Software-Qualitätssicherung im Maschinen- und Anlagenbau: automatisierte Bewertung der technischen Qualität von SPS-Code

Zusammenfassung

In der klassischen Softwareentwicklung ist die institutionalisierte Qualitätssicherung bereits seit Jahrzehnten etabliert. Systematisches Testen mit möglichst hoher Abdeckung, Continuous Integration and Delivery (CI/CD) – also das periodische Zusammenführen von SW-Bausteinen zu Anwendungen, verknüpft mit einem automatisierten Release-Management – sind heute Standard. Unter dem Buzzword DevOps hat sich die Weiterentwicklung der (teil-)automatisierten SW-Wertschöpfungskette auch auf die Optimierung der Zusammenarbeit zwischen Entwicklern, den Fachbereichen und dem IT-Infrastrukturbereich ausgedehnt.

Auch im Bereich des Engineering von Steuerungs-Software hat sich mit etwas Verzögerung sehr viel bewegt. Die verwendeten Programmiersprachen sind zwar stabil geblieben, aber mittlerweile sind die Entwicklung mithilfe von Anlagen- und/oder Prozess-Simulation oder die virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen gängige Praxis. Und auch CI/CD halten immer mehr Einzug ins Engineering von Maschinen und Anlagen.

Ein wesentlicher Aspekt der Qualitätssicherung in den Prozessen von CI/CD ist die automatisierte Beurteilung der technischen Qualität des Codes und dessen Konformität zu Standards oder individuellen Programmierrichtlinien. Diese kann schon früh in den von den Programmierern verwendeten Entwicklungswerkzeugen ansetzen, aber auch ergänzend beim automatisierten Zusammenbau von Anwendungen in der Build- und Delivery-Phase eines Projekts.

In diesem Artikel beschreiben wir das Umfeld und den Einsatz dieser Systeme im Engineering und stellen ausgesuchte Werkzeuge zur Ergänzung und speziellen Unterstützung für automatisierte Qualitätsanalysen von SPS-Software vor. Mit technischen Einblicken und Erfahrungen, speziell bezüglich der notwendigen Art der Analysen und welche Fragestellungen in der Praxis entstehen, wollen wir die Relevanz dieser Methoden und Werkzeuge im Engineering von Maschinen und Anlagen zeigen.

Abstract

In classical software development, institutionalized quality assurance has been established for decades. Systematic testing with the highest possible coverage, continuous integration, and continuous delivery (CI/CD) – i.e., the periodic merging of software modules into applications linked with automated release management – are the norm today. Under the buzzword of DevOps, the further development of the (partially) automated software value chain has also extended to the optimization of cooperation between developers, departments, and the IT infrastructure sector.

With some delay, a great deal has also been done in control software engineering. The programming languages used have remained stable, but, in the meantime, development with the help of plant and/or process simulation or the virtual commissioning of machines and plants have become common practice. Also, CI/CD are more and more employed for engineering machines and plants.

An essential aspect of quality assurance in CI/CD processes is the automated assessment of the technical quality of the code and its conformity to standards or individual programming guidelines. The assessment can start early in the development tools used by programmers, but it can also complement the automated assembly of applications in the build and delivery phase of a project.

In this article, we describe the environment and the use of these systems in engineering and present selected tools to complement and specifically support automated quality analyses of PLC software. With technical insights and experience, particularly in the necessary type of analyses and in the questions arising in practice, we want to show the relevance of these methods and tools for engineering machines and plants.