Einsatz von.NET in der Automatisierungstechnik Die IndraWorks Engineeringsuite von Bosch Rexroth...

Einsatz von .NET in der Automatisierungstechnik

Die IndraWorks Engineeringsuite von Bosch Rexroth

Wolfgang HefnerSystem Architect

Microsoft Certified Solution Developer14.04.2005 Wuppertal

2© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, bei uns.

Engineering

IndraWorksTypisches Anwendungsszenario

Prozess

VisualisierungProjektierung

Bedienung

Versions-Verwaltung

Wartung

Diagnose


Feldebene

Maschinenebene

Fabrikebene

Werksebene

IndraWorksAnforderungen an die vertikale Integration

Betriebs-umgebung(IT people)

Maschinen-.umgebungt(plant people)

Kom

munikation

Datenintegration

Workflow

Managem

ent


Agenda

Das Unternehmen Bosch Rexroth undIndraWorks als Inbetriebnahme- und Diagnoseworkbench von Automatisierungslösungen

Frameworkbasierte Produktentwicklung

„.NET in Practice“

Entwicklungsprozess und Infrastruktur

...und jetzt ?

Achtung – ab hier wird’s technisch

Zum Abschluß ein Blick in die Glaskugel


Vorgehensmodell

IndraWorksVorgehensmodell

Inkrementale, iterativeEntwicklung

FrameworkbasierteProduktentwicklung

HochautomatisierteEntwicklungsumgebung


Frameworkbasierte ProduktentwicklungBisherige Ansätze

Ausgangsituation: Sammlung eigenständiger Werkzeuge (Anfang 1990er Jahre) Kein durchgängiges UI-Konzept Mehrfachentwicklung gleicher und ähnlicher Lösungen Kaum Benutzerführung im Engineering-Prozess

Erster Product Line Approach 1996 (Mannesmann Rexroth) Win32-basierte 4GL / ActiveX Gemeinsamer UI-Rahmen und Kommunikationsplattform

Zweiter Product Line Approach ab 2002 Zusammenführung der Produktlinien von Bosch Automation und

Mannesmann Rexroth Neues .NET-basiertes Framework Erweitertes Produktportfolio Neue strategische Ziele


Agenda





...und jetzt ?




Die Bosch Rexroth AG

Hundertprozentige Tochter der Robert Bosch GmbH

Zusammenschluss von Bosch Automationstechnik und Mannesmann Rexroth

Alle relevanten Technologien des Antreibens, Steuerns und Bewegens

Weltweite Präsenz

Für Industrie- und Fabrikautomation und mobile Anwendungen


Die Bosch Rexroth AG im Bosch Konzern

Gebrauchsgüter- und Gebäudetechnik

Industrietechnik

Bosch Rexroth AG

Robert Bosch GmbH

Kraftfahrzeug-technik


Rexroth Antriebs- und Steuerungstechnik

Film


Engineering Programmierung

Diagnose / Optimierung

Konfiguration

Parametrierung

Der Engineering-Prozess

Presale

Layout

Konfiguration

Stücklisten

Maschinenausführung

Bemessung

Fernwartung, Service, R&MAftersale

RexrothIndraWorks

RexrothTools

3rd partyTools

RexrothConnectivity

Services


Ethernet

Installierte Automatisierungstechnik

Beispiel: Zeitungsdruckmaschine

Abwickler Druckeinheit Querschneider

Maschinenstruktur

SteuerungQuerschneider

HMI Maschine

SteuerungDruckeinheit

Engineeringund Wartung

HMI Abwickler

SteuerungAbwickler


IntegrierteIntegrierteEngineering-SuiteEngineering-Suite

NavigationNavigation

ProgrammierungProgrammierung

ParametrierungParametrierung

WerkzeugeWerkzeuge

VirtuelleVirtuelle GeräteGeräte

SimulationSimulation

BedienungBedienung

VisualisierungVisualisierung

WartungWartung

Add-OnsAdd-Ons

IndraWorksIntegration von Engineering-Tools


IndraWorksInbetriebnahme- und Diagnoseworkbench


Frameworkbasierte Produktentwicklung Quality Attributes als Architekturtreiber

Verfügbarkeit Fehlererkennung Prävention

Modifizierbarkeit Isolieren von Änderungen

Performance Resourcenverbrauch Resourcenmanagement

Sicherheit Angriffe abwehren Angriffe erkennen

Testbarkeit Ein- und Ausgangsverhalten Interne Systemzustände und Abläufe

Benutzerfreundlichkeit Isoliertes UI (MVC, PAC) User Initiative vs. System Initiative


Frameworkbasierte ProduktentwicklungÜbersicht Framework

EngineeringTool

EngineeringTool

Basiskomponenten / Common Tools

Grafisches Framework

Projektdaten-verwaltung

Kommunikationsplattform

OEMTool


Frameworkbasierte ProduktentwicklungArchitekturschichten

1TechnologyLayer

ServiceLayer

Abstraction Layer

Domain Layer

System Layer

2

3

4

5

IndraWorksPlatform( ApplicationFramework )

