Softwaremodularität als Voraussetzung für autonome Systeme

Zusammenfassung

Im Rahmen von Industrie 4.0 steigen die Anforderungen an Flexibilität und Autonomie von Maschinen- und Anlagen sowie ihrer Bestandteile stetig an. Um diesen Anforderungen bei gleichbleibender Softwarequalität gerecht zu werden, ohne dabei die Entwicklungszeit von Steuerungssoftware zu erhöhen, ist die Verwendung modularer, wiederverwendbarer Softwaremodule ein wirksamer Hebel, denn ein modulares Design von Steuerungssoftware erhöht zum einen durch die Kapselung der Daten und klare Trennung der implementierten Funktionalitäten die Verständlichkeit von Steuerungssoftware. Zum anderen ermöglicht das modulare Design durch klar definierte Schnittstellen den Austausch einzelner Softwareteile bzw. die Interaktion autonomer Systeme nach Prinzipien wie Plug & Produce.

In diesem Beitrag werden zunächst die Kriterien modularer Software eingeführt und in den Kontext der gewählten Softwarearchitektur gesetzt, welche sich oftmals an den Architekturrichtlinien der betrachteten Anwendungsdomäne orientiert. Zudem werden aktuelle Ansätze aus der Forschung zur quantitativen Bewertung der Reife von modularen Steuerungssoftwareteilen, wie z. B. Bibliotheksmodulen, präsentiert. Die metrikbasierte Berechnung der Reife ermöglicht eine objektive Aussage, welche zum einen als Grundlage für die Freigabe von Bibliotheksmodulen verwendet werden kann, darüber hinaus aber auch beispielsweise zur Testfallpriorisierung nutzbar ist. Zusätzlich unterstützen Metriken die Identifikation schwer verständlicher oder suboptimal umgesetzter Softwareteile, was anhand einer mit Industriesoftware evaluierten Metrik für Funktionsbausteinsprache (eine graphische Programmiersprache, definiert in der Norm IEC 61131-3) gezeigt wird. Basierend auf diesen Grundlagen, wird ein Anwendungsbeispiel aus der Domäne der Intralogistik beschrieben, um mithilfe von Codeanalyse und unter Verwendung von Softwaremetriken den Transfer von historisch gewachsener Legacy Software hin zu modularer Software als Basis für autonome Systeme zu schaffen. Im Rahmen der Codeanalyse von Legacy Software können hierbei durch die Analyse von Modulschnittstellen und von direktem sowie indirektem Datenaustausch in der Software Potenziale aufgezeigt werden, um die Modularität der analysierten Software zu erhöhen und diese geplant wiederzuverwenden. Hierbei spielt auch die Betrachtung verschiedener Varianten der analysierten Steuerungssoftware eine große Rolle, da beispielsweise bekannte Varianten eines Bibliotheksmoduls soweit wie möglich im geplanten Wiederverwendungskonzept berücksichtig werden müssen. Der Beitrag schließt mit einer kurzen Zusammenfassung ab.