Mit Dotnet-Technologie zu höherer Verfügbarkeit

Gabi Visintin ist Journalistin in Tübingen

Kegelzahnräder – ob im Automobil, Schiff oder Flugzeug – gehen oft auf das Werk der Klingelnberg-Gruppe zurück. In Hückeswagen im Bergischen Land und in Ettlingen bei Karlsruhe werden die Schleifmaschinen dafür entwickelt und hergestellt. Dieses Frühjahr überraschte der Zahnrad-Experte seine Kunden mit einer neuen Schleifmaschinen-Generation.

„Unser Ziel war es, nicht allein den Maschinen-Output zu verbessern, sondern auch die Bedieneinheit“, erklärt Amadeus Lopatta, Software-Leiter bei Klingelnberg im badischen Ettlingen. Bis zu 32 Knopfdrücke waren bisher notwendig, um sich durch die Menüs zu einer bestimmten Einstellung zu klicken. Das sollte anders werden: Dem Software-Team schwebte eine einfache und flexible Benutzerschnittstelle vor. Da Klingelnberg-Maschinen auf der ganzen Welt vertrieben werden, sollte darüber hinaus auch die Wahl der Sprachen ein Kinderspiel sein. Auf die globale Service-Herausforderung hatte das Ettlinger Unternehmen bereits hardwareseitig reagiert. Um in den Genuss des weltweiten Service zu gelangen, wurden die Steuerungskomponenten – von der SPS- über die CNC-Ebene bis zur Steuerung und dem Industrie-PC – von der Nürnberger Siemens AG bezogen. Weiteres Potenzial für das Optimieren des Überwachungs- und Service-Prozesses erkannten die Zahnradspezialisten in der Software. „Mit der Leistungskraft heutiger Industrie-PC lässt sich viel mehr realisieren, als nur die Bedienoberfläche ergonomisch zu visualisieren“, erklärt Lopatta und führt aus: „Wenn die Daten, die während des Schleifprozesses in der Maschine anfallen, gesammelt, analysiert und bewertet werden, können frühzeitig Fehlentwicklungen erkannt und Stillstandszeiten vermieden werden.“

Doch zuerst ging es in Ettlingen darum, auf die Benutzeroberfläche des Industrie-PC, auf dem die Sinumerik-Steuerung läuft, eine eigene firmenspezifische Bedienungsoberfläche aufzusetzen. Deshalb hieß die Grundsatzfrage: „Welche Abläufe müssen beschrieben werden und wie können sie auf der Bedienoberfläche abgebildet und mit den entsprechenden Steuerkomponenten verknüpft werden?“ Eine Lösung fand sich bei der Xcc Software AG aus Karlsruhe. Das Unternehmen schlug als Entwicklungsplattform die objektorientierte Dotnet-Technologie von Microsoft vor. Dies fand bei Amadeus Lopatta um so größere Anerkennung, da es bis zu diesem Zeitpunkt noch kein vollständiges Lastenheft gab. Denn es war klar: Die bisher benutzte Visual C++ -Entwicklungsumgebung stellte nur eine veraltete und fehleranfällige Möglichkeit zum grafischen Programmieren bereit. „Dagegen bringt die Dotnet-Technologie mehrere Trümpfe ins Spiel“, erklärt Werner Zipf, Projektleiter bei Xcc: Das Dotnet-Framework wie auch das Visual Studio Dotnet sorgen für frühe erste Ergebnisse, da vom Prinzipiellen, etwa einem erarbeiteten Standard-Dialog, alle anderen Themen abgeleitet werden können. Das macht die Lösung jederzeit um weitere Funktionen erweiterbar. Für Klingelnberg musste die neue Technologie auch leicht integrierbar sein. Schließlich galt es beim Umsetzen der neuen Bedieneinheit die verschiedensten Schnittstellen – etwa zur Ablaufsteuerung oder zur Siemens-Benutzeroberfläche – zu bedienen und gleichzeitig die algorithmischen Verfahren der Schleifprogramm-Module einzubinden. Auch die Mehrsprachigkeit war ein Pluspunkt. Werner Zipf: „Die wichtigste Frage lautete deshalb für uns: Wie sieht die Grundstruktur eines Bedien-Dialogs aus?“ Dabei konnten sich die Xcc-Entwickler an Überlegungen des Klingelnberg-Teams orientieren. Analog der Ablauflogik hatte es eine Bedienphilosophie aufgestellt, die drei verschiedene Benutzerrollen definiert:

