Konzept zur Unterstutzung der dezentralen Wiederverwendung in komponentenbasierten Systemen der operativen Leittechnik

摘要

Im Rahmen der Entwicklung von Automatisierungslosungen sind der uberwiegende Anteil der durchgefuhrten Arbeiten repetitiver Art. Diese wiederholenden Arbeiten sind fehleranfallig und entscheiden nur in geringem Masse uber den Projekterfolg. Daher lohnt es sich, die Mitarbeiter bei diesen Arbeiten zu unterstutzen, so dass mehr Ressourcen fur andere Tatigkeiten zur Verfugung stehen. Die entwickelten Automatisierungslosungen ahneln sich sehr haufig funktional oder auch ihre Implementierung betreffend. Dies fuhrt zur Wiederverwendung von Losungen bzw. Teillosungen. Diese Wiederverwendung ist meist unsystematisch und nicht explizit dokumentiert. Daraus ergeben sich Herausforderungen fur die Erweiterung oder Anderung von mehrfach genutzten Losungen. Im Zuge des demografischen Wandels und der damit einhergehenden Verknappung von qualifizierten Arbeitskraften muss die Arbeit effizienter werden. Eine Moglichkeit die Effizienz zu verbessern ist die Nutzung von Methoden und Tools zur Unterstutzung der Wiederverwendung. In der Automatisierungstechnik ist der Einsatz von komponentenbasierten Systemen (z. B. Funktionsbausteine IEC 61131 oder Package Units) sehr verbreitet. Dabei handelt es sich um hybride Systeme, d.h. sowohl um Hard- als auch um Softwaresysteme. Der Fokus der Automatisierungstechnik liegt auf der Betrachtung von hybriden Systemen. In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept zur Unterstutzung der Wiederverwendung in komponentenbasierten Architekturen vorgestellt. Als erstes wird dafur der Begriff der Komponente sowohl fur Hard- als auch fur Softwarekomponenten gleichermassen definiert. Damit ist es moglich, die unterschiedlichen Komponentenarten gleich zu behandeln. Ergebnis dieser Betrachtung ist ein Metamodell fur die Beschreibung von Komponentensystemen. Das Komponenten-Modell besteht aus einem Teil zur Beschreibung von Komponententypen und einem zweiten Teil zur Beschreibung von Systemen, die aus Instanzen zusammengesetzt sind. Kern des Konzepts zur Unterstutzung der Wiederverwendung ist das Delta-Modell aus der Informatik. Dieser Ansatz beschreibt die Variabilitat im Problemraum. So konnen implementierungsspezifische Unterschiede zwischen Varianten modelliert werden. Fur die Beschreibung der Delta-Modelle wird ein objektorientiertes Delta-Modell vorgestellt. Auf Basis des Delta-Modells wird ein Abstandsmass fur die Beschreibung der Unterschiedlichkeit von Varianten vorgestellt. Aufbauend auf dem Komponenten- und dem Delta-Modell wird ein Mechanismus zur Nutzung der beschriebenen Varianten in der dezentralen Entwicklung und Verwendung von Automatisierungslosungen vorgestellt. Grundlage fur den Mechanismus ist eine Server-Client Architektur. Auf dem Server werden alle fur den Kontext relevanten Typ- und Delta-Modelle gespeichert. Aus diesen konnen fur den konkreten Anwendungsfall die Instanz-Modelle gebildet und auf den Client heruntergeladen werden. Mit den auf dem Client vorhandenen Typ-Modellen, den darin enthaltenen Referenzen zwischen Komponenten-Typ-Modellen und ihren Implementierungen konnen die konkreten Komponentensysteme aufgebaut werden. Der Manager des Clients fuhrt eine Liste der verwendeten Varianten und bietet die Moglichkeit, nach neueren Varianten auf dem Server zu suchen und diese herunterzuladen. Das Konzept unterstutzt den Nutzer bei der Wiederverwendung in komponentenbasierten Systemen. Es bietet mit dem Delta-Modell einen Mechanismus zur abstrakten Beschreibung des Wiederverwendungsgegenstands. Durch das Komponenten-Modell konnen sowohl die Komponenten-Typen als auch die Systeme aus Instanzen unabhangig von ihrer konkreten Implementierung beschrieben werden. Durch diese Trennung zwischen dem konkreten System und der Variabilitatsbeschreibung wird das in den Komponentensystemen enthaltene Wissen leicht in neue Systeme ubertragbar. Dazu mussen die Typ-Modelle auf die jeweiligen Implementierungen projiziert werden. Zusatzlich wird eine Trennung zwischen den Versionen einer Komponente und den Varianten