WO2008135372A1 - Verfahren und anlagenentwurfssystem zum erzeugen von anlagenspezifischen daten - Google Patents

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WO2008135372A1
WO2008135372A1 PCT/EP2008/054782 EP2008054782W WO2008135372A1 WO 2008135372 A1 WO2008135372 A1 WO 2008135372A1 EP 2008054782 W EP2008054782 W EP 2008054782W WO 2008135372 A1 WO2008135372 A1 WO 2008135372A1
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WO
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data
specific data
data structure
plant
specific
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PCT/EP2008/054782
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Inventor
Jürgen ELGER
Olaf Nouvortne
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41845—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by system universality, reconfigurability, modularity
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F2111/02—CAD in a network environment, e.g. collaborative CAD or distributed simulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a method for generating and managing plant-specific data for a technical installation, which is composed of interacting subsystems, a corresponding system design system, which is suitable for carrying out the method, and a computer program product as an implementation of the method.
  • the engineering takes place in the many different subsystems and specialist trades, which are ultimately to form the entire system.
  • many different engineering tools that can be implemented as software tools, eg. B. for the areas CAD (Computer Aided Design), CAE (Computer Aided Engineering) and others.
  • CAD Computer Aided Design
  • CAE Computer Aided Engineering
  • Sub-installation-specific data are required and generated, but they are dependent on other units or the overall system. It is therefore necessary to exchange sub-installation-specific data between subsystems or engineering tools, which are needed and used to design the entire plant system.
  • the respective engineering tool sends a change or update request to the server device to update or change its associated sub-asset specific data.
  • a server device which, for example, receives the proprietary data formats of the engineering tools and places them in a defined data format and thus manages all plant-specific data and thus the entire plant-specific data
  • a data exchange between engineering tools is not between the tools themselves, but via the server, which offers its services to the engineering tools, for example via a communication network.
  • the sub-installation-specific data for the entire plant-specific data are stored with each other taking into account the interdependencies or interactions of the subsystems and made accessible to the developers.
  • the conversion Conversion of the subsystem specific data can be done both as well as after transmission to the server device.
  • the storage and / or changing of the plant-specific data preferably takes place as a function of location data about the subsystems in the entire technical installation, the location data being stored, in particular, in a hierarchical location data structure.
  • location data is z.
  • the storage and / or changing of the plant-specific data is also preferably carried out as a function of functional data on functional features of the entire technical system, the function data are stored in particular in a hierarchical function data structure.
  • subsystems for providing specific printing temperatures or flow or travel speeds for materials to be processed or materials to be treated can be regarded as functions of the respective subsystem.
  • the storage and / or changing of the system-specific data as a function of system data takes place via subsystems comprising several subsystems in the technical system, the system data being stored, in particular, in a hierarchical system data structure. Often, several units to be designed using engineering tools can be combined into one small system within the overall system.
  • Data structures are understood as information technology structures that have objects as elements.
  • An object can be, for example, a location coordinate for a unit.
  • the storage and / or changing of the system-specific data preferably also takes place in dependence on equipment data via the data stored in the entire technical system. set resources, this resource data are preferably stored in a hierarchical resource structure.
  • the operating or working means may, for example, all sub-equipment, machines or other factual production means, which ultimately cause the task of the entire technical complex complex include.
  • objects of the location data structure, the resource data structure, the function data structure and / or the system data structure are assigned further attributes, in particular to object-related information parameters. For example, assignments of information on specific equipment, such as a color or delivery dates, readiness for use of the relevant part are possible.
  • dependencies between objects of the location data structure, the resource data structure, the function data structure and / or the system data structure (SD) are determined by logical links of the objects.
  • objects of the same data structure or between different structures can be logically linked together.
  • defined logical links for example, adjoining rooms of a building can be identified in the location data structure.
  • the storage and / or changing of the installation-specific data is also effected as a function of defined logical connections between objects of the function data structure and the system data structure.
  • These logical connections result from the functional interaction of the subsystems of the overall system. For example, a heating device as part of a plant to a temperature increase, for example, a resource that is to be cooled by a subsystem in the technical system again.
  • a heating device as part of a plant to a temperature increase, for example, a resource that is to be cooled by a subsystem in the technical system again.
  • the storage and / or alteration of the system-specific data also takes place as a function of defined logical connections between objects of the resource data structure and the system data structure.
  • the storage and / or modification of the system-specific data can also depend on defined logic operations between objects of the
  • Resource data structure and the location data structure done. Since, for example, in a complex plant, which includes several subsystems sequentially for processing a material, there are solid logical connections between the respective resource and its location in the overall system. This can be represented by logical links.
  • a continuous update of the plant-specific data by the server device, and in a change of first plant specific data of a first unit are transmitted from the server device according to first plant specific data to the engineering tool of a second unit, provided the first plant specific data and the second plant specific Data is logically linked.
  • predetermined dependencies of objects of the location data structure, the resource data structure, the function data structure and / or the system data structure can be defined as logical consistency links. From this, it can be determined by comparison with changes requested by the engineering tools of the plant- or sub-plant-specific data whether these changes would cause errors in the overall plant. A simple consistency association would be, for example, the prohibition of a double space allocation by different resources.
  • the server device thus ensures the consistency of all system-specific data for the subsystems whenever, for example, specifications of subsystems or subsystems change because the user of the corresponding engineering tool modifies the subsystem.
  • the process facilitates the documentation of the implementation progress considerably. It can, for. B.
  • workflow is essentially an organized sequence of work steps, such as the notification by a developer of a first unit of other developers with other engineering tools, due to a dependency of the respective units of the development progress of the first part aläge.
  • a subset of location data, function data, system data and / or resource data and logical links between the elements of the subset are combined to form a technology data structure, the combined structure elements describing a subfunction and its realization within the technical system in a reusable manner. It is thus z. For example, it is possible to characterize a class of subsystems that are interconnected and complex interacting
  • Subsystems are realized.
  • the corresponding logical links between the location data, function data, system data and resource data relating to this subset can then be used, for example, in various projects and ported to them.
  • the specified data format for the sub-system-specific data is executed, for example, based on XML or XSLT.
  • the method also allows for a given combination of sub-system specific data generating a warning z. For example, in the case of requested changes to plant-specific data, which can lead to inconsistencies and thus to errors in the overall plant.
  • the invention further relates to a computer program product, which causes the execution of a corresponding method by a program-controlled server device, to which via a data network engineering tools can be coupled, and by the engineering tools.
  • the invention provides a plant design system for generating and managing plant-specific data for a technical facility which is connected to a server facility, a communication network or an engineering tool facility, wherein the facility system is set up in such a way that a corresponding method, as shown above was, is performed.
  • Conceivable here is the use of multiple server facilities for load sharing of the administration to generate the plant-specific data.
  • a communication network comes z.
  • the Internet a GSM or a UMTS network in question.
  • the conversion, storage, modification or updating of the plant-specific or plant-specific data and / or a request for acceptance of the engineering tool device is implemented as a web service. In this way, it is possible over long distances by using the Internet and realizing the server device, for example as an application server, to create online system design systems that can be adapted easily and flexibly to changing project conditions.
  • client devices which query system-specific or sub-system-specific data at the server device and / or can request changes.
  • other devices can also be linked to the system, whereby these can be activated the centrally managed always consistent data can be accessed under coordination by the server device.
  • FIG. 1 shows basic method steps of a variant of the method for generating and managing system-specific data
  • Figure 2 is a block diagram of one embodiment of a plant design system for generating and managing plant-specific data
  • FIG. 3 shows a diagram for illustrating location data, system data, function data and logical dependencies
  • FIG. 4 shows a diagram for illustrating a technology data structure.
  • Step S1 engineering tools that are used for the development or design of respective subsystems, on the one hand, generate sub-installation-specific data which, however, may also be required by other engineering tools.
  • Unit-specific data for a unit that, for example, realizes the flow of a fluid and regulates or controls this flow, are the length of the flow path, the flow rate at the inlet and the flow rate at the outlet of this exemplary unit. It becomes clear that the flow rate at the inlet depends on the corresponding unit-specific data from upstream units, and the flow rate at the outlet of this exemplary unit has dependencies with further parts of the system. When designing and developing the entire technical plant, it is often necessary to change and adapt all of this plant-specific data.
  • steps Sl, Sil, SlI sub-installation-specific data are transmitted to a server device.
  • This server device converts the respective sub-installation-specific data into a data format that can be processed by the server device in step S2.
  • the communication of the engineering tools with the server can take place, for example, via a bus system, the server device serving as an exchange platform for all plant-specific data and the entire plant data that must be exchanged between the engineering tools because of the dependencies.
  • step S3 the entire unit-specific data are stored by the server device and are ready for documentation in step S4, for example.
