STW: Offene Entwicklerplattform

Industrie 4.0 ist mittlerweile ein gängiger Begriff, Farming 4.0 und Prescision Farming sind hingegen weniger bekannt. Dieser Präzisionsackerbau berücksichtigt die Unterschiede des Bodens und der Ertragsfähigkeit innerhalb eines Feldes.

Die Positionen dieser Landmaschinen werden mittels GPS auf der Flur erfasst und die Maschine dokumentiert selbst Kennwerte während der Bearbeitung. Mittlerweile gibt es auch Maschinen, die vollkommen selbstständig Felder pflügen, säen und abernten.

Städtische Gegebenheiten wie Tunnel, Brücken und enge Altstadtgassen machen der Feuerwehr im Brandfall das Leben schwer. Die Lösung: eine Gelenkdrehleiter. Sie Ist kompakt und kann auch unter Platzmangel sicher eingesetzt werden. Stangenlose Flugzeugschlepper ermöglichen ein sicheres, flexibles und schnelles Bewegen der Flugzeuge am Boden, um diese sicher zu der bestimmten Parkposition zu bringen.

Gemeinsam ist diesen sehr unterschiedlichen mobilen Maschinen die Unmenge von Sensoren und Antrieben. Sie sichern die diesen Geräten ihre komplexe Funktionalität und sind vernetzt durch CAN-Bus-Systeme oder auch Ethernet. Über das Kommunikationssystem wird der Datenaustausch zwischen den Steuergeräten auf einer einheitlichen Plattform ohne Kabelsalat organisiert. Das erleichtert das wirtschaftliche Realisieren steuergerätübergreifender Systeme und Systemerweiterungen und erlaubt es mehrere Steuergeräte parallel zu überprüfen. Diese ganzen Systeme in einwandfreien Einklang zu bringen, so dass sie mit höchster Sicherheit funktionieren ist Schwerstarbeit. Eine Lösung bietet die neue Entwicklungsplattformen Opensyde von STW, die den Entwicklern in Zukunft hier das Leben erleichtert.

„Unsere Idee war eine offene, flexible Entwicklungsplattform für mobile Maschinen zu schaffen, mit der die betroffenen Unternehmen nicht nur ihre eigene Kompetenz einbringen können, sondern die sie auch bei der Wahl ihrer Tools nicht einengt und mit der die Entwickler gerne arbeiten“, berichtet Florian Huber, Leiter Plattform Entwicklung bei STW. Entsprechend ist Opensyde kein Werkzeug, das alle Entwicklungsschritte abdeckt. Im Gegenteil, es ist so angelegt, dass der Kunde seine eigenen Werkzeuge verwenden kann. Deshalb muss der Anwender seine Werkzeuge nicht anpassen und die neue Softwarelösung fungiert als eine Art Verbinder zwischen den unterschiedlichen Komponenten. Sie ermöglichst so ein modulares, harmonisch funktionierendes System, mit dem sich jede mobile Maschine optimal programmieren und warten lässt.

Über die offenen Schnittstellen lässt sich das System nach Belieben erweitern indem man zusätzliche Werkzeuge und Prozesse anbindet. Auch mit fremden Produkten hat das System keine Probleme. „Wir geben damit unseren Kunden die volle Freiheit, das System so zu konfigurieren, dass es optimal den jeweiligen betrieblichen Anforderungen in jedem einzelnen Fall genügt“, freut sich Florian Huber. Dazu unterstützt die Plattform Werkzeuge wie Excel oder Matlab, die bei Entwicklern zur Erfassung von Anforderung oder Softwareerstellung beliebt sind. Natürlich begleitet und unterstützt STW die Anwender bei der Einbindung weiterer Werkzeuge.

In Opensyde konfiguriert der Entwickler die Kommunikation im System mit den gemeinsamen Daten und deren Synchronisation. Dazu kommen Netzwerk- und Datenbeschreibung, I/O Konfiguration und Import/Export von Daten. Zusätzlich kann der Entwickler in einem formalisierten textbasierten Format neue Geräte hinzufügen. Diese Datei enthält: Gerätenamen, Schnittstellen, Protokoll, Beschreibung und Kompatibilität und wird von Opensyde interpretier.

