Modul zur automatisierten Prüfung elektronischer Bauteile
Bereits zu Beginn des OSHOP-Projekts begann Valentin mit der Entwicklung eines Open-Source-Hardware-Demonstrators, um die Tauglichkeit von OSH für industrielle Projekte zu erproben. Der Demonstrator wurde für den Einsatz als Applikationsmodul für unsere Modellfabrik, das IIoT-Testbed, konzipiert. Die Modellfabrik beruht auf dem CP Factory System von Festo Didactic, welches auch die Basis unseres Demonstrators bildet.
Der Demonstrator erweitert die IIoT-Modellfabrik der HTW-Dresden und bildet damit das erste Modul, welches Open Source Komponenten und Methodiken mit herkömmlichen Praktiken vereint. Mit der Entwicklung unseres OSH-Demonstrators "Change-E" wurde das Ziel verfolgt eine Maschine zur automatisierten Durchgangsprüfung von elektronischen Schaltungen unter Verwendung verfügbarer OSH-Designs zu realisieren.
Ziele
Hauptziel des Vorhabens war allerdings nicht in erster Linie die Realisierung der Funktion sondern die Anwendung und Erprobung von Open Source Werkzeugen und Prinzipien zur Entwicklung von Hardware. Hieraus ergaben sich folgende Forschungsschwerpunkte:
- Analyse der Auffindbarkeit von OSH-Komponenten
- Erprobung der Kombinierbarkeit von OSH und proprietären Komponenten
- Test des Zusammenspiels von Open Source Software (Versionsverwaltung, Dokumentation) mit proprietären System (SPS, CAD)
- identifizieren von rechtlichen Anforderungen (Lizenzierung, Kompatibilität)
- Entwickeln von Konventionen (Namenskonvention, Projektstruktur)
- Dokumentation weiterer Aspekte, wie Identifikation und Akzeptanz dieser Ziele unter den Entwickelnden
## Methodik
Die Entwicklung des Demonstrators begann mit verhältnismäßig wenig Detailwissen über "Open Source". Insbesondere in der Anfangsphase entsprach der Prozess einem chaotisch explorativen Vorgehen, welcher zu etlichen Frage- und Problemstellungen führte und eine Reihe von Grenzfällen provozierte.
Es wurde bewusst weniger Wert auf eine initiale Anforderungsanalyse gelegt, da anfänglich nur wenig Details zu Open Source Spezifika bekannt waren und zum anderen gegenseitige Abhängigkeiten zwischen den benannten Zielen bestanden, z.B. hing das Ziel eine technische Funktion im Kontext des Einsatzes in der Modellfabrik zu realisieren vom Ziel der Verwendung geeigneter OSH-Designs ab.
Das Auffinden geeigneter OSH-Designs erwies sich als äußerst schwierig und zeitintensiv. Wir erprobten und verglichen verschiedene Strategien, welche sich unterschiedlich erfolgreich erwiesen (siehe Erkenntnisse), wie:
- OSH-Suchmaschine
- Katalogsuche
- 3D/CAD-Sharing-Plattformen
- Freie Suche
- Softwareentwicklungsplattformen
Durch die Verwendung von Norm- und Standardteilen sowie der intensiven Nutzung des 3D-Filamentdrucks wurden einzelne Phasen in kurzen Zyklen mehrfach iterativ durchlaufen. Die Dokumentation erfolgte parallel. Die Fortschritte wurden mittels eines Open Source Versionsverwaltungssystems (Git) überwacht.
Weiterhin zum Einsatz kamen folgende Software-Werkzeuge:
- CAD: Siemens NX
- SPS: Siemens TIA Portal/STEP 7/WinCC
- Elektronik-Dokumentation: QElectroTech
- Versionsverwaltung: Git (Open Source)
- Programmierung, Dokumentation (Allgemein), Git-GUI: VSCodium (Open Source) + Markdown + GitGraph (VSCodium-Erweiterung)
Begleitet wurde die Entwicklung von gezielten Recherchen um die aufgeworfenen Fragen systematisch zu beantworten. Maßgebliches Kriterium für die Auswahl der OSH-Designs war neben den funktionalen technischen Eigenschaften eine gültige freie Lizenz.
Die Ergebnisse der Recherchen wurden separat in einem OSH-Guide zusammengeführt und direkt während der Entwicklung angewendet und evaluiert.
## Design
### Version 1