  • the server device can also be equipped with further devices in order to manipulate the entire system information in the form of the system-specific data and to make it available to requesting engineering tools.
  • the engineering tools required for the construction and / or design of the entire technical system thus communicate via a system design system, which can also be referred to as an engineering service bus. Every engineering tool is over an interface to z. B. coupled to a communication bus.
  • Network services can be used over the communication bus for the respective data-related interaction of the elements involved, such as engineering tools, databases, workflow management systems and finally the respective data
  • the server device Communicate server device in a controlled manner.
  • the services provided by the server device namely the current provision of the subsystem-specific data are available in online mode. This is considerably faster and less expensive than manual export and import of proprietary data formats.
  • the server device and the z. B. provided by the engineering tools services available online.
  • other client devices not directly involved in the design can query the system-specific data via the system.
  • a server device 2 is provided for the management and generation of system-specific data, via a data communication network, such as the Internet 3, with engineering tools 5, 6, and optional others Client devices 4, 7, each of which serve the creation and design of subsystems coupled.
  • the server device 2 has a service interface 15.
  • the engineering tools 4, 5, 6, 7, which likewise have suitable interfaces 16, 17, 18, 19 and are connected to the Internet 3, can thus communicate with the server device 2 communicate.
  • engineering tools come diverse, including software-implemented facilities in question. Only examples are enterprise resource planning or supply chain management facilities, but also the actual control computers for the function of the technical system composed of the subsystems.
  • the server device has virtually all the information parametrizing the entire technical system in the form of a location data structure 8, a system data structure 9, a function data structure 10 and a resource data structure 11. Furthermore, a technology data structure 12 is provided.
  • the server device has a data conversion device 13, which converts the proprietary data structures supplied by the engineering tools 4, 5, 6, 7 into suitable objects for the location, system, function, resource and technology data structures, and then into these.
  • a device may also be provided in the server device 2, which represents a workflow model 14.
  • the server device automatically undertakes all necessary data conversions, ie the conversion or translation of the data supplied by the engineering tools. Furthermore, the server device recognizes, based on the location data structure 8, system data structure 9, function data structure 10 and resource structure 11, whether and which plant-specific data must be transmitted to engineering tools for updating if other engineering tools display changes to that plant-specific data.
  • an engineering tool 5 via the Internet 3 may indicate to the server device 2 via its interface 15 that it is capable of sation data of a unit, such as mechanical dimensions, has changed.
  • the server device 2 recognizes that dimensioning data from other specialist trades, for example cable lengths of the electrical equipment, may also have to be dimensioned differently. It transfers adapted to the required data format of the affected engineering tools 6 via the Internet 3 and the interface 18 of the engineering tool 6, the corresponding required and updated data.
  • Examples of possible engineering tools include CAD applications, CAE applications, simulation programs for plant layout, process simulations in process engineering plants, programming tools for programmable logic controllers, digital control systems or other well-known engineering tools.
  • the management and organization of all plant-specific data and thus also the sub-system-specific data can be z. B. in three levels. Hierarchically organized structures of information technology objects with location-specific data about the installation as a location structure are stored on a basic first level. This is shown schematically in FIG. The information technology objects which are assigned to specific subsystems are represented hierarchically in the location structure OD as 100-111. In the location structure is essentially determined how the individual units are arranged in the overall system, ie their places. For example, graph D illustrates these relationships between object 100 and 105.
  • An entire plant is also hierarchically organized in the form of system data.
  • a corresponding hierarchical system structure is denoted by SD, whereby again the objects of this information technology structure are denoted by 100-112.
  • a corresponding logical link is between the object 111 and the object 103 shown as ⁇ with a dashed line.
  • the individual objects of this structure are logically linked to one another in the system data structure. It is conceivable, for example, a logical link by the presence of electrical wiring of signals or other logical dependencies between the system data of subsystems. This is shown by way of example in FIG. 3 by the dashed line ⁇ .
  • function data structure FD Another information technology structure is the function data structure FD, which is hierarchical and links objects with information about functional features of the system. Corresponding functions can be implemented by one or more components or subsystems of the entire technical system.
  • These hierarchical object data structures, system data structures and function data structures OD, SD, FD have been provided with the reference symbols 8, 9, 10 in FIG.
  • the logical relationships such as those designated and illustrated as ⁇ , ⁇ , ⁇ in FIG. 3, are stored.
  • these logical relationships also represent the system-specific data required jointly by different engineering tools 4, 5, 6, 7.
  • the same can also use engineering tools to engineer the other engineering tools involved in the engineering of a unit Teach the Internet 3 and transfer current data to these also affected engineering tools.
  • the Transitional transformation of the data formats for the application of the engineering tools takes over the conversion device 13.
  • a workflow automation which is represented in FIG. 2 by reference numeral 14, is also carried out.
  • the respective changes of the plant-specific data and / or the use of the technology data structures are specified in a configurable sequence.
  • the server device 2 ensures the consistency of all stored by means of the location, system, function and resource data structures 8, 9, 10, 11 structural information of the entire technical system, even if competing changing and reading accesses by the engineering tools used, 4, 5 , 6, 7 should take place. This involves a review of the desired changes with implicitly formulated rules, for example in the form of logical consistency associations. at a violation of such a dependency, the change is denied or given a warning.
  • the server device 2 also indicates when the object model constructed by means of the data structures 8, 9, 10, 11 and the logic operations between the objects associated with these structures
  • Plant is injured. This can be z. B. by a warning by the server device 2, if certain resources that are necessary for particularly critical functions of plants or units are deleted by an engineering tool or a deletion of the resource is requested at the server device.
  • the server device may also indicate when resources are held, but they do not perform any function. Conflicts can also occur when engineering tools try to allocate resources to resources multiple times. All these conflict possibilities prevents the server device 2 by appropriate displays and warnings.
  • the server device 2 tracks the changes in the overall system by suitable storage in the form of version data and data or planning states of the entire technical system that is being planned, which is mapped on the server computer 2.
  • Server computer shown server may also be in the form of multiple servers, which are coupled together to the Internet 3 or a similar communication network are formed.
  • the corresponding communication software is set up such that, compared with the engineering tools 4, 5, 6, 7, a single instance appears for receiving and transmitting the system-specific data and sub-system-specific data.
  • the functions or services provided by the server 2 can be executed as web services or web services.
  • the web services z. B. fulfill the following tasks:
  • a first web service implements the creation, modification, deletion, or retrieval of information about the asset structure, i. H. the functional data structure, location data structure, system data structure, the resource data structure and the existing links, ie the logical relationships ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • the server device 2 ensures the data consistency when accessing several competing clients, ie the engineering tools.
  • the hierarchical organization of the plant structure information as shown in FIGS. 3 and 4, makes it possible to efficiently access partial information of any depth and complexity.
  • Another web service can query or process these by means of certain data filter criteria, that is, by specifying identifying features or parameters of individual or several objects of the plant structure.
  • Corresponding filter criteria can relate to features of several objects or elements or also relate to the logical links of the elements.
  • Another web service can implement the creation, modification or deletion of technology data structures. This can also include the assignment of elements or entry of the structure information with regard to the data structure, location data structure, system data structure and resource data structure to a technology data structure.
  • Another web service may provide mapping and retrieval of specific asset-specific data to provide specification documents or version information of the entire technical asset. It can be created by references and individual parts documentation, z.
  • XML links XPath, XLink, XPointer
  • a web service may also assign and manage certain user information or access rights through the engineering tools coupled to the asset design system. This may also include data encryption mechanisms for data transfer between the components involved in the plant design system.
  • Another web service can provide information about the services available on the server or the server device and manage a corresponding list.
  • Another web service is used to log one or more clients or engineering tools on the server device and to notify the available services to the client and to register these additional engineering tools or subscribers for further information services in the system.
  • Yet another web service can offer the output of the entire plant structure information, ie all plant-specific data by means of dumping, also referred to as dumping, in, for example, XML formats for external archiving and version management of the z. B. under construction technical equipment.
  • the engineering tools used to set up, design, and design a large-scale plant can provide the following services on the network: Logging in and logging off a server instance from the plant design system or Engineering Service Bus configuration. The announcement of requests for amendments to elements, components or subsystems of the technical installation. The announcement or publication of changes to the plant structure made by other engineering tools. The transfer of baselines of the asset structure to other client computers.
  • the system design system described above which carries out a method for generating and managing plant-specific data for a technical installation, it is possible to control correspondingly executed engineering tools when accessing the installation information.
  • Subsystem specific data is exchanged with each other via the server device, and changes of the co-generated structures to the system specific data are synchronized. This requires only an adaptation of the engineering tools to the respective interface of the server or coupling via a communication network with the server device, which carries out the further data synchronization and the updating and modification of system-specific data for further engineering tools.
