01.03.10
ELSA - Softwareerstellung in Automatisierungsprojekten effizienter durchführen
(pm) Der Anteil an Software in Automatisierungssystemen steigt unaufhaltsam. Software wird mehr und mehr zum maßgeblichen Faktor sowohl bezüglich der Leistungsfähigkeit als auch der Kosten zur Realisierung von Automatisierungssystemen.
Dennoch ist das Vorgehen zur Planung und Erstellung von Software in Automatisierungsprojekten zumeist mehr mit der Buchung einer Last Minute Reise als mit der Durchführung eines durchorganisierten Business Trip zu vergleichen.
Die Erfahrung zeigt, dass auch bei der Softwareerstellung in Automatisierungsprojekten ein besser systematisiertes Vorgehen dringend notwendig ist! Nicht nur um Qualitätsmängel und Terminverzug besser in den Griff zu bekommen, sondern insbesondere auch um die unverhältnismäßig hohen Kosten für die Behebung von Fehlern die erst in der Einsatzphase von Automatisierungssystemen entdeckt werden zu senken.
So entstand also der „ELSA“ (Elektronischer Leitfaden für die systematische Softwareerstellung in Automatisierungsprojekten). Die Anwendung des ELSA und das damit verbundene systematische Vorgehen soll dazu dienen die Softwareerstellung in Automatisierungsprojekten planbarer und effizienter zu gestalten um damit nicht zuletzt die Wettbewerbsfähigkeit der Anbieter von Automatisierungstechnik zu steigern!
1. Das Projekt „Softwareprozessmodell für die Automatisierungstechnik“
Im Juli 2005 wurde die Projektgruppe zur Definition eines Softwareprozess für die Automatisierungstechnik gegründet. Das Ziel der Projektarbeit ist die Definition eines adaptiven Software- und Prozessmodells für System- und Applikationsentwicklung in der Automatisierung.
2. Zur Bedeutung von Software in der Automatisierung
Software hat sich zu einem zentralen Werkstoff des Informationszeitalters entwickelt. Innovative Produkte und Dienstleistungen sind ohne zuverlässige Software nicht mehr denkbar.
Dementsprechend hängt die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft entscheidend von der Fähigkeit ab, Softwareintensive Produkte und Dienstleistungen mit höchster Qualität schnell und kostengünstig zu erstellen. Software Engineering auf Weltniveau ist die Voraussetzung dafür, dass Deutschland seine führende Stellung im Ingenieurbereich (z.B. Export-Weltmeister im Maschinenbau) halten und ausbauen kann.
Die Bedeutung von Software Engineering hat sich verstärkt und wird weiter wachsen. Während Software in der Vergangenheit eine weitgehend isolierte Komponente großer komplexer Systeme war, so wird sie in der Zukunft integrierter – in vielen Fällen sogar dominierender – Teil großer komplexer Automatisierungssysteme sein. In der Automatisierungstechnik wird dieser Trend bereits heute deutlich sichtbar. Die erforderliche Integration von Mechanik, Hardware und Automatisierungssoftware und die Vermeidung unerwünschter Wechselwirkungen kann nur durch die frühzeitige Einbindung aller Beteiligten in einen gemeinsamen Entwicklungsprozess beherrscht werden.
3. Ingenieurdisziplin Software-Engineering
Die steigende Bedeutung des Software Engineering in der Automatisierungstechnik erfordert neue Strategien sowohl bei Methoden und Werkzeugen, als auch bei der Knowhow- Pflege, die der wirtschaftlichen Bedeutung von Software in der Automatisierungstechnik Rechnung tragen soll.
Software Engineering ist die Methodenlehre der Softwareerstellung. Ihre Hauptbeiträge sind methodische Hilfsmittel wie Prozesse, Modelle, Werkzeuge und Prinzipien zur Erstellung und Beherrschung des Einsatzes hochwertiger Software zu akzeptablen Kosten.