Der Entwickler kann dabei auf mitgelieferte Bibliotheken zugreifen und selbst neue Bibliotheken mit eigenen Funktionen erstellen. Auch Module können abgelegt und bei Bedarf wiederverwendet werden.

Hilfsmittel hier ist ein Dashboard, das sich der Entwickler passend nach seinen Bedürfnissen zusammenbaut. Über dieses Tool kann er dann mittels Simulation oder auch auf der realen Maschine seine Programmierungen testen. Mit Einsatz von z.B. CANoe&Opensyde hat er eine durchgehende Toolchain zu Systementwicklung, denn die Daten und Systemeigenschaften, definiert mit Opensyde, stehen dann anschließend in CANoe zum Testen zur Verfügung.

Über das Dashboard an der Maschine lässt sich die Maschine auch manuell programmieren. Für größere Stückzahlen muss dieser Prozess natürlich automatisierbar sein. Dies funktioniert dann über den Opensyde-Core, also die Bibliothek und den Source Code.

Um das Leben der Nutzer zu erleichtern besitzt Opensyde eine sehr aufgeräumte und gut strukturierte Oberfläche. Auf einen Blick kann der Entwickler das Steuerungssystem erfassen und erkennen welche Komponenten und Schnittstellen zu anderen Elementen der Maschine, wie dem Batteriemanagement oder dem Antriebstrang bestehen. Die einzelnen Komponenten lassen sich in eine Art Whiteboard ziehen, verbinden und so in ein übergeordnetes System einfügen.

Damit sieht der Ingenieur welche Software-Versionen gerade vorhanden sind und was zum Update ansteht.

Bei der starken Beanspruchung mobiler Maschinen ist natürlich die Instandhaltung des Maschinenparks wichtig. Diese umfasst Service und Felddiagnose und letztlich das gesamte Maschinenpark-Management.

Dazu ist selbstverständlich auch das Update des Systems und der Knoten zu regeln. „Der Entwickler wählt aus, wie weitreichend das Update sein soll, von einzelnen Knoten bis zum ganzen System. Außerdem legt er fest, ob das lokal oder remote geschehen soll und wer welche Komponenten updaten darf“, fasst Florian Huber zusammen. Zusätzlich kann der Entwickler hier noch Konfigurationen festlegen, die dann z.B. einem Servicetechniker zur Verfügung gestellt werden können.

STW bietet diese Leistungen bei Wunsch auch über seine IoT-Plattform machines cloud an. So lassen sich mobile Maschinen auf der ganzen Welt schnell und effizient überprüfen und updaten.

Somit bietet STW mit seiner Entwicklerplattform Opensyde ein Softwarepaket, das die Bedürfnisse des Kunden über den gesamten Lebenszyklus seiner Maschinen hinweg unterstützt. Dank der offenen Schnittstellen ist es daher eigentlich nie ganz fertig und abgeschlossen, sondern bietet dem Kunden eine optimale Perspektive für zukünftige Erweiterungen. Somit kann die Software-Plattform im Gegensatz zu auf dem Markt vorhandenen Lösungen nie veralten und der Anwender bleibt dabei stets unabhängig. Er kann jederzeit die passenden Module entsprechend den technologischen Anforderungen implementieren. Die Leistung des Maschinenparks bleibt dadurch immer auf höchstem Niveau bleibt, auch wenn ganz neue Prozesse zu implementiert werden müssen. Somit ist Opensyde eine sinnvolle Investition in die Zukunft eines jeden Unternehmers.

Zur Unterstützung der Entwickler und schnellen Einführung bei neuen Projekten bietet STW Trainingslehrgänge in der firmeneigenen Akademie an. Zudem ist die Zertifizierung für den Einsatz bei der Entwicklung von Applikationen mit Sicherheitsanforderungen für Ende Q1/2019 geplant. (Maschinenrichtlinie EN 13849, IEC61508)

„Zusätzlich bieten wir damit die Möglichkeit die Maschinendaten während des ganzen Lebenszyklus des Produktes zur Verfügung zu haben und das lokal wie auch remote. Dadurch dass wir Opensyde unter die GPLv3 gestellt haben - wir legen den Source-Code offen - kann der Kunde es beliebig anpassen, erweitern und ist dabei auch nicht von unserem Unternehmen abhängig“, so Florian Huber.