Komponentenbasierte Entwicklung von NC-Steuerungssystemen

Von:

Markus Voß

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Die effiziente Fertigung kundenindividueller Produkte mit geringen Losgrößen stellt hohe Anforderungen an die Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen. Unterschiedliche Maschinentypen mit verschiedenen Kinematiken erfordern ebenso flexible und konfigurierbare Steuerungen wie die wachsenden Anforderungen an den Bearbeitungsprozess hinsichtlich Werkstückgeometrie, Oberflächenqualität und Bearbeitungszeit. Aus diesem Grund benötigen die Hersteller von numerischen Steuerungen neue Konzepte zur effizienten Entwicklung und Wartung der Steuerungssoftware. Deshalb wird im Rahmen dieser Arbeit der komponentenbasierte Ansatz für die Entwicklung von numerischen Steuerungssystemen erschlossen und validiert. Eine komponentenbasierte Software-Systemplattform dient dabei als Basis für das Erstellen von marktfähigen Produkten durch Zusammensetzen und Konfigurieren von einmal entwickelten Softwarekomponenten nach dem Baukastenprinzip. Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen zur Modularisierung der Steuerungssoftware werden sämtliche Abhängigkeiten eines Software-Moduls zur restlichen Software über einen definierten Mechanismus des Komponentenmodells abgebildet. Dies ermöglicht unter anderem eine Verringerung des Integrations- und Konfigurationsaufwands im Vergleich zu rein objektorientierten oder den bisher in diesem Bereich eingesetzten modularen Ansätzen. Zur Führung der Entwicklung auf Basis der komponentenbasierten Systemplattform wird ein komponentenbasierter Entwicklungsprozess hergeleitet, der dabei die besonderen Anforderungen der Steuerungstechnik berücksichtigt. Auch die für den praxisorientierten und effizienten Einsatz des komponentenbasierten Ansatzes notwendigen Methoden und Hilfswerkzeuge werden konzeptionell erarbeitet und in Form der integrierten Entwicklungsumgebung für komponentenbasierte Steuerungssysteme DEDiCoS prototypisch realisiert. Sowohl die Systemplattform als auch der komponentenbasierte Entwicklungsprozess und die integrierte Entwicklungsumgebung DEDiCoS werden durch verschiedene Testsysteme sowie durch die Entwicklung einer für die Steuerungstechnik typischen Beispielanwendung validiert. Mit der Beispielanwendung wurde ein einfaches Steuerungssystem mit Hilfe von DEDiCoS entwickelt, welches die manuelle Steuerung der Achsen einer realen Modellmaschine ermöglicht. Abschließend setzt sich diese Arbeit kritisch mit den erreichten Resultaten auseinander und gibt einen Ausblick auf deren Einsatzpotenziale.