Teamwork makes the dream work - Die Entwicklung der zukunftsorientierten Engineering Software.

Teamwork makes the dream work - Die Entwicklung der zukunftsorientierten Engineering Software. (Bild: Phoenix Contact)

Eine traditionelle monolithische Software-Architektur ist meistens als ein einziges großes System konzipiert und basiert auf genau einem Quellcode. Als eigenständige Software entworfen, wird sie im Ganzen bereitgestellt. Die Komponenten des Programms sind dabei miteinander verbunden und voneinander abhängig; dies bedeutet, dass bei Änderungen von Details die ganze Architektur bearbeitet werden muss. Enthält eine einzelne Funktion oder Komponente des Monolithen einen Fehler, so hat dies einen negativen Effekt auf die gesamte Anwendung. Weiterhin sind Programme mit einer solchen Architektur in aller Regel an bestimmte Hardware und Betriebssysteme gebunden, was in immer volatiler werdenden Märkten weitere Einschränkungen bedeutet.

Aber monolithische Architekturen haben auch Vorteile: In der Regel haben sie eine bessere Performance und können leichter getestet und debugged werden, da sie mit weniger Elementen und weniger Variablen betrieben werden. Für Anwendungen, die einzelne kompakte Geschäftsprozesse abbilden, ist die monolithische Softwarearchitektur immer noch eine gute Lösung. Jedoch stößt sie an Grenzen, wenn mehrere verschiedene Funktionsprozesse mit unterschiedlichen technologischen Anforderungen in einer Anwendung zusammengefasst werden sollen.

Dazu kommen noch die immer kürzeren Produktlebenszyklen, individuelle Kundenwünsche sowie technologische Entwicklungen, die zu einem Bedarf an erheblicher Reaktionsfähigkeit und Flexibilität führen.

Im Zeitalter der Digitalisierung müssen Softwarelösungen und die IT-Landschaft auf neue Anforderungen vorbereitet werden.
Im Zeitalter der Digitalisierung müssen Softwarelösungen und die IT-Landschaft auf neue Anforderungen vorbereitet werden. (Bild: Phoenix Contact)

Auf die Schnelle

Das Wesentliche in 20 Sek.

● Themen wie Globalisierung, Digitalisierung, Industrie 4.0 und Always Availability erschweren neue Softwareentwicklungen.

● Lösung: Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bieten sich modulare Softwarestrukturen wie SOA (Service Orientierte Architektur) und Microservices an.

● Diese ermöglicht eine parallele Entwicklung von Services durch verschiedene Entwicklungsteams.

● Die optionale Nutzung verteilter Anwendungen über das Internet.

Idealerweise modular

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bieten sich modulare Softwarestrukturen wie SOA (Service Orientierte Architektur) und Microservices an. Idealerweise orientiert sich eine modulare serviceorientierte Architektur an Funktionsprozessen, deren einzelne Abstraktionsebenen als Basis für konkrete Serviceimplementierungen dienen. Die einzelnen Funktionsprozesse werden als einzelne Module mit der am besten geeigneten Technologie entwickelt und können teilweise auch autark eingesetzt werden.

In den serviceorientierten Softwarestrukturen wird über Service-Schnittstellen definiert, wie zwei unabhängige Instanzen oder Anwendungen miteinander interagieren. Dabei führt eine Instanz eine Arbeitsleistung im Auftrag einer anderen Instanz aus. Diese Service-Schnittstellen bieten eine lose Kopplung, was bedeutet, dass sie mit wenig oder gar keinem Wissen darüber, wie die Funktionsintegration darunter implementiert ist, aufgerufen werden können.

Die wichtigsten Vorteile einer modularen Softwarearchitektur sind insbesondere die Wiederverwendung von Services, eine mögliche parallele Entwicklung von Services durch verschiedene Entwicklungsteams und eine höhere Flexibilität, wenn also sich einzelne Funktionsprozesse ändern, kann die Software leichter angepasst oder ergänzt werden. Dazu kommt die optionale Nutzung verteilter Anwendungen über das Internet, eine langfristige Kostensenkung bei der Anpassung der Systeme und die vereinfachte Zusammenarbeit über Unternehmensgrenzen hinaus.

Grafik Flexibilität
Flexibilität, Kosteneffizienz und Skalierbarkeit sind nur drei von vielen Gründen für hybride Multi-Cloud-Architekturen. (Bild: Phoenix Contact)

Von monolithischer zu modularer Softwarestruktur

Die Planungssoftware Project Complete Planning (ehemals Clip Project Planning) von Phoenix Contact ist als monolithische Software aufgebaut und wird von mehreren zehntausend Kunden weltweit eingesetzt. Aber auch hier haben die oben beschriebenen Nachteile monolithischer Strukturen die Weiterentwicklung der Anwendung gehemmt.

Mit der neuen Planungssoftware Clipx Engineer stellt man sich diesen neuen Anforderungen und hebt die Architektur der Software auf eine neue Stufe, da die Software auf einer modularen Softwarestruktur und auf eine neue Technologie aufsetzt. Durch die modulare Softwarestruktur können einzelne Funktionsprozesse als einzelne Module parallel und durch verschiedene Entwicklungsteams entwickelt und anschließend in die Software eingebunden werden.