Das Umfeld für die Erstellung von Software ist vielgestaltig. Hierzu zählen Konzepte, Sprachen, Methoden, Werkzeuge und deren Grundlagen, Zukaufkomponenten, Plattformen und Bibliotheken aus wieder verwendbaren Bausteinen.
Die individuelle Ausprägung dieses Umfeldes beeinflusst das Software Engineering eines Automatisierungsprojektes in engerem Sinne.
Um einen systematischen Einsatz dieser verschiedenartigen Ressourcen sicherzustellen bedarf es eines systematisierten Vorgehensmodells, das ein transparentes Controlling und ein rechtzeitiges Erkennen von Qualitätsproblemen zulässt.
4. Hilfestellung für die Projektabwicklung
Phasenmodell zur Abwicklung von Softwareprojekten in der Automatisierung
Der Leitfaden bietet ein phasenorientiertes Vorgehensmodell, in dem der gesamte Entwicklungsprozess in definierte Abschnitte mit überprüfbaren Ergebnissen unterteilt wird. (Siehe Phasenmodell zur Abwicklung von Softwareprojekten). Ab dem Start des Software Projektes sind diese Phasen von links oben (Initialphase) nach rechts oben (Einsatz) nacheinander abzuarbeiten.
Die Phasen sind nicht willkürlich festgelegt, sondern durch inhaltliche Ziele bestimmt, deren Erreichen sich an den Ergebnissen widerspiegelt. Jeder Entwicklungsschritt wird dabei durch Prüfungen (Review) abgeschlossen.
Neben der Softwareerstellung (SE) sind im Leitfaden die Rollen Auftraggeber (AG), Projektmanagement (PM), Qualitätsmanagement (QM), Konfigurationsmanagement (KM), Mechanikerstellung (ME), Hardwareerstellung (HE) beschrieben. Diesen Rollen sind bestimmte Aufgaben in den verschiedenen Phasen zugeordnet und deren Schnittstellen zur Softwareerstellung sind definiert.
So werden zu Beispiel notwendige Abstimmungen zwischen Mechanik, Hardware und Automatisierungssoftware bereits frühzeitig im Rahmen der Projektplanung berücksichtigt.
Jede Phase gliedert sich in die Abschnitte: Voraussetzungen, Tätigkeiten und Ergebnisse. Deren Inhalte wiederum nach den jeweils relevanten Rollen sortiert sind. Reviews werden als gesonderte Abschnitte zwischen den Phasen gebündelt dargestellt. Hier sind alle diejenigen Review-Aktivitäten enthalten, die bis zum Ende einer Phase erledigt sein müssen. Die Phasenablauforganisation in diesem Leitfaden bezieht sich ausschließlich auf das Software Projekt und dessen Schnittstellen. Der Startzeitpunkt eines Software Projektes kann sich vom Startzeitpunkt des Gesamtprojektes unterscheiden.
5. Aufbau des Leitfadens
Der Elektronische Leitfaden für die systematische Softwareerstellung in Automatisierungsprojekten ELSA ist als interaktive HTML Struktur aufgebaut. Er verlinkt für die Abwicklung von Automatisierungsprojekten notwendige Informationen und Hilfsmittel die firmenspezifisch in unterschiedlichen Formaten und Ausprägungen bereitgestellt werden können. Er beinhaltet eine Grundausstattung an Checklisten, Mustervorlagen und ein Glossar.
6. Software Projektabwicklung
Die Einstiegsseite zur Phasenabwicklung zeigt die im Softwareprozessmodell für die Automatisierungstechnik definierten Software Projektphasen auf. (Siehe Phasenmodell zur Abwicklung von Softwareprojekten).
Was in den einzelnen Phasen und den Reviews zwischen den Phasen zu tun ist, wird in den Phasenbeschreibungen definiert. Diese sind im Leitfaden durch einen Klick auf die entsprechende Position in der Grafik zu erreichen.
7. Mustervorlagen und Checklisten
Im ELSA werden Mustervorlagen für die wichtigsten Dokumente die Im Rahmen der Durchführung eines Automatisierungsprojektes benötigt verlinkt. Dazu gehören z.B. Mustervorlagen für Lastenheft, Pflichtenheft, Projektplan, QM-Plan usw.