  • Reusable engineering projects within the entire plant design can be z.
  • the hierarchical data structures in the form of the location data structure, system data structure, function data structure or resource data structure along with the logical joins of their elements or objects provides the ability to detect critical configurations early. Corresponding alarm management systems can then also be realized.
  • the networked structure information is evaluated during operation of the system and used as a trigger for warnings for certain combinations of parameters.
  • the structural information provided by the server device may also be used to configure plant asset management systems.
  • the central management of the plant-specific data on the server device, a conversion between different proprietary data formats of the engineering tools can be achieved without high information technology effort for the engineering tools themselves.
  • the system design also allows the simple integration of other information technology procedures for the business management of the finished system, such. For example, programs for ordering or materials management, during plant design, but also in the operating phase.
  • the server device can also be used as an interface for other systems that control the technical system. Due to the reliable storage and management of the entire plant-specific data, which are always checked by the server device on their consistency out, even a change, for example, in the modernization of units can be done easily.

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Erzeugen und Verwalten von anlagespezifischen Daten für eine technische Anlage, welche aus miteinander wechselwirkenden Teilanlagen aufgebaut ist, wobei jeweilige Engineering-Tools (4, 5, 6, 7) teilanlagenspezifische Daten der jeweiligen Teilanlagen liefern und teilanlagenspezifische Daten von anderen Teilanlagen abfragen, mit den Schritten: Umwandeln der teilanlagenspezifischen Daten, welche eine jeweiligen Teilanlage charakterisieren, in ein festgelegtes Datenformat (S2), Übertragen (S1) der teilanlagenspezifischen Daten an eine Servereinrichtung (2), Speichern (S3) aller teilanlagenspezifischen Daten durch die Servereinrichtung (2), wobei ein jeweiliges Engineering-Tool (4, 5, 6, 7) zum Aktualisieren oder Ändern von teilanlagenspezifischen Daten einer Teilanlage eine Änderungs- oder Aktualisierungsanfrage an die Servereinrichtung (2) sendet.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anlagenentwurfssystem zum Erzeugen von anlagenspezifischen Daten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen und Verwalten von anlagenspezifischen Daten für eine technische Anlage, die aus miteinander wechselwirkenden Teilanlagen aufgebaut ist, ein entsprechendes AnlagenentwurfSystem, welches zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, und ein Computerprogrammprodukt als Implementierung des Verfahrens.
Technische Anlagen bestehen in der Regel aus vielen Teilkomponenten oder Teilanlagen. Dabei stehen die einzelnen AnIa- geteile oder Komponenten in komplizierter Wechselwirkung miteinander hinsichtlich ihrer Funktion in der gesamten Anlage, wobei beispielsweise der Einbauort einer Teilanlage, deren technische Funktion und Verknüpfung zu anderen Teilanlagen nur schwer zu dokumentieren ist. Insbesondere beim Entwurf und der Konstruktion derartiger technischer Anlagen müssen jedoch technische Strukturinformationen über die Gesamtanlage und ihre Bestandteile erzeugt und verändert werden. Diese anlagenspezifischen Daten müssen für verschiedene Fachgewerke, wie z. B. Elektroausrüstung, Maschinenbau, Stahlbau oder physika- lisch-chemische Verfahrenstechnik zugänglich sein. Ferner sind diese Daten Grundlage für die Erstellung von technischen Dokumentationen, wie z. B. Konstruktionszeichnungen, Stromlaufpläne, Stücklisten, aber beispielsweise auch wichtig für die Erstellung der anlagenspezifischen Software für die Steuerung derselben. Man bezeichnet den Vorgang der Erzeugung dieser Spezifikationen und der Steuersoftware als Engineering.
Das Engineering vollzieht sich bei den vielen unterschiedlichen Teilanlagen und Fachgewerken, welche letztlich die Gesamtanlage bilden sollen. In der Regel werden viele verschiedene Engineering-Tools, die als Software-Werkzeuge implementiert sein können, z. B. für die Bereiche CAD (Computer Aided Design), CAE (Computer Aided Engineering) und Weiteres verwendet. Dabei werden teilanlagenspezifische Daten benotigt und erzeugt, die jedoch in Abhängigkeiten mit anderen Teilanlagen oder dem Gesamtsystem stehen. Deshalb ist ein Austausch der teilanlagenspezifischen Daten zwischen Teilanlagen bzw. Enginee- ring-Tools, die zum Entwerfen des Gesamtanlagensystems benotigt und verwendet werden, notig.
Ein Problem dabei ist jedoch, dass Datenformate und Datenstrukturen der einzelnen Engineering-Tools häufig proprietär, und damit miteinander inkompatibel für einen kontinuierlichen Datenaustausch ausgeführt sind. Für den Einsatz der Engineering-Tools werden Daten zu Teilanlagen oder Parameter der Gesamtanlage verwendet, die sich gegenseitig bedingen, also logisch miteinander verknüpft sind, und auch bei Veränderungen einer Teilanlage insgesamt konsistent gehalten werden müssen.
Üblicherweise werden dazu Datenexporte, wie z. B. in Form von Datenbankauszugen oder Textdateien und deren Import für die Verwendung in anderen Engineering-Tools vorgenommen. Dies fuhrt zu einer erhöhten Fehleranfalligkeit/Zeitverzogerung und zu einem hohen Aufwand der Koordination zwischen den verschiedenen Engineering-Tools und Teilanlagen entwerfenden Institutionen insbesondere bei einer globalen Verteilung der Projektpartner. Eine Überprüfung der gesamten anlagespezifischen Daten für die gesamte technische Anlage ist daher sehr aufwandig und schwierig. Häufig fehlen daher bei komplexen Anlagen auch ausfuhrliche und zuverlässige Dokumentationen zu allen einzelnen Komponenten derselben .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zum Erzeugen und Verwalten von anlagespezifischen Daten für eine technische Anlage, die aus miteinander wechselwirkenden Teilanlagen aufgebaut ist, bereitzustellen .
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelost. Demgemäß ist ein Verfahren zum Erzeugen und Verwalten von anwenderspezifischen Daten für eine technische Anlage, welche aus miteinander wechselwirkenden Teilanlagen aufgebaut ist, beansprucht, wobei jeweilige Engineering-Tools teilanlagen- spezifische Daten der jeweiligen Teilanlagen liefern und teilanlagenspezifische Daten von anderen Teilanlagen abfragen. Das Verfahren umfasst die Schritte:
Umwandeln der teilanlagenspezifischen Daten, welche eine je- weilige Teilanlage charakterisieren, in ein festgelegtes Datenformat;
Übertragen der jeweiligen teilanlagenspezifischen Daten an eine Servereinrichtung;
Speichern aller teilanlagenspezifischen Daten durch die Servereinrichtung .
Dabei sendet das jeweilige Engineering-Tool eine Anderungs- oder Aktualisierungsanfrage an die Servereinrichtung, um seine zugehörigen teilanlagenspezifischen Daten zu aktualisieren oder zu andern.
Durch das Vorhalten einer Servereinrichtung, die beispielsweise die proprietären Datenformate der Engineering-Tools empfangt und in ein festgelegtes Datenformat bringt und damit alle teilanlagenspezifischen Daten und somit die gesamten anlagespezifischen Daten verwaltet, wird ermöglicht, dass für alle Engineering-Tools, die beim Entwurf der technischen Anlage verwendet werden, immer konsistente und aktuelle Daten vorliegen. Somit erfolgt ein Datenaustausch zwischen Engineering-Tools nicht zwischen den Tools selbst, sondern über den Server, der beispielsweise über ein Kommunikationsnetz seine Dienste an die Engineering-Tools anbietet. Bei dem Verfahren werden die teilanlagenspezifischen Daten zu den gesamten anlagenspezifischen Daten unter Berücksichtigung der Interde- pendenzen bzw. Wechselwirkungen der Teilanlagen untereinander abgelegt und für die Entwickler zuganglich gemacht. Die Um- Wandlung der teilanlagenspezifischen Daten kann sowohl als auch nach der Übertragung an die Servereinrichtung erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt das Speichern und/oder Andern der anla- genspezifischen Daten in Abhängigkeit von Ortsdaten über die Teilanlagen in der gesamten technischen Anlage, wobei die Ortsdaten insbesondere in einer hierarchischen Ortsdatenstruktur abgelegt werden. Ein einfaches Beispiel für Ortsdaten sind z. B. Anlagenteile, die aneinandergekoppelt sind und in derselben Werkshalle aufgebaut sein sollen.
