In der industriellen Fertigung spielt Software eine immer wichtigere Rolle. Ronald Lange (46) hat mit seinen Erfindungen ermöglicht, dass Ingenieure die Vielzahl von Automatisierungswerkzeugen in einem übergreifenden Organisationssystem, dem TIA (Totally Integrated Automation) Portal, gleichzeitig nutzen und auf die Daten ohne Konvertierung zugreifen können. Mit der Industriesoftware TIA Portal hat Siemens 2010 eine neue Basis für Industrieautomatisierung geschaffen, die erstmals alle Automatisierungswerkzeuge in einer einheitlichen Entwicklungsumgebung zur Verfügung stellt.

Bisher war der Aufbau einer Systemarchitektur für komplexe Anlagen von der strengen Teilung der verschiedenen Aufgaben wie Steuerung, Bedienen und Beobachten oder Antriebstechnik bestimmt. Eine neue Generation von Softwarearchitekten hat einen ganz anderen Blick auf die Zukunft: Industriesoftware muss in ihrer Vorstellung so einfach miteinander zu einem Automatisierungssystem verbunden werden können, wie Legosteine zu einer neuen Miniaturwelt. Besonders in der Welt der Software gilt aber der Grundsatz, dass der Weg zur Einfachheit sehr komplex sein kann. Lange, der an der Universität Erlangen Informatik studierte, fing 1989 direkt nach seinem Abschluss bei Siemens Automation in Erlangen als Systementwickler an – er kennt die Welt der Automatisierungssoftware wie seine Westentasche.

Als junger Entwickler arbeitete er an der Weiterentwicklung des Siemens-Konzeptes der Totally Integrated Automation (TIA) mit, das das Zusammenspiel der verschiedenen Einzelkomponenten von Automatisierungsanlagen, Software-Werkzeugen und Services regelt – und zwar sowohl bei Planung und Aufbau von Industrieanlagen als auch später im Betrieb. „Die Software-Tools für die einzelnen Automatisierungsprogramme wurden immer komplexer und mussten mühsam in die Automatisierungsebenen integriert werden“, beschreibt Lange die Situation. Die Folge: Automatisierungstechnik und Industriesoftware wuchsen zwar immer enger zusammen, der Programmierungsaufwand wurde jedoch immer höher. Den Entwicklern bei Industrial Automation Systems wurde klar, dass nur ein ganz neuer Software-Rahmen dieses Problem lösen konnte. Die Arbeiten am TIA Portal als neue Generation des TIA-Organisationssystems begannen.

Hunderte von Software-Entwicklern auf drei Kontinenten arbeiteten über einige Jahre hinweg an diesem Projekt. Lange ist mit seinem Team für die System-Architektur zuständig. „Das war meine bisher größte berufliche Herausforderung“, sagt Lange. Zusammen mit seinem Team tüftelte er daran, die komplexe Struktur in handliche Bausteine zu zerlegen. „Wichtig ist eine klare Definition, was welche Software macht und wie die einzelnen Programme so geschichtet werden, dass das System beherrschbar bleibt“, erklärt er. Einerseits bietet das Portal die Grundlage für das Zusammenspiel der einzelnen Software-Werkzeuge, andererseits muss gewährleistet sein, dass ein einzelnes fehlerhaftes Programm nicht das ganze System lahmlegt. Auf einen einfachen Nenner gebracht, ermöglicht die Erfindung, die Lange für das TIA-Portal gemacht hat, dass alle Daten eines Automatisierungssystems in verschiedenen Software-Tools – beispielsweise Anwendungen für Design, Konfiguration oder Fehlerdiagnose – untereinander ausgetauscht, verarbeitet und wieder verwendet werden können.

Legt der Ingenieur bei der Projektierung einer neuen Anlage beispielsweise die Parameter für die Bedienung der Steuerung an, können diese auch für die Projektierung der Antriebssteuerung oder die Bedien- und Beobachtunsgeräte übernommen werden. Anders als in herkömmlichen Architekturen benutzen die Software-Anwendungen innerhalb des TIA-Portals die gleichen Bausteine für ihre jeweiligen Funktionen. Zusätzlich können die Datensätze als so genannte Bibliotheken abgelegt werden, aus denen sich die Ingenieure bei der Planung der Anlage je nach Bedarf bedienen. Für die Projektierung der Bedienung und Steuerung der Anlage wechseln die Ingenieure zwischen den Programmen hin und her, bewährte Einstellungen laden sie sich aus der Bibliothek hoch. Das spart viel Zeit, da Konvertierungen unnötig sind und komplexe Algorithmen für verschiedene Programme einfach implementiert werden können.

Die Struktur des TIA-Portals ermöglicht es, alle Produktionsprozesse auf allen Ebenen sowohl planen als auch betreiben zu können. Für die Konstruktion von automatisierten Industrieanlagen muss das TIA-Portal sehr komplexe Anwendungen ermöglichen. Später können beispielsweise Instandhalter, die nicht jeden Tag mit Software arbeiten, durch sehr anschauliche Darstellungen auf dem Bildschirm Probleme in der Produktion lösen.

Das TIA-Portal ist über Schnittstellen offen für externe Datensätze: „So können beispielsweise die Daten von Zulieferern in der Automobilindustrie für den weiteren Produktionsprozess übernommen werden“, erklärt Lange.

Für Lange und sein Team galt es aber nicht nur, die aktuellen Anforderungen optimal zu lösen, sondern gleichzeitig in die Zukunft zu blicken. „Das Portal ist so konstruiert, dass es in den nächsten zehn bis 15 Jahren für neue Anforderungen erweitert werden kann“, erklärt Lange. Er hat bereits 53 Erfindungen gemacht, die in 106 erteilten Einzelpatenten und 43 Schutzrechtsfamilien mündeten. Der Wert einer Erfindung hängt für den Systemarchitekten einzig davon ab, ob sie neue Produkte oder Verbesserungen bestehender Produkte ermöglicht: „Nur dann handelt es sich auch um eine innovative Technologie.“

Seine Freizeit gehört der Familie, seiner Frau und den drei Kindern im Schulalter. „Da bleibt höchstens noch ein bisschen Zeit für Sport und ab und zu Gitarre spielen“, sagt Lange.