Innovative Toolbox Objektorientierte Laborautomatisierung

Hauke Nannen (links) und Dr. Heiko Zatocil (rechts) entwickeln eine Matlab-Lösung zur Laborautomatisierung.
Hauke Nannen (links) und Dr. Heiko Zatocil (rechts) präsentieren ihre Toolbox auf der MATLAB EXPO 2017.

Mit der Schnittstellenvielfalt gestaltet sich die Automatisierung modularer Prüfstände schnell zeitaufwändig. Hauke Nannen und Dr. Heiko Zatocil entwickeln dazu eine objektorientierte Lösung in Matlab aus dem Kontext des Rapid Prototyping.

DESIGN&ELEKTRONIK: Dass jemand Matlab für die Laborautomatisierung einsetzt, scheint zunächst eher ungewöhnlich? 

Nannen: Um das zu verstehen, muss unsere Entwicklungsumgebung bzw. unser Anwendungsgebiet berücksichtigt werden: Wir untersuchen im Vorfeld einer Entwicklungsabteilung Prototypen und Technologien, die Marktrelevanz gewinnen könnten.

In unseren Messaufbauten prüfen wir entsprechende Prototypen oder Komponenten nur für wenige Tage, danach wird der Aufbau in der Regel wieder abgebaut. Ziel ist also nicht, einen Prüfstand aufzubauen und diesen über lange Zeit zu betreiben, was uns klar von Anwendungsgebieten wie dem klassischen Systemtest unterscheidet.

Dennoch gibt es viele Aufbauten, bei denen die Verwendung einer Automatisierungslösung Vorteile bietet. Eine zusätzliche Schwierigkeit ist die starke Heterogenität der verwendeten Geräte. Einerseits setzten wir viele Standardgeräte ein. Andererseits haben wir zusätzlich einen größeren Teil an Spezialequipment, das von am Markt verfügbaren Lösungen nicht abgedeckt werden kann.

Zatocil: Ohne einen vernünftigen Automatisierungsansatz führen diese Umstände dazu, dass für jeden Testaufbau wieder von Neuem eine Automatisierungslösung implementiert werden muss. Sicherlich gäbe es andere Tools, die speziell für den Einsatz zur Laborautomatisierung optimiert sind, da würde man zunächst nicht gleich an Matlab denken.

Die Stärke von Matlab liegt meiner Meinung nach vor allem in der Möglichkeit die Plattform durch Toolboxen und eigene Implementierungen zu erweitern. Es können also völlig unterschiedliche Aufgaben bearbeitet werden, ohne die Entwicklungsumgebung wechseln zu müssen. Bei uns zieht sich Matlab durch den gesamten Arbeitsfluss. Plakativ könnte man sagen: Wenn wir den Rechner morgens hochfahren, öffnen wir unser Mailprogramm und Matlab, abends vor dem Heimgehen schließen wir Matlab als letztes. Deshalb ist die Matlab-basierte Implementierung der Automatisierung für uns sinnvoll.

Aber weshalb gerade Matlab als Rechenwerkzeug?

Zatocil: Wir haben beide Elektrotechnik studiert, da erfolgt der Matlab-Erstkontakt schon früh im Studium, z.B. in der Regelungstechnik. Bereits in der Diplomarbeit habe ich Matlab / Simulink verwendet und die Ideen dann am Teststand mit einem Rapid-Controller-Prototyping-System getestet. Mit diesem Tool ist ein Ingenieur notwendigerweise vertraut und besitzt i.d.R. bereits Erfahrung.

Wie schon erwähnt nimmt Matlab auch in unserem Arbeitsalltag eine zentrale Rolle ein. Wir verwenden es an vielen Stellen, sei es im Kontext der Auslegung von Systemen, Simulationen, Datenanalyse, Code-Generierung etc. Auch unsere Kollegen besitzen einen ingenieurwissenschaftlichen Hintergrund und verwenden Matlab. Deshalb setzen wir nicht auf für Informatiker populäre Wege, wie beispielsweise Python.