Das Speichern und/oder Verandern der anlagenspezifischen Daten erfolgt ferner vorzugsweise in Abhängigkeit von Funktionsdaten über funktionelle Leistungsmerkmale der gesamten technischen Anlage, wobei die Funktionsdaten insbesondere in einer hierarchischen Funktionsdatenstruktur abgelegt werden. Beispielsweise können Teilanlagen zum Bereitstellen bestimmter Drucktemperaturen oder Fließ- oder Fortbewegungsgeschwindigkeiten für bearbeitende oder verfahrenstechnisch zu behandelnde Materialien als Funktionen der jeweiligen Teilanlage aufgefasst werden .
Ferner erfolgt vorzugsweise das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten in Abhängigkeit von Systemdaten über mehrere Teilanlagen umfassende Teilsysteme in der technischen Anlage, wobei die Systemdaten insbesondere in einer hierarchischen Systemdatenstruktur abgelegt werden. Häufig können mehrere über Engineering-Tools zu entwerfende Teilanlagen zu einem kleinen System innerhalb der Gesamtanlage zusammengefasst werden.
Unter Datenstrukturen werden informationstechnische Strukturen verstanden, die Objekte als Elemente aufweisen. Ein Objekt kann zum Beispiel eine Ortskoordinate für eine Teilanlage sein.
Bevorzugt erfolgt das Speichern und/oder Verandern der anlagenspezifischen Daten ferner in Abhängigkeit von Betriebsmitteldaten über die in der gesamten technischen Anlage ein- gesetzten Betriebsmittel, wobei diese Betriebsmitteldaten vorzugsweise in einer hierarchischen Betriebsmittelstruktur abgelegt werden. Die Betriebs- oder Arbeitsmittel können beispielweise alle Teilanlagengeräte, Maschinen oder sonstige sachliche Produktionsmittel, die letztlich die Aufgabe der gesamten technischen Anlage komplex bewirken, umfassen.
Bei einigen Varianten des Verfahrens werden Objekten der Ortsdatenstruktur, der Betriebsmitteldatenstruktur, der Funk- tionsdatenstruktur und/oder der Systemdatenstruktur weitere Attribute, insbesondere zu objektbezogenen Informationen Parameter, zugeordnet. Möglich sind beispielsweise Zuordnungen von Angaben zu bestimmten Betriebsmitteln, wie eine Farbe oder Lieferterminen, Einsatzbereitschaft des betreffenden Teils.
Es ist ferner denkbar, dass Abhängigkeiten zwischen Objekten der Ortsdatenstruktur, der Betriebsmitteldatenstruktur, der Funktionsdatenstruktur und/oder der Systemdatenstruktur (SD) durch logische Verknüpfungen der Objekte festgelegt werden. Dabei können Objekte derselben Datenstruktur oder zwischen verschiedenen Strukturen logisch miteinander Verknüpft werden. Durch festgelegte logische Verknüpfungen können zum Beispiel in der Ortdatenstruktur aneinander angrenzende Räume eines Gebäudes gekennzeichnet werden.
In bevorzugten Varianten des Verfahrens erfolgt das Speichern und/oder Ändern der anlagenspezifischen Daten ferner in Abhängigkeit von festgelegten logischen Verknüpfungen zwischen Objekten der Funktionsdatenstruktur und der Systemdaten- Struktur. Diese logischen Verknüpfungen ergeben sich aus dem funktionellen Zusammenwirken der Teilanlagen des Gesamtsystems. Beispielsweise führt eine Heizeinrichtung als Teilanlage zu einer Temperaturerhöhung beispielsweise eines Betriebsmittels, das von einem Teilsystem in der technischen Anlage wiederum gekühlt werden soll. Es bestehen damit feste logische Zusammenhänge zwischen den Funktionen oder funktionellen Leistungsmerkmalen von Teilanlagen und/oder von Teilsystemen. Ähnliche logische Zusammenhänge können sich zwischen den Ob- jekten der Orts-, System-, Funktions- und/oder Betriebsmit- teldatenstruktur ergeben.
In einer weiteren Variante des Verfahrens erfolgt zum Beispiel das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten ferner in Abhängigkeit von festgelegten logischen Verknüpfungen zwischen Objekten der Betriebsmitteldatenstruktur und der Systemdatenstruktur. Des Weiteren kann das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten ferner in Abhängigkeit von festgelegten logischen Verknüpfungen zwischen Objekten der
Betriebsmitteldatenstruktur und der Ortsdatenstruktur erfolgen. Da beispielsweise bei einer komplexen Anlage, die mehrere Teilanlagen sequenziell hintereinander zum Bearbeiten eines Materials umfasst, gibt es feste logische Zusammenhange zwischen dem jeweiligen Betriebsmittel und seinem Ort in der Gesamtanlage. Dies kann über logische Verknüpfungen dargestellt werden.
Vorzugsweise geschieht eine kontinuierliche Aktualisierung der anlagenspezifischen Daten durch die Servereinrichtung, und bei einer Änderung von ersten teilanlagenspezifischen Daten einer ersten Teilanlage werden von der Servereinrichtung entsprechend erste teilanlagenspezifische Daten an das Engineering-Tool einer zweiten Teilanlage übertragen, sofern die ersten teilanlagenspezifischen Daten und die zweiten teilanlagenspezifischen Daten logisch miteinander verknüpft sind.
Vorzugsweise können vorbestimmte Abhängigkeiten von Objekten der Ortsdatenstruktur, der Betriebsmitteldatenstruktur, der Funktionsdatenstruktur und/oder der Systemdatenstruktur als logische Konsistenzverknupfungen festgelegt werden. Daraus kann durch Vergleich mit von den Engineering-Tools angefragten Änderungen der anlagen- oder teilanlagenspezifischen Daten festgestellt werden, ob diese Änderungen Fehler in der Gesamtanlage hervorrufen wurden. Eine einfache Konsistenzver- knupfung wäre beispielsweise das Verbot einer doppelten Platzbelegung durch unterschiedliche Betriebsmittel. Die Servereinrichtung gewahrleistet somit die Konsistenz aller anlagenspezifischen Daten für die Teilanlagen immer dann, wenn sich beispielsweise Spezifikationen von Teilsystemen oder Teilanlagen andern, weil der Verwender des entsprechenden Engineering-Tools die Teilanlage modifiziert. Insbesondere beim Aufbau und der Implementierung von Großanlagen erleichtert das Verfahren die Dokumentation der Realisierungsfortschritte erheblich. Es kann z. B. eine Abfolge von zu implementierenden Teilanlagen in der Form eines Workflows zur Realisierung der gesamten technischen Anlage abgespeichert werden, und ein Andern oder Hinzufugen von Teilanlagen und deren teilanlagenspezifische Daten erfolgt in Abhängigkeit von Workflows. Damit wird eine zuverlässige Dokumentation der Entwicklungsfortschritte der jeweiligen Gesamtanlage erreicht. Unter Workflow versteht man im Wesentlichen eine organisierte Abfolge von Arbeitsschritten, wie zum Beispiel das Benachrichtigen durch einen Entwickler einer ersten Teilanlage von anderen Entwicklern mit weiteren Engineering-Tools, aufgrund einer Abhängigkeit der jeweiligen Teilanlagen von dem Entwicklungsfortschritt der ersten Teil- anläge.
In noch einer bevorzugten Variante des Verfahrens werden eine Untermenge von Ortsdaten, Funktionsdaten, Systemdaten und/oder Betriebsmitteldaten und logische Verknüpfungen zwischen den Elementen der Untermenge zu einer Technologiedatenstruktur zusammengefasst, wobei die zusammengefassten Strukturelemente eine Teilfunktion und ihre Realisierung innerhalb der technischen Anlage wiederverwertbar beschreiben. Es ist damit z. B. möglich, eine Klasse von Teilsystemen zu charakterisieren, die von miteinander verknüpften und komplex wechselwirkenden
Teilanlagen realisiert werden. Die entsprechenden logischen Verknüpfungen zwischen den Ortsdaten, Funktionsdaten, Systemdaten und Betriebsmitteldaten, die diese Untermenge betreffen, können dann beispielsweise in verschiedenen Projekten verwendet und auf diese portiert werden.
Das festgelegte Datenformat für die teilanlagenspezifischen Daten ist beispielsweise auf XML oder XSLT basierend ausgeführt. Das Verfahren ermöglicht ferner bei einer vorgegebenen Kombination von teilanlagenspezifischen Daten das Erzeugen einer Warnung z. B. bei angefragten Änderungen von teilanlagenspe- zifischen Daten, welche zu Inkonsistenzen und damit zu Fehlern in der Gesamtanlage fuhren können.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm-Produkt, welches die Durchfuhrung eines entsprechenden Verfahrens durch eine programmgesteuerte Servereinrichtung, an welche über ein Datennetzwerk Engineering-Tools koppelbar sind, und durch die Engineering-Tools veranlasst.
