An der Entwicklung von Produktionsmaschinen sind mehrere Entwicklungs-Fachrichtungen beteiligt, insbesondere Mechanikkonstruktion, Elektrokonstruktion und Automatisierungsentwicklung, die zusammen die Konfiguration einer Maschine erstellen. Jede dieser Fachrichtungen beschreibt die Maschinenkonfiguration mit Hilfe eines fachspezifischen Maschinenmodells, das einerseits die Inhalte anderer fachspezifischer Maschinenmodelle beeinflusst und andererseits selbst von den Inhalten anderer fachspezifischer Maschinenmodelle beeinflusst wird. Daher müssen bei der Entwicklung einer Produktionsmaschine die Maschinenmodelle aller beteiligten Fachrichtungen untereinander abgeglichen werden.
Der Abgleich von Maschinenmodellen durch Modelltransformationssysteme wird bisher hauptsächlich auf Arbeitsplatzsystemen mit lokal installierten Modelltransformations-umgebungen durchgeführt. Die Analyse der Entwicklungsprozesse und Kundenanwendungen von Produktionsmaschinen zeigt aber, dass die industrielle Anwendung von Modelltransformation erfordert, dass die gleiche Modell-transformationsspezifikation je nach Initiator des Modellabgleichs auf verschiedenen Ausführungsumgebungen durchgeführt werden muss. In einer kleinen Firma oder bei einer Maschineninbetriebnahme führt ein Elektrokonstrukteur die Modelltransformation auf seinem Arbeitsplatzrechner oder Programmiergerät zwischen lokal installierten Entwicklungssystemen aus. Für komplexe Maschinen oder größere Entwicklungsorganisationen werden Modelltransformationen regelmäßig auf einem Enterprise Product Lifecycle Management (PLM) Server ausgeführt. Ein Maschinenbediener startet Modelltransformationen auf dem Echtzeit-System einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) für Maschinen, die Vor-Ort rekonfiguriert werden können, beispielsweise durch den physikalischen Anschluss eines neuen Maschinenmoduls an eine Produktionsmaschine.
Um diese Aufgabenstellung zu bewältigen, präsentiert die vorliegende Arbeit eine neue Anwendung der Model-Driven-Architecture (MDA), bei der eine plattformunabhängige Modelltransformationsspezifikation (PIM-MT) in plattformspezifische Modell-transformationsspezifikationen (PSM-MT) mit Hilfe von Higher-Order-Transformations (HOT) transformiert wird. Um den industriellen Einsatz zu ermöglichen, wird sowohl für die plattformunabhängige Modelltransformationsspezifikation als auch für die plattformspezifische Modelltransformationsmaschinen auf erprobte existierende Technologien aufgebaut, die im Rahmen dieser Arbeit angepasst und erweitert wurden. Dadurch kann die Technologie von Modelltransformationen mit Hilfe eines Klassifikationsschemas, das im Rahmen der vorliegenden Arbeit erstellt wurde, schrittweise in vorhandene Entwicklungs- und Technologieumgebungen eingeführt werden.
Für die plattformunabhängige Modelltransformationsspezifikation (PIM-MT) wurde die strenge Definition von Referenzen zwischen Elementen des Maschinenmodells, die schlecht zu den Anforderungen von Maschinenmodellen mit zeitweise ungültigen Referenzen während des Entwicklungsprozesses passt, durch eine lockerere Definition von Referenzen mit Hilfe von domänenspezifischen Kennzeichnungssystemen ersetzt. Eine existierende Sprache zur Spezifikation von Modelltransformationen, die ATL Modelltransformationssprache, wurde zur Nutzung als PIM-MT angepasst. Zur PSM-MT-Ausführung auf Arbeitsplatzrechnern wurde die ATL-Modelltransformations-maschine wiederverwendet. XSL-Transformationen wurden für serverbasierte Modelltransformationen auf PLM-Systemen angepasst. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine neue Modelltransformationsmaschine entwickelt, die auf echtzeitfähigen speicherprogrammierbaren Steuerungen, die dem IEC 61131-3 Standard entsprechen, ausführbar ist.
Auf Basis der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit ist es nun möglich eine kundenspezifisch angepasste Entwicklungsumgebung für Produktionsmaschinen zu erstellen, die die existierende Entwicklungsumgebung eines Maschinenbauers so erweitert, dass Produktionsmaschinen mit Hilfe von Modelltransformationen automatisiert auf verschiedenen Plattformen konfiguriert werden können. Die Spezifikation der plattformspezifischen Modelltransformationen wird dabei aus einer einmalig erstellten plattformunabhängigen Modelltransformationsspezifikation für alle Zielplattformen generiert.
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