Ein Modul ist hier besonders hervorzuheben: das Funktionale Engineering. Funktionales Engineering ermöglicht dem Anwender, durch die Eingabe von wenigen Parametern eine Teillösung für sein Projekt zu bekommen. Wird beispielsweise eine Stromversorgung für eine Maschine benötigt, so unterstützt das Funktionale Engineering bei der Auswahl der richtigen Artikel - nach Eingabe der Anzahl der benötigten Stromkreise, der maximalen Stromstärke pro Stromkreis und Art der Absicherung erstellt das Funktionale Engineering eine Artikelkombination, die die geforderte Funktion abdeckt. Anschließend muss der Anwender die einzelnen Artikel nur noch auf eine oder mehrere Tragschienen in seinem Projekt platzieren.

Zusätzlich werden auch die von Phoenix Contact zur Verfügung stehenden Online-Konfiguratoren, wie zum Beispiel der Ptfix-, Caparoc- und weitere Konfiguratoren angebunden. Hierdurch kann der Anwender zusätzlich zu den Standardartikeln auch nach Kundenwunsch konfigurierte Artikel verwenden. Durch die umfangreichen Funktionen, wie der virtuellen Bestückung von Montageplatten und Tragschienen, den implementierten Funktionsmodulen wie beispielsweise dem Funktionalen Engineering und den eingebundenen Konfiguratoren wird die Software zu der Projektierungsplattform, mit der alle schaltschrankrelevanten Komponenten von Phoenix Contact verarbeitet werden können.

 Bei modulare Softwarelösung wird WYSIWYG (What You See Is What You Get) großgeschrieben.
Bei modulare Softwarelösung wird WYSIWYG (What You See Is What You Get) großgeschrieben. (Bild: Phoenix Contact)

Kurz erklärt: Monolithische Software-Architektur

Eine monolithische Softwarestruktur folgt nicht dem Ansatz einer expliziten Gliederung in Teilsysteme oder Komponenten. So sind diese Systeme häufig stark gebunden an Ressourcen wie Hardware, bestimmte Datenformate und proprietäre Schnittstellen. Einen Gegensatz zu den streng gekoppelten monolithischen Architekturen bilden Client-Server-Architekturen oder allgemein verteilte Systeme. Ältere Mainframe-Programme oder auch viele DOS- und Windows 3.x-Anwendungen basieren häufig auf monolithischen Software-Architekturen.

Software-Architekturen unterliegen allgemein einer großen Freiheit hinsichtlich ihrer Gestaltung. Dies hat gerade in früheren Zeiten zu Software-Systemen geführt, die in der Regel nicht in Teilsysteme gegliedert oder auf Basis einzelner, zusammenwirkender Komponenten erstellt wurden. Diese monolithischen Strukturen sind noch heute bei entsprechend älteren Systemen vorzufinden und können mit einer Reihe von Nachteilen behaftet sein: So sind Software-Systeme weder wartbar noch erweiterbar, da die Teile dieses Systems nur mit erheblichem Aufwand modifiziert und an neue Bedingungen angepasst werden können. Software-Systeme sind ab einer bestimmten Größe aufgrund der mangelnden Modularisierung nicht mehr beherrschbar, es kommt bei Modifikation zu nicht vorhersehbaren Nebeneffekten. Teile des Software-Systems können nicht wiederverwendet werden. Aufgrund der starren Kopplung von Teilen der Software können diese nicht nebenläufig beispielsweise zur Lastverteilung auf verteilten Systemen laufen.

Verfügbar auf unterschiedlichen Plattformen

Ein weiterer Vorteil von Clipx Engineer ist die Verfügbarkeit auf unterschiedlichen Plattformen, nämlich als Cloud-, Desktop- und On-Premise-Version. Dabei kann jeder Anwender frei entscheiden, welche Installationsart er verwenden möchte, denn jede hat ihre Vorteile. So entfallen bei der Cloud-Version die Aufwände für Installation sowie Updates - der Nutzer kann von jedem Rechner mit Internetzugang zugreifen und arbeitet immer mit der aktuellen Version. Die Desktop-Version wird auf einem lokalen Rechner installiert und kann unabhängig vom Internetzugang verwendet werden. Die On-Premise Version wird einmal im eigenen Netzwerk eines Unternehmens installiert und von dort auf die Arbeitsplätze verteilt. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile von zentraler Wartung und Minimierung der Schnittstellen ins Internet – was unter Security-Aspekten gewünscht sein kann – miteinander verbinden.

Ein weiterer Pluspunkt ist die Projektverwaltung. Der Anwender kann die Projekte wahlweise lokal auf dem Rechner, in einem lokalen Netzwerk sowie in der Proficloud speichern. Das Speichern in der Proficloud ermöglicht einen weltweiten Zugriff auf die Projekte. Durch die Zugriffs- und Rechteverwaltung können Lese- oder Editier-Rechte für die Projekte mit Partnern geteilt werden. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, Projekte über die Zusendung eines entsprechenden Links temporär mit Partnern zu teilen.

Durch die gewählte modulare Softwarestruktur und die zukunftsorientierte Technologie ist Clipx Engineer die Antwort auf die aktuellen Anforderungen des schnell wachsenden und flexiblen Marktes rund um den Schaltschrankbau. Der Nutzer kann sowohl mit Standardartikeln als auch individuell konfigurierten Schaltschrankkomponenten seine optimale Lösung aufbauen.

Autor

Peter Isaak,

Senior Project Manager Planning & Engineering, Business Unit Industrial Cabinet Solutions,

Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

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