Außerdem schafft die Erfindung ein Anlagenentwurfssystem zur Erzeugung und Verwaltung von anlagenspezifischen Daten für eine technische Anlage, welche mit einer Servereinrichtung, einem Kommunikationsnetzwerk oder einer Engineering-Tool-Einrichtung verbunden ist, wobei das Anlagensystem derart eingerichtet ist, dass ein entsprechendes Verfahren, wie oben dargestellt wurde, durchgeführt wird. Denkbar ist dabei der Einsatz mehrerer Servereinrichtungen zur Lastenaufteilung der Verwaltung zur Erzeugung der anlagenspezifischen Daten. Als Kommunikationsnetzwerk kommt z. B. das Internet, ein GSM- oder ein UMTS-Netzwerk in Frage. Vorzugsweise wird das Umwandeln, Speichern, Andern oder Aktualisieren der anlagenspezifischen oder teilanlagenspezi- fischen Daten und/oder eine Anfrageannahme der Engineering-Tool-Einrichtung als Webdienst implementiert. Damit lassen sich über weite Strecken durch Verwendung des Internets und Realisierung der Servereinrichtung, beispielsweise als Ap- plication-Server, online betreibbare Anlagenentwurfssysteme schaffen, die einfach und flexibel an sich ändernde Projektgegebenheiten anpassbar sind.
In noch einer Ausfuhrungsform sind weitere Client-Einrichtungen vorgesehen, welche bei der Servereinrichtung anlagespezifische oder teilanlagespezifische Daten abfragen und/oder Änderungen anfragen können. Neben den Engineering-Tools lassen sich damit auch andere Einrichtungen an das System koppeln, wobei diese auf die zentral verwalteten immer konsistenten Daten unter Koordinierung durch die Servereinrichtung zugreifen können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im
Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele. Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei :
Figur 1 prinzipielle Verfahrensschritte einer Variante des Verfahrens zum Erzeugen und Verwalten von anlagenspezifischen Daten;
Figur 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Anlagenentwurfssystems zur Erzeugung und Verwaltung von anlagenspezifischen Daten;
Figur 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung von Ortsdaten, Systemdaten, Funktionsdaten und logischen Abhängigkeiten; und
Figur 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Technologiedatenstruktur .
In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
In der Figur 1 sind grundlegende Verfahrensschritte einer
Variante des Verfahrens zum Erzeugen und Verwalten von anlagenspezifischen Daten dargestellt. In auch möglicherweise parallel stattfindenden Verfahrensschritten Sl , Sil, SlIl werden von Engineering-Tools, die zur Entwicklung oder zum Entwurf von jeweiligen Teilanlagen verwendet werden, einerseits teilan- lagenspezifische Daten erzeugt, die jedoch auch von anderen Engineering-Tools benötigt werden können. Teilanlagenspezifische Daten für eine Teilanlage, die beispielsweise den Durchfluss eines Fluids realisiert und diesen Durchfluss regelt oder steuert, sind die Länge der Durchflussstrecke, die Durchflussmenge am Eingang und die Durch- flussmenge am Ausgang dieser beispielhaften Teilanlage. Dabei wird deutlich, dass die Durchflussmenge am Eingang von entsprechenden teilanlagenspezifischen Daten von vorgeschalteten Teilanlagen abhängig sind, und die Durchflussmenge am Ausgang dieser beispielhaften Teilanlage Abhängigkeiten mit weiter- folgenden Anlageteilen aufweist. Beim Entwurf und bei der Entwicklung der gesamten technischen Anlage ist es häufig notwendig, diese gesamten teilanlagenspezifischen Daten zu ändern und anzupassen. In den Verfahrensschritten Sl, Sil, SlIl werden teilanlagenspezifische Daten zu einer Servereinrichtung übertragen.
Diese Servereinrichtung wandelt im Schritt S2 die jeweiligen teilanlagenspezifischen Daten in ein Datenformat um, das von der Servereinrichtung verarbeitet werden kann. Die Kommunikation der Engineering-Tools mit dem Server kann beispielsweise über ein Bussystem erfolgen, wobei die Servereinrichtung als Austauschplattform für alle teilanlagenspezifischen Daten und der gesamten Anlagedaten dient, die zwischen den Engineering-Tools wegen der Abhängigkeiten untereinander ausgetauscht werden müssen.
Im folgenden Schritt S3 werden die gesamten teilanlagenspe- zifischen Daten durch die Servereinrichtung abgespeichert und liegen beispielsweise zur Dokumentation im Schritt S4 bereit. Die Servereinrichtung kann jedoch auch mit weiteren Einrichtungen ausgestattet sein, um die gesamten Anlageninformationen in Form der anlagenspezifischen Daten zu manipulieren und an anfragende Engineering-Tools aktuell bereitzustellen.
Die beim Aufbau und/oder beim Entwurf der gesamten technischen Anlage benötigten Engineering-Tools kommunizieren somit über ein Anlagenentwurfssystem, das auch als Engineering-Service-Bus bezeichnet werden kann. Dabei ist jedes Engineering-Tool über eine Schnittstelle an z. B. einem Kommunikationsbus gekoppelt. Über den Kommunikationsbus können Netzdienste (Web Services) für die jeweilige datentechnische Interaktion der beteiligten Elemente, wie Engineering-Tools, Datenbanken, Workflow-Managementsysteme und schließlich die jeweilige
Servereinrichtung in geregelter Form kommunizieren. Dabei sind die von der Servereinrichtung bereitgestellten Dienste, nämlich die aktuelle Bereitstellung der teilanlagenspezifischen Daten im Online-Betrieb vorhanden. Dies ist erheblich schneller und aufwandsgunstiger als handische Export- und Importvorgange von proprietären Datenformaten. Dabei sind die Servereinrichtung und die z. B. von den Engineering-Tools bereitgestellten Dienste online verfugbar. Neben Engineering- Tools können auch weitere nicht direkt an dem Entwurf beteiligte Client-Einrichtungen über das System die anlagenspezifischen Daten abfragen.
Die Figur 2 zeigt eine Ausfuhrungsform eines Anlagenentwurfssystems 1, welches zur Durchfuhrung eines entsprechenden Verfahrens geeignet ist. Um im Anlagenbau komplexe technische Anlagen aus vielen einzelnen und miteinander wechselwirkenden Teilanlagen aufzubauen, ist für die Verwaltung und Erzeugung von anlagenspezifischen Daten eine Servereinrichtung 2 vorgesehen, die über ein Datenkommunikationsnetz, beispielsweise dem Internet 3, mit Engineering-Tools 5, 6, und optionalen weiteren Client-Einrichtungen 4, 7, die jeweils der Erzeugung und dem Entwurf von Teilanlagen dienen, gekoppelt.
Da die jeweiligen Teilanlagen, die durch die Engineering-Tools 4, 5, 6, 7 bestimmt werden können, miteinander interagieren, sind auch die teilanlagenspezifischen Parameter wie zuvor beispielhaft anhand einer Teilanlage, die einen Fluiddurchfluss bewerkstelligt, erläutert wurde, durch logische Verknüpfungen untereinander beaufschlagt. Allerdings ist ein direkter Austausch dieser teilanlagenspezifischen Daten in dem Anlagen- entwurfssystem 1 nicht vorgesehen. Vielmehr erfolgt eine
Kommunikation immer über die Servereinrichtung 2 mittels dem hier als Internet 3 ausgeführten Kommunikationsnetz. Die Servereinrichtung 2 verfügt über eine Service-Schnittstelle 15. Die Engineering-Tools 4, 5, 6, 7, welche ebenfalls über geeignete Schnittstellen 16, 17, 18, 19 verfügen und mit dem Internet 3 verbunden sind, können somit mit der Servereinrichtung 2 kommunizieren. Als Engineering-Tools kommen vielfältige, auch Software-implementierte Einrichtungen in Frage. Nur beispielhaft seien Enterprise Resource-Planning- oder Supply-Chain Management-Einrichtungen, aber auch die eigentlichen Steuerrechner für die Funktion der aus den Teilsystemen zusammen- gesetzten technischen Anlage genannt.
Die Servereinrichtung verfügt über praktisch alle die gesamte technische Anlage parametrisierenden Informationen in Form einer Ortsdatenstruktur 8, einer Systemdatenstruktur 9, einer Funktionsdatenstruktur 10 und einer Betriebsmitteldatenstruktur 11. Ferner ist eine Technologiedatenstruktur 12 vorgesehen. Die Servereinrichtung verfügt über eine Datenumwandlungseinrichtung 13, welche die proprietären Datenstrukturen, welche von den Engineering-Tools 4, 5, 6, 7 geliefert werden, in passende Objekte für die Orts-, System-, Funktions-, Betriebsmittel- und Technologiedatenstrukturen umwandelt und dann in diese einpflegt. Optional kann auch eine Einrichtungen in der Servereinrichtung 2 vorgesehen sein, die ein Workflow-Modell 14 darstellt.
