wildwuchses“ an Varianten regelmäßig zu erheblichen Folgekosten.
Case Study: Internationaler KFZ-Zulieferer
30 % geringere IT-Kosten jährlich durch Einführung einer parametrisierbaren IT-Lösung
Konzeptioneller Ansatz
Modulare und parametrisierbare Individual-Software
Der grundsätzliche Lösungsansatz bestand im Einsatz modular aufgebauter und in einfacher Form parametrisierbarer PC-Programme zur Ansteuerung der SPS-Ebene. Statt wie bisher die PC-Programme jeweils kundenspezifisch umzuschreiben, konnte jetzt durch Auswahl entsprechender Parameter der Prüfstand auf die jeweils vorliegende Konfiguration eingestellt werden.
In enger Zusammenarbeit mit den Programmierern der speicherprogrammierbaren Steuerungen wurde zunächst ein Konzept entworfen, bei welchem lediglich die auf extrem kurze Zykluszeiten ausgerichteten Prozesse in der SPS abliefen, alle in diesen Dimensionen zeitlich unkritischen Prozesse (Reaktionszeiten größer als 500 Millisekunden) aber in den PC-Programmen realisiert wurden.
Da die Nutzung von modularen Konzepten und individuell konfigurierbaren Programmbausteinen auf der PC-Ebene wesentlich komfortabler als auf der SPS-Ebene zu realisieren ist, konnte somit das Potenzial modular aufgebauter Software optimal genutzt werden.
Vorgehensweise
Optimierung durch Katalogisierung der Anforderungen
Zunächst wurden die vorliegenden technischen Anforderungen anhand vorhandener schriftlicher Prüfanweisungen analysiert und in sich wiederholende einzelne Sub-Bestandteile zerlegt.
Anhand der dadurch identifizierten 30+ Sub-Bestandteile konnte festgelegt werden, welche Parameter (z.B. Grenzwerte, Toleranzen oder Ausführungsdauer) relevant für deren jeweilige Ausführung sind.
Auf dieser Basis wurde eine DSL (Domain Specific Language) im JSON-Format entwickelt, mit deren Hilfe die Prüfabläufe durch Verwendung der Sub-Bestandteile vollständig abgebildet werden können.
Zusätzlich werden dem PC-Programm, welches dann die SPS steuert, die notwendigen Informationen zu den an dem Prüfstand vorhandene Sensoren und Aktoren durch Prüfstands-spezifische Konfigurationsdateien übergeben, sodass die Sub-Bestandteile der Prüfabläufe, ohne im Vorfeld vorhandene Kenntnis über den physischen Prüfstand, dynamisch auf diese zugreifen können.
Auf Basis der pro Prüfling anzulegenden JSON-Prozess-Konfigurationsdateien kann das NET-basierte PC-Programm den Prüfablauf dann selbstständig rekonstruieren und die SPS entsprechend ansteuern, ohne dass der Ablauf konkret programmiert werden muss.
Vorteile für den Kunden
Reduzierte Erstellungskosten und vereinfachte Wartbarkeit
Eine Code-technisch klare Trennung der verschiedenen Teilfunktionen (z.B. Nutzerlogin, automatische Ablaufsteuerung, Kommunikation mit der SPS und Ergebnisverarbeitung) auf Basis sauber definierter Interfaces ermöglichte eine parallele Entwicklung der verschiedenen Komponenten ohne gegenseitige negative Beeinflussung.
Variablennamen wurden im Rahmen einer fest vorgegebenen Konventionsregelung so gewählt, dass daraus sofort verlässliche Schlüsse auf Funktion und Einsatzbereich der entsprechenden Variablen geschlossen werden konnten.
Die Dokumentation des Codes erfolgte zusätzlich intensiv durch ebenfalls konventionsgeregelte Kommentare, welche eine schnelle Einarbeitung auch durch mit dem Code ursprünglich nicht vertraute alternative Programmierer ermöglichte.
Durch das von uns entwickelte Konzept zur Reduzierung von sowohl Erstellungskosten als auch Wartungsaufwendungen konnten die Entwicklungsaufwendungen der PC-Software für die Steuerung der Produktionsanlagen um über 30 % gesenkt werden.
Durch die systematische, kontinuierliche Weiterentwicklung entstehen weitere Effizienzgewinne sowohl im Bereich der SPS- als auch der PC-Anwendungen.
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