Infrastructure

Application

EndanwenderOEM

OEMRexroth Entwickler


Frameworkbasierte Produktentwicklung Integration von Anwendungen ins Framework

Integration von Engineering-Tools (Anwendungen) in Form von „Packages“ Separat compilierbare Einheiten Funktional zusammengehörige Programmteile Inhalt eines Packages

- Core-Assemblies

- Satellite-Assemblies

- Configuration Files

- Data Files Framework definiert Infrastruktur zur Querkommunikation zwischen

Anwendungen Zentraler Servicemanager im Framework Anwendungen registrieren Services Andere Anwendungen nutzen Services

Integrationschnittstellen des Frameworks sind Plug-In Schnittstellen

-> Plug-in Architektur


Frameworkbasierte Produktentwicklung Plug - in Architektur

CommonTool

Plugin

Plugin

Application

Plugin

Plugin

Plugin

Plugin

Desktop

BasicComponents

Plugin

CommunicationProject Data

Service

Interface

ExtensionPoint

Consumer

Plugin


Frameworkbasierte Produktentwicklung Plug - in Architektur

Potenzial Anwendungen können Framework-Funktionalität erweitern Asynchrone Entwicklungszyklen bei Framework und Anwendungen

Jedoch Anwendungen können bestehende Frameworkfunktionalität

beeinträchtigen (Performance, Exceptions, Resourcen...) Framework muß zwei Schnittstellen anbieten

- Client API

- Plug-In API Framework und Anwendungen müssen die gleiche Technologie

nutzen Wichtige Merkmale von.NET („Mehrwert“ gegenüber Win32/COM)

Garbage Collection und sauberes Exception Handling Reflection Typsystem Side-by-side execution


Agenda





...und jetzt ?




„ .NET in Practice“.NET in der Automatisierung - Trend

Ver

wen

dung

sgra

d

heute 2 - 4 Jahre 3 - 6 Jahre

ActiveX (COM).NET

ActiveX (COM)in der

Automatisierung

.NET in derAutomatisierung


„ .NET in Practice“ Die Erwartungshaltung beim Umstieg auf .NET

WindowsSystemplattform

Win32 API

MFC

Komponenten-Technologie

OLE

COM/COM+

Entwicklungs-Umgebung

Visual C++

Visual Basic

InternetServerstrategie

IIS

ASP/ASP+

Tools

Visual BasicForms

C++MFC/ATL

JScript / VBScriptASP

RAD Composition

Inheritance Performance Type safety

HTML Procedures Concepts

Microsoft .NET

EnterpriseServices

VS.NETAssembly

TechnologieFramework

Library


„ .NET in Practice“ .NET als „nächste Evolutionsstufe“

MS-DOS

20001990 201020051995

Technologie

Win16

MS-DOS

Win32

MS-DOS

.NET

Win32

WinFX

.NET

Win32

? Technologie entwickelt sich schneller als Rexroth Produktzyklen

Integration bestehender Komponenten

Frage: Sollen existierende

Win32/COM-Anwendungen auf .NET migriert werden ?


„ .NET in Practice“ Einsatz von .NET Remoting und Webservices

Client Client

LocalServer

RemoteServer

.NET Remoting Performance Events State model

RemoteServer

Web Services Transactions Loose coupling Security

Processor Processor

Processor.Net Remoting

Web Services


„ .NET in Practice“Übersetzungsprozess

Entwicklung

de-deen-us

Deutsch oderEnglisch

Übersetzung-büro

AndereSprachen

RedaktionelleBearbeitung

Deutsch und Englisch

en-us

de-deSatellite Assemblies


„ .NET in Practice“ Migration nach .NET - Lessons learned

Existierende COM-Komponenten können 1:1 verwendet werden Schrittweise Migration bestehender Anwendungen .NET erhöht Entwicklungsgeschwindigkeit und Produktivität

z.B. Lines of Code z.B. Garbage Collection z.B. einheitliches Programmiermodell (keine „VB-Experten“ und

„C++ - Experten“) Wichtig ist:

Ein schlüssiges Migrationskonzept Entwicklertraining zur Realisierung / Umsetzung des Mehrwerts .NET-Kompatible Infrastruktur (WindowsXP, Visual Studio .NET)

Aber: Endanwender sind nur sehr indirekt betroffen Unmittelbare Vorteile „nur“

- für Entwickler

- im Entwicklungsprozeß .NET ist kein „Allheilmittel“


Agenda





...und jetzt ?