Die Servereinrichtung nimmt alle erforderlichen Datenumwandlungen, also die Umsetzung oder Übersetzung der von den Engineering-Tools gelieferten Daten, automatisch vor. Ferner erkennt die Servereinrichtung anhand der Ortsdatenstruktur 8, Systemdatenstruktur 9, Funktionsdatenstruktur 10 und Betriebsmittelstruktur 11, ob und welche teilanlagenspezifischen Daten an Engineering-Tools zur Aktualisierung übermittelt werden müssen, wenn andere Engineering-Tools Veränderungen derer teilanlagenspezifischen Daten anzeigen.
Beispielsweise ist es möglich, dass ein Engineering-Tool 5 mittels dem Internet 3 der Servereinrichtung 2 über deren Schnittstelle 15 anzeigt, dass es fachspezifische Bemes- sungsdaten einer Teilanlage, beispielsweise mechanische Abmessungen, verändert hat. Die Servereinrichtung 2 erkennt in der Folge, dass möglicherweise entsprechend auch Bemessungsdaten anderer Fachgewerke, beispielsweise Kabellängen der elektrσ- technischen Ausrüstung, unterschiedlich dimensioniert werden müssen. Es überträgt angepasst auf das benötigte Datenformat des betroffenen Engineering-Tools 6 über das Internet 3 und die Schnittstelle 18 des Engineering-Tools 6 die entsprechend erforderlichen und aktualisierten Daten.
Beispielhaft seien als mögliche Engineering-Tools CAD-Anwendungen, CAE-Anwendungen, Simulationsprogramme für das Anlagenlayout, Prozesssimulationen in verfahrentechnischen Anlagen, Programmierwerkzeuge für speicherprogrammierbare Steuerungen, digitale Leitsysteme oder weitere bekannte Engineering-Tools genannt.
Die Verwaltung und Ordnung aller anlagenspezifischer Daten und damit auch der teilanlagenspezifischen Daten kann z. B. in drei Ebenen erfolgen. Auf einer grundlegenden ersten Ebene sind hierarchisch organisierte Strukturen von informationstechnischen Objekten mit ortsspezifischen Daten über die Anlage als Ortsstruktur gespeichert. Dies ist in der Figur 3 schematisch dargestellt. Die informationstechnischen Objekte, welche be- stimmten Teilanlagen zugeordnet sind, sind hierarchisch in der Ortsstruktur OD als 100-111 dargestellt. In der Ortsstruktur ist im Wesentlichen festgelegt, wie die einzelnen Teilanlagen im Gesamtsystem angeordnet sind, also deren Orte. Der Graph D illustriert diese Zusammenhänge beispielsweise zwischen dem Objekt 100 und 105.
Eine gesamte Anlage ist ferner in Form von Systemdaten hierarchisch organisiert. Eine entsprechende hierarchische Systemstruktur ist mit SD bezeichnet, wobei wiederum die Objekte dieser informationstechnischen Struktur mit 100-112 bezeichnet sind. Zwischen den Objekten der Ortsdatenstruktur und der Systemdatenstruktur können logische Abhängigkeiten herrschen. Eine entsprechende logische Verknüpfung ist zwischen dem Objekt 111 und dem Objekt 103 als α mit gestrichelter Linie dargestellt. Darüber hinaus sind auch untereinander in der Systemdatenstruktur die einzelnen Objekte dieser Struktur logisch miteinander verknüpft. Denkbar ist beispielsweise eine logische Verknüpfung durch das Vorhandensein einer elektrischen Verkabelung von Signalen oder andere logischen Abhängigkeiten zwischen den Systemdaten von Teilanlagen. Dies ist in der Figur 3 beispielhaft durch die gestrichelte Linie γ dargestellt.
Eine weitere informationstechnische Struktur stellt die Funktionsdatenstruktur FD dar, die hierarchisch ausgeführt ist und Objekte mit Informationen über funktionelle Leistungsmerkmale der Anlage miteinander verknüpft. Entsprechende Funktionen können durch eine oder mehrere Komponenten oder Teilanlagen der gesamten technischen Anlage implementiert werden. Diese hierarchischen Objektdatenstrukturen, Systemdatenstrukturen und Funktionsdatenstrukturen OD, SD, FD sind in der Figur 2 mit den Bezugszeichen 8, 9, 10 versehen worden.
Darüber hinaus ergibt sich eine ähnliche hierarchische Struktur durch das entsprechende Vorhalten einer Betriebsmittelstruktur, über die in der gesamten technischen Anlage eingesetzten Betriebsmittel. Diese ist hier nicht näher dargestellt, weist jedoch eine ähnliche Struktur wie in der Figur 3 dargestellt auf.
In der Servereinrichtung sind die logischen Beziehungen, wie sie beispielsweise als α, γ, ß in der Figur 3 bezeichnet und illustriert sind, abgespeichert. Diese logischen Beziehungen bilden unter Anderem auch die von verschiedenen Enginee- ring-Tools 4, 5, 6, 7 gemeinsam benötigten anlagenspezifischen Daten ab. Durch Kenntnis der Interdependenzen, welche in Form der Ortsdatenstruktur OD, Systemdatenstruktur SD, Funktionsdatenstruktur FD und der Betriebsmitteldatenstruktur in der Servereinrichtung 2 abgelegt sind, kann dieselbe beim Engi- neering einer Teilanlage mit Hilfe eines entsprechenden Engineering-Tools auch die anderen betroffenen Engineering-Tools über das Internet 3 unterrichten und aktuelle Daten an diese ebenfalls betroffenen Engineering-Tools übertragen. Die je- weilige Transformation der Datenformate für die Anwendung der Engineering-Tools übernimmt dabei die Umwandlungseinrichtung 13.
Es können auch Untermengen von Objekten der Ortsdatenstruktur OD, Systemdatenstruktur SD und Funktionsdatenstruktur FD zu Technologiedatenstrukturen TD zusammengefasst werden, wie es in Figur 4 beispielhaft dargestellt ist. Es ist nämlich möglich, dass Teil- oder Untersysteme, die in verschiedenen Projekten oder verschiedenen Vorhaben großtechnischer Anlagen aus Teilanlagen eingesetzt werden, häufiger auftreten. Derartige Subsysteme können ebenfalls in einer standardisierten Informationstechnischen Datenstruktur, der Technologiedatenstruktur TD abgelegt werden. In der Figur 4 sind die betroffenen Objekte durch die Kasten UMl, UM2, UM3, UM4, UM5, UM6 angedeutet. Die jeweiligen logischen Verknüpfungen α, ß, Y zusammen mit den Untermengen von Objekten, welcher der Ortsdatenstruktur OD, Systemdatenstruktur SD und Funktionsdatenstruktur FD zugeordnet sind, ergibt eine Technologiedatenstruktur TD, welche wiederverwendbar ist. Dies stellt eine zweite Ebene der Verwaltung der anlagespezifischen Daten dar.
In einer dritten Ebene wird zudem eine Workflow-Automatisierung, welches in der Figur 2 durch das Bezugszeichen 14 dargestellt ist, vorgenommen. D. h., beim Entwurf, Aufbau oder der Planung der technischen Anlage werden die jeweiligen Änderungen der teil- anlagenspezifischen Daten und/oder die Verwendung der Technologiedatenstrukturen in einer konfigurierbaren Abfolge vorgegeben .
Die Servereinrichtung 2 sichert die Konsistenz aller mittels der Orts-, System-, Funktions- und Betriebsmitteldatenstrukturen 8, 9, 10, 11 abgespeicherten Strukturinformationen der gesamten technischen Anlage, auch wenn konkurrierende ändernde und lesende Zugriffe durch die verwendeten Engineering-Tools, 4, 5, 6, 7 erfolgen sollten. Dabei erfolgt eine Überprüfung der gewünschten Änderungen mit implizit formulierten Regeln, zum Beispiel im Form von logischen Konsistenzverknupfungen. Bei einer Verletzung einer solchen Abhängigkeit wird die Änderung verweigert oder ein Warnhinweis gegeben. Die Servereinrichtung 2 zeigt auch an, wenn die durch das mittels der Datenstrukturen 8, 9, 10, 11 sowie der logischen Verknüpfungen zwischen den diesen Strukturen zugehörigen Objekte aufgebaute Objektmodell der
Anlage verletzt wird. Dies kann z. B. durch eine Warnung durch die Servereinrichtung 2 erfolgen, wenn bestimmte Betriebsmittel, die für besonders kritische Funktionen der Anlagen oder Teilanlagen notwendig sind, durch ein Engineering-Tool gelöscht werden bzw. eine Löschung des Betriebsmittels bei der Servereinrichtung angefragt wird. Die Servereinrichtung kann auch anzeigen, wenn zwar Betriebsmittel vorgehalten werden, diese jedoch keine Funktion erfüllen. Konflikte können ebenfalls auftreten, wenn Engineering-Tools versuchen, Orte mehrfach mit Betriebsmitteln zu belegen. Alle diese Konfliktmöglichkeiten verhindert die Servereinrichtung 2 durch entsprechende Anzeigen und Warnungen.
