Neues CD Labor an der JKU: Software-Variantenvielfalt von Automatisierungssystemen erfolgreich managen

Wer Stahlwerke baut oder modernisiert, erkennt schnell: Maschinen sind wie Menschen. Irgendwie gleich und doch individuell verschieden.

CDG-Präsident Martin Gerzabek, JKU Vizerektorin für Forschung Alberta Bonanni, Peter Juza (Leiter Elektrik & Automation von Primetals Technologies), Landesrat Markus Achleitner, Prof. Alois Zoitl, Prof. Rick Rabiser (die beiden Leiter des neuen CD-Labors)
CDG-Präsident Martin Gerzabek, JKU Vizerektorin für Forschung Alberta Bonanni, Peter Juza (Leiter Elektrik & Automation von Primetals Technologies), Landesrat Markus Achleitner, Prof. Alois Zoitl, Prof. Rick Rabiser (die beiden Leiter des neuen CD-Labors)

Und natürlich unterschiedlich alt. Und das gilt auch für die Software, welche die Maschinen steuert und automatisiert. Wie beherrscht man aber eine Vielzahl von Varianten von Maschinen und Software in einer digitalisierten und globalisierten Welt? Das wird nun gemeinsam mit dem Branchen-Schwergewicht Primetals Technologies in einem Christian Doppler Labor am Linz Institute of Technology der Johannes Kepler Universität Linz erforscht.

Gefördert vom Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW) betreiben Christian Doppler Labors anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf höchstem Niveau, indem hervorragende Wissenschaftler*innen mit innovativen Unternehmen kooperieren. Das Christian Doppler Labor VaSiCS (Mastering Variability in Software-Intensive Cyber-Physical Production Systems) läuft bis 2028 und ist mit 2,37 Mio. Euro dotiert.

„Digitalisierung ist der Schlüssel für Wertschöpfung und Arbeit der Zukunft. Industrie-anlagen, Maschinen und Software müssen beständig weiterentwickelt werden, und unsere Industrie braucht Methoden, das möglichst automatisiert zu tun. In diesem neuen CD-Labor werden Wissenschaft und Wirtschaft gemeinsam an genau solchen Methoden arbeiten, Kapazitäten für Innovationen frei machen und den Wirtschafts- und Innovationsstandort Österreich stärken“, so Wirtschafts- und Digitalisierungsministerin Margarete Schramböck.

BMDW fördert Spitzenforschung
Jedes Jahr wickelt Primetals Technologies mehr als 100 Anlagenbauprojekte global ab. Dabei handelt es sich nicht nur um neue Anlagen sondern auch insbesondere um die Modernisierungen bestehender Anlagen. Für diese Vielzahl an Anlagen kann die Steuerungs- und Automatisierungssoftware natürlich nicht jedes Mal komplett neu entwickelt werden. Vielmehr braucht es Methoden und Ansätze, die es erlauben, Softwarekomponenten wiederzuverwenden und rasch an die Erfordernisse der einzelnen Anlagen anzupassen. Genau hier setzt Primetals Technologies auf die Expertise der JKU.

„Stahlerzeugung ist ein Vorgang der Superlative. Vom Hochofen über den Strangguss bis zu Walzwerken arbeiten hochkomplexe Machinen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an verschiedensten Metallprodukten. In den Anlagen bzw. diversen Prozessstufen herrschen Temperaturen bis zu 1.600 Grad Celsius.

Von Primetals Technologies an die Anforderungen ihrer Kunden perfekt angepasste Software automatisiert Produktionsprozesse und steuert die Maschinen.“, erklärt einer der zwei Laborleiter, Prof. Rick Rabiser. Der Experte für Software Engineering steuert das Know-how im Bereich Variantenmanagement bei. „Ziel ist es, den Grad der Wiederverwendung bei der Entwicklung von Steuerungs- und Automatisierungssoftware zu erhöhen und die Software-Variantenvielfalt erfolgreich zu managen“, so der JKUler. Eine spezielle Herausforderung dabei: Stahlwerke haben einen sehr langen mechanischen Lebenszyklus von bis zu 30 Jahren und mehr.

Aber im CD-Labor VaSiCS passiert noch mehr. Prof. Alois Zoitl, der zweite Laborleiter, bringt langjährige Expertise im Bereich Entwicklungswerkzeuge für Steuerungssoftware für Cyber-physikalische Produktionssysteme ein. Physische Komponenten und Softwarekomponenten sind in solchen Systemen, wie eben Maschinen in Stahlwerken, eng miteinander vernetzt und interagieren miteinander. Hardware und Software müssen perfekt harmonieren. Dies muss in Entwicklungswerkzeugen berücksichtigt werden.

„Im Endeffekt wollen wir mit unserer Forschung Primetals Technologies Methoden und Werkzeuge in die Hand geben, welche sie bei der Entwicklung von Steuerungs- und Automatisierungssoftware besser unterstützen – unabhängig von Alter oder Art der vorliegenden Anlagen“, resümiert Zoitl.

Fortschritt als Wohlstands-Garant
„Christian Doppler Laboratorien sind ein gutes Beispiel, wofür die JKU das Linz Institute of Technology gegründet hat“, sagt JKU Rektor Meinhard Lukas. „Enge Zusammenarbeit mit Unternehmen, Kombination aus Theorie und Praxis und die fachübergreifende Synergie von Know-how sind nicht nur die Stärke unserer Universität, sondern auch die beste und einzige Chance für uns, am Weltmarkt zu bestehen. Wir werden Billiglöhne nicht unterbieten können, aber wir können uns mit Initativen wie dieser als Innovationstreiber international vorne etablieren.“

Kooperation mit Wirtschaft
Umgesetzt wird das Projekt mit dem Industriepartner Primetals Technologies, der seinen Kunden in der Eisen- und Stahlindustrie moderne, individuell angepasste Anlagenausrüstung und Services bietet.

„Ich freue mich, dass im Rahmen dieses CD-Labors der Bereich der Basisautomation in der Stahlerzeugung wissenschaftlich und industriell weiterentwickelt wird. Schwerpunktthemen werden unter anderem die Engineeringmethoden, die Softwarestrukturen und die Aktualisierbarkeit der Systeme sein. Die Ergebnisse dieses Kooperationsprojekts werden einerseits die Zukunftssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit unseres Standorts in Linz verbessern. Stahlproduzenten werden andererseits die Qualität, Produktivität und Flexibilität mit noch besseren Automatisierungs- und Steuerungslösungen steigern können,“ kommentiert Peter Juza, Leiter Elektrik & Automation von Primetals Technologies am Standort in Linz.

In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschaftler*innen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. CD Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW).

NEWS 09.06.2021

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