Auf dieser Grundlage und den inhaltlichen Vorgaben entwarf das Xcc-Team die Software-Struktur eines Standard-Dialogs – IT-technisch als Framework bezeichnet –, aus dem sich alle anderen Mensch-Maschinen-Dialoge der Applikation ableiten lassen. An einer ersten generierten Version konnte das Entwicklungsteam studieren, ob die Erwartungen erfüllt wurden. Beim kritischen Prüfen des Prototypen achteten die Projektteilnehmer besonders auf die Kommunikationsstruktur. Zipf: „Bei einer Bedieneinheit kommt es vor allem auf die Schnittstellen an. Sichere, eingebundene Module erzeugen die Schleifprogramme, in denen das Know-how des Zahnrad-Spezialisten vorliegt. Das war für den Klingelnberg-Projektleiter von enormer Bedeutung.“ Der Datenaustausch zwischen der alten Programmierumgebung C++ und Dotnet-Modulen war deshalb ein Muss. Gelöst wird die Verknüpfung über so genannte Wrapper-Klassen, welche die vorhandenen COM-Module aus C++ gegenüber der Dotnet-Umgebung kapseln und funktional verfügbar machen.

Während Xcc die technischen Fragen hinter der Bedienoberfläche löste und rund 60 Dialoge in Programme umsetzte, hatte der Xcc-Projektleiter zusätzlich noch eine Koordinations-Aufgabe übernommen: Für die 32 Softkeys, die in der neuen Bedienoberfläche mit wechselnder dialogabhängiger Bedeutung zur Verfügung stehen, sollten möglichst intuitive und international verständliche Symbole erarbeitet werden. Mittels eines Konvertierungstools ließen sich die selbst redenden Symbole in die Lösung integrieren.

Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Heute braucht ein Bediener nicht mehr 32 Mal die Tasten zu drücken, sondern nur noch 6 Klicks, um zum gewünschten Eingabewert zu gelangen. Aber hier fängt die Raffinesse der neuen Benutzerschnittstelle erst an: Eine farbliche Unterlegung der Soft-Keys zeigt, an welcher Stelle sich der Arbeitsablauf befindet und welches der nächste logische Schritt ist. „Dem Bediener wird zu jedem Zeitpunkt ein arbeitsbezogener Zwangsablauf auf dem Bildschirm vorgeschlagen, der an jede anstehende Aufgabe erinnert. So werden Fehlermöglichkeiten auf einfache Weise ausgeschlossen“, wie der Klingelnberg-Projektleiter hervorhebt. Ganz flexibel passt sich das Bedienungsfeld der jeweiligen Landessprache an, auch werden Zentimeter in Inch umgerechnet oder umgekehrt. Die Personalisierung durch frei wählbare Benutzereinstellungen erleichtert die Handhabung ebenfalls.

Das Sahnehäubchen stellt die Fähigkeit der neuen Anlage dar, ihren Zustand selbst zu analysieren und aufgrund von erfahrungsbasierten Grenzwerten Hinweise zu geben, wo sich Probleme anbahnen – wo etwa ein abgenutzter Schleif-Diamant auftritt oder andere Verschleißerscheinungen. Lopatta betont: „Mit diesen Funktionen können wir die Verfügbarkeit der Maschine nochmals erhöhen.“

Dotnet hat die Zuverlässigkeit der Maschinen erhöht

Per Knopfdruck erhält der Service seine Landessprache

Das Maschinenbauunternehmen Klingelnberg GmbH mit Sitz in Hückeswagen stellt in den Produktionsstandorten Hückeswagen im Bergischen Land sowie in Ettlingen bei Karlsruhe und im Schweizer Standort Zürich Schleifmaschinen und Fräsmaschinen sowie Läpp- und Testmaschinen für Kegelzahnräder aller Art her. Zudem offeriert der Zahnrad-Spezialist auch die zugehörigen Messanlagen für Kegelzahnräder. Mit 800 Mitarbeitern erwirtschaftet das Unternehmen einen Jahresumsatz von rund 120 Mio. Euro. Vertriebsniederlassungen und Service-Stützpunkte der Klingelnberg-Gruppe sitzen in den USA, Mexico, Italien, Frankreich, Spanien, Belgien und Japan. Neun Software-Ingenieure, davon drei in Ettlingen, sind für die IT-Technik der Maschinen zuständig.