Die Servereinrichtung 2 verfolgt die Änderungen in der Ge- samtanlage durch geeignetes Abspeichern in Form von Versionsdaten und Daten- oder Planungszuständen der sich in der Planung befindenden gesamten technischen Anlage, die auf dem Serverrechner 2 abgebildet ist.
Der in der Figur 2 als einzige an das Internet 3 gekoppelte
Servereinrichtung dargestellte Servercomputer kann auch in Form von mehreren Servern, die gemeinsam an das Internet 3 oder ein ähnliches Kommunikationsnetzwerk gekoppelt sind, ausgebildet werden. Dabei wird die entsprechende Kommunikationssoftware derart eingerichtet, dass gegenüber den Engineering-Tools 4, 5, 6, 7 eine einzelne Instanz zur Entgegennahme und Übertragung der anlagespezifischen Daten und teilanlagespezifischen Daten erscheint .
Insbesondere bei der Ausbildung eines entsprechenden Engineering-Service-Bus als Anlagenentwurfssystem 1 mit geeigneten Servereinrichtungen 2, einem Kommunikationsnetz 3 und den Engineering-Tools 4, 5, 6, 7, wobei das Internet als Kommu- nikationsnetzwerk verwendet wird, lassen sich die von dem Server 2 bereitgestellten Funktionen oder Dienste als Webservices oder Webdienste ausfuhren. Dabei können die Webdienste z. B. folgende Aufgaben erfüllen:
Ein erster Webdienst realisiert das Anlegen, Andern, Loschen oder Abfragen von Informationen zu der Anlagenstruktur, d. h. die Funktionsdatenstruktur, Ortsdatenstruktur, Systemdatenstruktur, die Betriebsmitteldatenstruktur und die bestehenden Verknüpfungen, also die logischen Zusammenhange α, ß, γ. Die Servereinrichtung 2 stellt dabei die Datenkonsistenz beim Zugriff mehrerer konkurrierender Clients, also der Engineering-Tools, sicher. Durch die hierarchische Organisation der Anlagenstrukturinformationen, wie es in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, lasst sich auf Teilinformationen in beliebiger Tiefe und Vernetzung effizient zugreifen.
Ein weiterer Webdienst kann mittels bestimmter Datenfilter- kriterien, also durch Angabe identifizierender Merkmale oder Parameter einzelner oder mehrerer Objekte der Anlagenstruktur, diese entsprechend abfragen oder bearbeiten. Entsprechende Filterkriterien können sich auf Merkmale mehrerer Objekte oder Elemente beziehen oder auch die logischen Verknüpfungen der Elemente betreffen.
Ein weiterer Webdienst kann das Anlegen, Andern oder Loschen von Technologiedatenstrukturen realisieren. Dies kann auch das Zuordnen von Elementen oder Eintragen der Strukturinformationen hinsichtlich der Datenstruktur, Ortsdatenstruktur, Systemda- tenstruktur und Betriebsmitteldatenstruktur auf eine Technologiedatenstruktur umfassen.
Ein weiterer Webdienst kann das Zuordnen und Abrufen von bestimmten anlagenspezifischen Daten zur Bereitstellung von Spezifikationsdokumenten oder Versionsangaben der gesamten technischen Anlage bereitstellen. Es lassen sich durch Verweise auch einzelne Teildokumentationen erstellen, z. B. durch Hy- perlinks, XML-Links (XPath, XLink, XPointer) auf Eintrage in den Datenstrukturen .
Ein Webdienst kann ebenso gewisse Nutzerinformationen oder Zugriffsrechte durch die an das Anlagenentwurfssystem gekoppelten Engineering-Tools zuweisen und verwalten. Dies kann auch Datenverschlusselungsmechanismen für die Datenübertragung zwischen den beteiligten Komponenten am Anlagenentwurfssystem umfassen .
Ein weiterer Webdienst kann über die am Server bzw. der Servereinrichtung verfugbaren Dienste Auskunft geben und eine entsprechende Liste verwalten.
Ein weiterer Webdienst dient dem Anmelden eines oder mehrerer Clients bzw. von Engineering-Tools an der Servereinrichtung und der Bekanntgabe der verfugbaren Dienste an den Client sowie das Registrieren dieser zusatzlichen Engineering-Tools bzw. Teilnehmer für weitere Informationsdienste im System.
Noch ein Webdienst kann die Ausgabe der gesamten Anlagen- strukturinformationen anbieten, also aller anlagenspezifischer Daten durch ein auch als Dump bezeichnetes Abspeichern in beispielsweise XML-Formaten zur externen Archivierung und Versionsverwaltung der z. B. im Aufbau befindlichen technischen Anlage .
Die für die Aufbau, Planung und den Entwurf einer großtechnischen Anlage verwendeten Engineering-Tools können folgende Dienste im Netzwerk bereitstellen: Das Anmelden und Abmelden einer Serverinstanz aus dem Anlagenentwurfssystem bzw. der Engineering-Service-Bus-Konfiguration. Die Bekanntgabe von Ande- rungswunschen an Elementen, Komponenten oder Teilanlagen der technischen Anlage. Die Bekanntgabe oder Publikation von An- derungen an der Anlagenstruktur, die von weiteren Engineering-Tools vorgenommen wurden. Die Übergabe von Baselines der Anlagenstruktur an weitere Client-Computer. Durch die Verwendung des vorbeschriebenen Anlagenentwurfssystems, welches ein Verfahren zum Erzeugen und Verwalten von anlagenspezifischen Daten für eine technische Anlage durchfuhrt, wird ermöglicht, dass entsprechend ausgeführte Enginee- ring-Tools bei einem Zugriff auf die Anlageninformationen kontrolliert werden. Teilanlagenspezifische Daten werden über die Servereinrichtung miteinander austauscht und Änderungen der gemeinsam erzeugten Strukturen zu den anlagespezifischen Daten werden synchronisiert. Dies erfordert lediglich eine Anpassung der Engineering-Tools an die jeweilige Schnittstelle des Servers bzw. Kopplung über ein Kommunikationsnetz mit der Servereinrichtung, welche den weiteren Datenabgleich und die Aktualisierung und Änderung von anlagenspezifischen Daten für weitere Engineering-Tools vornimmt.
Dadurch können zusatzliche Engineering-Tools einfach dem Anlageentwurfssystem zugefugt werden, ohne dass Schnittstellen der übrigen Engineering-Tools geändert werden mussten. Unabhängig von den einzelnen Fachgewerken und Engineering-Tools oder von beim Anlagenaufbau kooperierenden Projektpartnern können definierte Zustande oder Versionen für alle Engineering-Tools bereitgestellt werden. Der Grad der Automatisierung des entsprechenden Anlagenbaus oder der Vorbereitung zur Planung einer technischen Anlage kann erheblich automatisiert werden, da das Zusammenwirken der einzelnen an einem Arbeitsvorgang beteiligten Engineering-Tools in ihren Ablaufen vordefiniert und ohne manuelle Beteiligung zeitlich gesteuert werden können. Die Aufgaben der einzelnen Engineering-Tools können zeitlich entkoppelt und dennoch zentral über die Servereinrichtung koordiniert werden. Dies ermöglicht, einfach technische Dokumente zu der Form der Anlage zu erstellen und alle Anlagenspezifikationen dem jeweiligen Betreiber zur weiteren Nutzung zur Verfugung zu stellen.
Wiederverwendbare Engineering-Projekte innerhalb des gesamten Anlagenentwurfs lassen sich z. B. als Technologiedatenstrukturen wiederverwenden. Die hierarchischen Datenstrukturen in Form der Ortsdatenstruktur, Systemdatenstruktur, Funktionsdatenstruktur oder Betriebsmitteldatenstruktur zusammen mit den logischen Verknüpfungen derer Elemente oder Objekte bietet die Möglichkeit, kritische Konfigurationen frühzeitig festzustellen. Entsprechende Alarm-Management-Systeme können dann ebenfalls realisiert werden. Dabei werden die vernetzten Strukturinformationen während des Betriebs der Anlage ausgewertet und bei bestimmten Kombinationen von Parametern als Auslöser für Warnhinweise genutzt.