Product Line Development

Product Development

EntwicklungsprozessIndraWorks Product Line Schema

Product Line Definition

Domain Modelling

Product Line Analysis

Product Architecture

Infrastructure Architecture

Product Line Design

Asset Provisioning

Asset Packaging

Product Line ImplementationVariableAssets

SoftwareSchema

<< builds >> ExtensibleTools

Product Configuration

Product Development

Customized Tools

<< uses >>

SystemRequirements

<< builds >><< uses >>

Fixed Assets

Product


EntwicklungsprozessEvolutionary Delivery Life Cycle

PreliminaryRequirements

Analysis

SoftwareConcept

Design ofArchitecture /System Core

Deliverthe Version

Developa Version

EllicitFeedback

IncorporateFeedback

DeliverFinal Version

Architecture is „ in the middle of things“

Architecture is shaped by „architectural drivers“ functional requirements quality requirements business requirements


EntwicklungsprozessZweistufige Organisation der Entwicklung

Framework- entwicklung

Framework

EntwicklungProdukt B

Applikations-Komponenten

+ Produkt B

EntwicklungProdukt A

Applikations-komponenten

+ Produkt A


InfrastrukturIndraWorks Entwicklungsstandorte

USAChicago

IndiaBangalore

IrelandDublin

RussiaMoscow

BrazilSao Paulo

GermanyLohr

IndiaBombay

GermanyDresden

GermanyErbach

GermanyStuttgart

GermanySt. Georgen

Bosch Standorte

Zulieferer


InfrastrukturIndraWorks Development Repositories

Repository

Ein Primary Repository Zeitgesteuerte

Replikation mit anderen Standorten

Keine Standleitung erforderlich

Deliver Replicate Replicate Rebase


Agenda





...und jetzt ?




„Would you tell me, please, which way I ought to go from here?“, asked Alice.

„That depends a good deal on where you want to get to“, said the Cat.

„I don't much care where--“ said Alice

„Then it doesn't matter which way you go“, said the Cat.

„--so long as I get SOMEWHERE“, Alice added as an explanation.

„Oh, you're sure to do that“, said the Cat, „if you only walk

long enough“.

- Lewis Carroll, Alice's Adventures In Wonderland


Domain Frameworks

„Klassische“ Frameworks arbeiten horizontal (Layers) GUI Framework Data Management Framework Persistence Framework

Anwendungsentwicklung verläuft weitgehend vertikal Koppeln von Frameworks durch Anwendung Business Logik wird getrieben durch Anwendungen

Sehr hoher Aufwand bei der Integration (trotz gleicher Frameworks)

Potenzial: Domain-Frameworks („vertikale Frameworks“) Platform based Abstraction Domain Specific Languages Business-Prozess getrieben durch Frameworks Aspektorientierung

-> Software Factories


Domain FrameworksPlatform Based Abstraction

High LevelKonzepte

Prozess

Framework

Tools Produkt

Geschäfts-modell

Anforderungen: Unterstützung von

Domänenmodellen Gemeinsamkeiten Berücksichtigung

von Variabilitäten

FrameworkLibrary

Anwendung Anwendung

ruft ruft

Framework Features: Domänen-

Metamodel Patterns Extension Points


Domain FrameworksDomain Specific Languages

Software Factory Schemas Domain Specific Languages

OEM

Software Factory Schemas Domain Specific Languages


Domain Frameworks Frameworksgetriebener Prozess beim OEM

EntwicklungMaschine A

KomponentenMaschine A

+ Maschine A

Rexroth

IndraWorks

EntwicklungMaschine B

KomponentenMaschine B

+ Maschine B


Domain Frameworks Software Factories als „Produkt“

Ähnliche Entwicklungsprozesse bei Rexroth und OEM Software Product Line Approach bei Rexroth und OEM

IndraWorks Services und Komponenten

DSL für Automatisierungs-lösungen

Templates für Entwicklungsprozesse

Deliverables: OEM


„Would you tell me, please,

Heute: Proprietäre Kommunikationsprotokolle Notwendigkeit von Konvertern Kontinuierliche Adaption von

Komponenten Kontinuierliche Adaption von

Technologien

Feldbus-Protokolle

Rexroth Protokolle

DCOMHTTP

Steuerung

HMIHMI

Service

ControlCenter


Heute: Proprietäre Kommunikationsprotokolle Notwendigkeit von Konvertern Kontinuierliche Adaption von

Komponenten Kontinuierliche Adaption von

Technologien

„Would you tell me, please, which way I ought to go from here?“

„Automatisierung.NET“ Einheitliches Kommunikations-

protokoll und WebServices Durchgängige vertikale Integration

Software Factories DSLs Aspektorientierung

Feldbus-Protokolle

HTTP

Steuerung

HMI

Service

ControlCenter

HMI

UDDIServer


Zusammenfassung

Die Automatisierungsindustrie befindet sich im ActiveX-Zeitalter Einfluß „neuer“ Konzepte aus der Unternehmens-IT

Der Einsatz von .NET erhöht spürbar die Produktivität In .NET 1.0/1.1 bisher keine revolutionären konzeptionellen

Neuerungen

Frameworkbasierte Entwicklung, Iterativer Entwicklungsprozess und hochintegrierte Umgebung sind die Grundpfeiler einer erfolgreichen Enterprise-Lösung

Software Factories, Domain Specific Languages (und Aspektorientierung) bieten die Möglichkeit eines Quantensprungs in Produktivität und Durchgängigkeit


Vielen Dank !

Wolfgang HefnerPhone +49 (0) 93 52/40-44 74mailto:[email protected]

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