Kaum eine Pumpe gleicht der anderen. Das Bild zeigt Kreisepumpen in einem Wasserwerk. (Foto: KSB Aktiengesellschaft / CC BY-SA 3.0)

Pumpenentwicklung leicht gemacht: Informatiker optimieren Prozesse

Ohne sie läuft nichts: Pumpen versorgen uns mit Energie und Wasser und halten in aller Welt industrielle Prozesse am Laufen. Dahinter stecken komplexe hydro-mechatronische Systeme, bei deren Bau tausende verschiedene Parameter berücksichtigt werden müssen. Im Auftrag eines Pumpenherstellers haben hallesche Informatiker die Arbeitsabläufe bei der Pumpenentwicklung jetzt optimiert. Das Team um Prof. Dr. Wolf Zimmermann hat eine Programmiersprache entwickelt, die alle Prozesse in einem System zusammenführt und Konstruktionsfehler frühzeitig erkennen kann.

Mehr als 70.000 Pumpen entwickelt der Hersteller KSB jedes Jahr. Kaum eine gleicht der anderen. „Jede neue Pumpe muss heute sehr komplexe Anforderungen erfüllen. Sie muss zum Beispiel einen ganz bestimmten Druck ausüben und einen festgelegten Durchfluss erzeugen“, erklärt Prof. Dr. Wolf Zimmermann. „Insgesamt liegt die Zahl der Parameter, die zu berücksichtigen sind, im vier- bis fünfstelligen Bereich.“ Die aufwendige Herstellung lohnt sich dennoch, denn je besser die Pumpe bereits bei der Konstruktion ihrem künftigen Einsatzweck angepasst wird, desto effizienter und energiesparender arbeitet sie.

Pumpenentwicklung – ein unbekanntes Terrain für die halleschen Informatiker

Wolf Zimmermann (Foto: Markus Scholz)

Wolf Zimmermann (Foto: Markus Scholz)

Maschinenbauer, Elektrotechniker, Informatiker und Betriebswirtschaftler sind an der Pumpenentwicklung beteiligt. Ihre Arbeitsprozesse müssen eng aufeinander abgestimmt sein. „Entscheidet sich zum Beispiel der Maschinenbauer, bestimmte Parameter zu ändern, so wirkt sich das auch auf die Arbeit der anderen Gruppen aus“, so Zimmermann. Das sei angesichts der unterschiedlichen Dokumente und Formate eine Herausforderung: „Bislang wurden die Funktionsbeschreibungen zu einer Pumpe oft in Word- oder in Excel-Dateien angelegt und jeder hat mit seinen eigenen Dateien gearbeitet.“

Lassen sich diese Arbeitsabläufe in einem einheitlichen Modell darstellen und zusammenführen? Mit dieser Frage trat KSB 2011 an Wolf Zimmermann heran. Seine Arbeitsgruppe Software-Engineering und Programmiersprachen hatte mit Pumpen und deren Entwicklung bis dahin noch keine Erfahrungen gesammelt – mit Unternehmen, die unterschiedliche Prozesse in einer einheitlichen Sprache zusammenführen wollen, hingegen schon. „Sich in andere Fachgebiete einzuarbeiten ist immer wieder spannend und gehört zur praktischen Informatik dazu.“

Mit 400.000 Euro hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung das an der Universität Halle angesiedelte Projekt im Rahmen des Verbundvorhabens „Entwicklung effizienter elektronischer Systeme und Online-Diagnosefunktionen für Anlagen und Geräte“ (ELSY) von 2013 bis 2015 gefördert. Neben den Informatikern der Universität Halle waren die Hochschule Coburg, die KSB AG, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die BestSens AG sowie die Leikon GmbH daran beteiligt.

Ein Modell für alle Arbeitsgruppen

Die Arbeit begann mit intensiven Gesprächen zwischen den Hallensern und den Pumpenentwicklern von KSB in Frankenthal. „Das war für beide Seiten ein Schlüsselerlebnis. Wir haben Fragen gestellt, durch die auch die Ingenieure ihre Arbeitsabläufe neu reflektiert haben“, so Zimmermann. „Die Prozesse haben wir dann soweit abstrahiert, dass sie in einem Produktmodell dargestellt werden konnten“, sagt Christian Berg, der im Rahmen des Projekts an der Uni Halle promoviert.

„Anschließend konnten wir die Einzelschritte in ein einheitliches Modell übersetzen, das wir in die unterschiedlichen Entwicklungsumgebungen der Ingenieure integriert haben“, erklärt der Doktorand. Dadurch können die Entwickler die Pumpe nach wie vor in ihren gewohnten Programmen modellieren. „Die verschiedenen Arbeitsgruppen können auf demselben Modell arbeiten, ohne sich gegenseitig zu behindern“, sagt Berg.

Der Prototyp der Hallenser prüft, ob die unzähligen Anforderungen der verschiedenen Fachgruppen an das Modell  überhaupt zusammenpassen. Er meldet, wenn etwa die Änderung eines Parameters Probleme verursacht. Die ersten Pioniere nutzen das Programm jetzt bereits in der Praxis. „Als wir den Prototypen im Februar vorgestellt haben, war das Feedback  sehr positiv. Damit das Programm im großen Rahmen eingesetzt werden kann, gibt es aber noch einiges zu tun“, so Christian Berg. Corinna Bertz

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