Die durch die Servereinrichtung bereitgestellten Strukturinformationen können auch zur Konfiguration von Plant-Asset-Management-Systemen verwendet werden. Durch die zentrale Verwaltung der teilanlagenspezifischen Daten auf der Servereinrichtung kann eine Umwandlung zwischen verschiedenen proprietären Datenformaten der Engineering-Tools ohne hohen informationstechnischen Aufwand für die Engineering-Tools selbst erreicht werden.
Das Anlagenentwurfssystem ermöglicht auch die einfache Ein- bindung von weiteren informationstechnischen Verfahren zur betriebswirtschaftlichen Steuerung der fertigen Anlage, wie z. B. Programme für das Bestellwesen oder Materialwirtschaft, bereits während der Anlagenplanung, aber auch in der Betriebsphase .
Die Servereinrichtung kann auch als Schnittstelle für weitere Systeme, die die technische Anlage steuern, eingesetzt werden. Durch das zuverlässige Speichern und Verwalten der gesamten anlagenspezifischen Daten, welche durch die Servereinrichtung auf ihre Konsistenz hin immer überprüft werden, kann auch eine Veränderung beispielsweise bei der Modernisierung von Teilanlagen einfach erfolgen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. Die genannten Beispiele für Teilanlagen, Engineering-Tools oder Datenformate sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Abweichend von dem dargestellten Internetkommunikationsnetzwerk sind weitere den Datenaustausch zwischen verschiedenen Netzwerkteilnehmern ermöglichende Kommunikationswege denkbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen und Verwalten von anlagespezifischen Daten für eine technische Anlage, welche aus miteinander wechselwirkenden Teilanlagen aufgebaut ist, wobei jeweilige Engineering-Tools (4, 5) teilanlagenspezifische Daten der jeweiligen Teilanlagen liefern und teilanlagenspezifische Daten von anderen Teilanlagen abfragen, mit den Schritten:
- Umwandeln der teilanlagenspezifischen Daten, welche eine jeweiligen Teilanlage charakterisieren, in ein festgelegtes
Datenformat (S2) ;
- Übertragen (Sl) der teilanlagenspezifischen Daten an eine Servereinrichtung (2) ;
- Speichern (S3) aller teilanlagenspezifischen Daten durch die Servereinrichtung (2) ; wobei ein jeweiliges Engineering-Tool (4, 5, 6, 7) zum Aktualisieren oder Andern von teilanlagenspezifischen Daten einer Teilanlage eine Anderungs- oder Aktualisierungsanfrage an die Servereinrichtung (2) sendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten in Abhängigkeit von Ortsdaten über die Teilanlagen in der gesamten technischen Anlage erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Ortsdaten in einer hierarchischen Ortsdatenstruktur (OD) abgelegt werden.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten in Abhängigkeit von Funktionsdaten über funktionelle Leistungsmerkmale der gesamten technischen Anlage erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Funktionsdaten in einer hierarchischen Funktionsdatenstruktur (FD) abgelegt werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten in Abhängigkeit von Systemdaten über mehrere Teilanlagen umfassende Teilsysteme in der technischen Anlage erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Systemdaten in einer hierarchischen Systemdatenstruktur (SD) abgelegt werden.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten in Abhängigkeit von Betriebsmitteldaten über die in der gesamten technischen Anlage eingesetzten Betriebsmittel erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Betriebsmitteldaten in einer hierarchischen Betriebsmitteldatenstruktur (BD) abgelegt werden .
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Objekten der Ortsdatenstruktur (OD) , der Betriebsmitteldatenstruktur (BD) , der Funktionsdatenstruktur (FD) und/oder der Systemdatenstruktur (SD) weitere Attribute, insbesondere zu objekt- bezogenen Informationen Parameter, zugeordnet werden.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Abhängigkeiten zwischen Objekten der Ortsdatenstruktur (OD), der Betriebsmitteldatenstruktur (BD) , der Funktionsdatenstruktur (FD) und/oder der Systemdatenstruktur (SD) durch logische Verknüpfungen der Objekte festgelegt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 5 und 7, wobei das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten ferner in Abhängigkeit von festgelegten logischen Verknüpfungen (ß) zwischen Objekten der Funktionsdatenstruktur (FD) und der Systemdatenstruktur erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 7 und 9, wobei das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten ferner in Abhängigkeit von festgelegten logischen Verknüpfungen zwischen Objekten der Betriebsmitteldatenstruktur (BD) und der Systemdatenstruktur (SD) erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 3 und 9, wobei das Speichern und/oder Andern der anlagenspezifischen Daten ferner in Abhängigkeit von festgelegten logischen Verknüpfungen zwischen Objekten der Betriebsmitteldatenstruktur (BD) und der Ortsdatenstruktur (OD) erfolgt .
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 11 - 14, wobei eine kontinuierliche Aktualisierung der anlagenspezifischen Daten durch die Servereinrichtung (2) erfolgt und bei einer
Änderung von ersten teilanlagenspezifischen Daten einer ersten Teilanlage von der Servereinrichtung (2) entsprechende erste teilanlagenspezifische Daten an das Engineering-Tool (6) einer zweiten Teilanlage übertragen wird, wenn die ersten teilan- lagenspezifischen Daten und die zweiten teilanlagenspezifischen Daten logisch verknüpft sind.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Untermenge (UM1-UM6) von Ortsdaten, Funktionsdaten, Systemdaten und/oder Betriebsmitteldaten und logische Verknüpfungen zwischen den Elementen der Untermenge zu einer Technologiedatenstruktur (TD) zusammengefasst wird, wobei die zusammenge- fassten Elemente eine Teilfunktion und ihre Realisierung innerhalb der technischen Anlage wiederverwertbar beschreiben.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das festgelegte Datenformat auf XML oder XSLT basiert.
18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die anlagespezifischen Daten mit vorgegebenen Kombinationen von teilanlagespezifischen Daten verglichen werden zum Erzeugen einer Warnung bei einer angefragten Änderung von teilanlage- spezifischen Daten.
19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vorbestimmte Abhängigkeiten von Objekten der der Ortsdatenstruktur (OD) , der Betriebsmitteldatenstruktur (BD) , der Funktionsda- tenstruktur (FD) und/oder der Systemdatenstruktur (SD) als logische Konsistenzverknupfungen festgelegt werden.
20. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ferner eine Abfolge von zu implementierenden Teilanlagen in der Form eines Workflows zur Realisierung der gesamten technischen Anlage abgespeichert wird und ein Andern oder Hinzufugen von Teilanlagen und deren teilanlagespezifischen Daten in Abhängigkeit von dem Workflow erfolgt.
21. Computerprogrammprodukt, welches die Durchfuhrung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche durch eine programmgesteuerte Servereinrichtung (2), an welche über ein Datennetzwerk (3) Engineering-Tools (4, 5, 6, 7) koppelbar sind, und durch die Engineering-Tools (4, 5, 6, 7) veranlasst.
22. Anlagenentwurfssystem (1) zur Erzeugung und Verwaltung von anlagespezifischen Daten für eine technische Anlage, welche aus miteinander wechselwirkenden Teilanlagen aufgebaut ist, wobei jeweilige Engineering-Tools (4, 5, 6, 7) teilanlagenspezifische Daten der jeweiligen Teilanlagen liefern und teilanlagenspe- zifische Daten von anderen Teilanlagen abfragen, mit einer Servereinrichtung (2) , einem Kommunikationsnetzwerk (3) und Engineering-Tool-Einrichtungen (4, 5, 6, 7), wobei das AnIa- genentwurfssystem (1) derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 - 20 durchgeführt wird.
23. Anlagenentwurfssystem (1) nach Anspruch 22, wobei mehrere Servereinrichtungen (2) zur Lastenaufteilung der Verwaltung und
Erzeugung der anlagespezifischen Daten vorgesehen sind.
24. Anlagenentwurfssystem (1) nach Anspruch 22 oder 23, wobei das Kommunikationsnetzwerk (3) das Internet, ein GSM- oder UMTS-Netzwerk ist.
25. Anlagenentwurfssystem (1) nach einem der Ansprüche 22 - 24, wobei das Umwandeln, Speichern, Andern, Aktualisieren der anlagespezifischen oder teilanlagespezifischen Daten und/oder eine Anfrageannahme einer Engineering-Tool-Einrichtung (4, 5, 6, 7) als in dem Kommunikationsnetzwerk (3) nutzbare Dienste, insbesondere als Webservices, implementiert sind.
26. Anlagenentwurfssystem (1) nach einem der Ansprüche 22 - 25, wobei weitere Client-Einrichtungen (4, 7) vorgesehen sind, welche bei der Servereinrichtung anlagespezifischen oder teilanlagespezifischen Daten abfragen und/oder Änderungen anfragen können.
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