Definition und Zweck:
Modularisierung (oder Modularer Aufbau) ist ein grundlegendes Prinzip in der Softwareentwicklung, im Maschinenbau und in der Automatisierungstechnik, das darin besteht, ein komplexes System in kleinere, unabhängige und überschaubare Einheiten (Module) zu zerlegen. Jedes Modul ist für eine spezifische Funktion oder einen Teilbereich des Gesamtsystems zuständig.
Das Hauptziel der Modularisierung ist es, die Komplexität zu reduzieren, die Wartbarkeit zu verbessern, die Wiederverwendbarkeit zu fördern und die Flexibilität bei der Entwicklung, Implementierung und Anpassung von Systemen zu erhöhen.
Relevanz in der Automatisierungstechnik:
Modularisierung ist in allen Bereichen der Automatisierung von entscheidender Bedeutung:
- SPS-Programmierung: SPS-Programme werden in logische Bausteine (Funktionen, Funktionsbausteine, Organisationsbausteine) zerlegt. Jeder Baustein ist für eine spezifische Aufgabe zuständig (z.B. Motorsteuerung, Sensorverarbeitung, Regelkreis). Dies ist das Prinzip der strukturierten Programmierung.
- Hardware-Aufbau: SPSen, I/O-Systeme und Antriebe bestehen aus modularen Baugruppen (z.B. CPU-Module, I/O-Karten, Leistungsteile von Umrichtern), die beliebig kombiniert werden können.
- Maschinenbau: Maschinen werden aus modularen Stationen oder Segmenten aufgebaut, die unabhängig voneinander entwickelt, gefertigt und bei Bedarf kombiniert werden können.
- Softwaresysteme: Moderne HMI/SCADA-Systeme oder MES-Lösungen sind modular aufgebaut, was die Anpassung an Kundenbedürfnisse vereinfacht.
- Kommunikation: Feldbusse und Industrial Ethernet unterstützen modulare Architekturen.
Vorteile der Modularisierung:
- Reduzierung der Komplexität: Kleinere Einheiten sind leichter zu verstehen, zu entwickeln und zu testen.
- Wiederverwendbarkeit: Einmal entwickelte und getestete Module können in verschiedenen Projekten oder mehrfach im selben Projekt verwendet werden.
- Wartbarkeit: Fehler sind leichter zu lokalisieren und zu beheben, da sie oft auf ein Modul begrenzt sind. Änderungen an einem Modul beeinflussen andere Module weniger.
- Parallelisierung der Entwicklung: Verschiedene Teams oder Personen können gleichzeitig an unterschiedlichen Modulen arbeiten.
- Flexibilität: Einfaches Hinzufügen, Entfernen oder Austauschen von Funktionen oder Hardware.
- Qualitätssicherung: Getestete Module erhöhen die Gesamtqualität.
Das Konzept der Modularisierung ist ein Kernprinzip der Industrie 4.0 und der Smart Factory, da es die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der Produktion erheblich steigert (z.B. durch Module Type Package – MTP).
→ Siehe auch: Baustein, Funktionsbaustein (FB), SPS-Programmierung, I/O-Module, Industrie 4.0, MTP (Module Type Package)