Checklisten dienen als Unterstützung für die Mitarbeiter bei der Abwicklung einzelner Arbeitsschritte und sollen dazu dienen die Reproduzierbarkeit so wie Qualität und Effizienz der in den Phasen durchgeführten Tätigkeiten sicher zu stellen.
8. Übergreifende Prozesse
Übergreifende Prozesse, die unabhängig von der aktuellen Projektphase gelten, werden durch übergreifende Prozessbeschreibungen geregelt. Diese sind firmenspezifisch auszuprägen und gelten als Vorgabe für die inhaltlichen Aufgaben der Rollen im ELSA.
Dazu gehören z.B. Prozessbeschreibungen für das Qualitätsmanagement, Dokumentenlenkung, Projektmanagement, Ressourcenmanagement usw.
9. Anwendungshinweise
Eine wesentliche Herausforderung in Automatisierungsprojekten ist die effiziente Zusammenarbeit der Beteiligten aus den Bereichen Mechanik, Hardware und Automatisierungssoftware. Dies setzt zu allererst ein einheitliches Verständnis der in der Projektabwicklung verwendeten Begriffe und eine gemeinsame Vorstellung zur Umsetzung der einzelnen Aufgaben über die Bereiche hinweg voraus.
Hierzu beinhaltet der Leitfaden ausführliche Begriffsdefinitionen aus der Automatisierungstechnik so wie Hinweise zum Tailoring im Hinblick auf die firmen- und projektspezifische Anwendung des Leitfadens.
10. Automatisierungstechnik
Der ELSA Leitfaden soll bei der Erstellung von "Software in der Automatisierungstechnik" helfen.
Aufgabe der Automatisierungstechnik ist das automatische Messen, Steuern und Regeln sowie Bedienen und Beobachten eines technologischen Prozesses. Aufgrund der Komplexität der technologischen Prozesse und der zu automatisierenden Aufgaben ist die Automatisierungstechnik in der Regel hierarchisch in Form einer Automatisierungspyramide strukturiert.
Beispiel einer Automatisierungsebene
Die einzelnen Ebenen der Automatisierungspyramide grenzen sich durch die eingesetzte Hardware, die Kommunikation zwischen den verschiedenen Hardware-Komponenten sowie die spezifischen Funktionen, die über die Automatisierungsssoftware realisiert werden, voneinander ab.
Die Aufgaben der Automatisierungstechnik müssen hierbei meist durch eine Kombination aus Mechanik, Hardware und Automatisierungssoftware realisiert werden. Diese Teildisziplinen werden bei der Abwicklung eines Projektes im Leitfaden durch die Rollen Mechanikerstellung, Hardwareerstellung und Softwareerstellung repräsentiert.
11. Tailoring
Unter Tailoring wird sowohl die Anpassung an die bestehenden Prozesse und Begriffe in einem Unternehmen als auch die Anpassung der Phasen and die universellen Bedürfnisse eines Automatisierungsprojektes verstanden.
Dies beinhaltet das Zuschneiden der Vorgaben aus dem Leitfaden auf die eigenen Belange eines Unternehmens als auch die Auswahl der in den Phasen zu bearbeitenden Aufgaben entsprechend der Größe und der Inhalte eines Automatisierungsprojektes.
12. Status und Ausblick
Der wurde in einer ersten Pilotanwendung im Bereich des Sondermaschinenbaus angepasst und wird eingesetzt. Die Ergebnisse der Pilotierung fließen in die Überarbeitung des ELSA Templates ein. Weitere Pilotierungen sind geplant.
Der ELSA will und muss sich an der Tauglichkeit in der praktischen Anwendung messen lassen!
Firmen aus dem Bereich der Automatisierungstechnik sind gefragt um vom vorhandenen ELSA Template bei der Etablierung eines daraus maßgeschneiderten Prozessleitfadens zu profitieren und durch die Mitarbeit als Mitglied in der Projektgruppe zur Weiterentwicklung des ELSA Templates beizutragen.
