DE102004062434A1

DE102004062434A1 - System und Verfahren zum automatischen Aktualisieren von Funktionalitäten in einem verteilten Netzwerk

Info

Publication number: DE102004062434A1
Application number: DE102004062434A
Authority: DE
Inventors: Christian M. Dipl.-Ing. Stich; Marcel Dipl.-Inform. Dix
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-06-22
Also published as: WO2006066880A1; US20080134164A1; US8527980B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum automatischen Erweitern von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware für in einem verteilten Netzwerk, insbesondere in einem verteilten Automatisierungssystem, angeordnete Systemknoten (SK) mit wenigstens einem Systemdiagnosewerkzeug (10), welches den aktuellen Systemzustand des verteilten Netzwerkes analysiert, zu einer Systemstatusdatei (11) zusammenfasst und die Systemstatusdatei (11) wenigstens einem wissensbasierten Planungswerkzeug (20) zuführt. Das wissensbasierte Planungswerkzeug (20) erstellt regel- und datenbasiert aus der Systemstatusdatei (11) und einer Planungsdatenbasis (23) einen Systemplan (21) für eine neue Systemversion, generiert, basierend auf dem erstellten Systemplan (21), für die Systemknoten (SK) des verteilten Netzwerkes Installationsdateien (22) für eine automatische Installation und Konfiguration der Systemaktualisierung und führt die Installationsdateien (22) jeweils wenigstens einem in den Systemknoten (SK) vorhandenen Installations- und Konfigurationswerkzeug (50), (60) zu. Das Installations- und Konfigurationswerkzeug (50), (60) des jeweiligen Systemknotens (SK) wählt aus den Installationsdateien (22) die zu installierenden Softwarepakete automatisch aus, installiert und konfiguriert diese, wodurch nach der Konfiguration der installierten Softwarepakete die Funktionalität des verteilten Netzwerkes wieder hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum automatischen Aktualisieren, auch Upgrade genannt, von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware, vorzugsweise von einer installierten Version zu einer höheren Version, für in einem verteilten Netzwerk, insbesondere in einen verteilten Automatisierungssystem, angeordnete Systemknoten.
Ein verteiltes Netzwerk umfasst in seiner Struktur eine Vielzahl von Systemknoten, welche über eine Netzwerkstruktur miteinander verbunden sind, beispielsweise als Client-Server-Beziehung zueinander in Beziehung stehen und Funktionalitäten erbringen, die nicht mittels einer einzelnen Komponente erbracht werden können. Als Systemknoten werden im verteilten Netzwerk beispielsweise Bedienarbeitsplätze (Operator Stationen), Wartungsarbeitsplätze (Engineering Stationen), Archivierungsarbeitsplätze, Steuergeräte mit Verarbeitungsstationen, Ein- und Ausgabeeinheiten und Kommunikationsschnittstellen eingesetzt.
Die funktionalen Komponenten sind üblicherweise über eine Vielzahl der Systemkoten, im folgenden auch als Computer oder Datenverarbeitungseinrichtung bezeichnet, verteilt, die über ein oder mehrere physikalische Netzwerke miteinander verbunden sind. Auf den Systemknoten sind Betriebssysteme, Anwendungsprogramme, Steuerprogramme und verschiedene funktionale Komponenten des Systems installiert, wobei die einzelnen Knoten mit ihren verschiedenen funktionalen Komponenten in unterschiedlicher Weise von einander abhängig sind.
Zur Aktualisierung der Systemsoftware, die in Softwarepaketen abgelegt ist, wird auf den Computern des verteilten Systems eine neue, oder verbesserte Systemversion, unter Erhalt der benutzerspezifischen Applikationen, wie beispielsweise Projektdaten und Einstellungen, installiert, wobei die funktionalen Komponenten des bestehenden Systems durch neue Komponenten ausgetauscht werden und das aktualisierte System in der Lage ist, die gleiche, aber modernisierte, grundlegende Funktionalität zu erbringen. Dieser Vorgang wird im folgenden als Systemupgrade bezeichnet.

Gegenwärtig eingesetzte Verfahren verwenden beispielsweise Installationsprogramme, sogenannte Softwareinstaller, die den Systemupgrade auf einem einzigen Computer des verteilten Systems ausführen. Diese Installationsprogramme überprüfen vor der Installation der neuen Programme die auf dem Computer vorhandene Softwarekonfiguration und schlagen entsprechend der verfügbaren Upgrade-Möglichkeiten der Software Alternativen bei einer Neuinstallation vor.

Um die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Systemknoten des verteilten Automatisierungssystems bei einer Aktualisierung der Softwarepakete zu berücksichtigen, wird ein detailliertes Wissen über die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Systemknoten benötigt.

Installationshandbücher bieten oft nur ein allgemeines Wissen über die bestehenden Abhängigkeiten zwischen der verteilten Systemsoftware. Die Planung des System-Upgrades und die Identifikation, welche existierenden Systemkomponenten durch aktualisierte neue Komponenten zu ersetzen sind, muss manuell durch den Benutzer ausgeführt werden.

Für die Installation der neuen Softwarepakete auf den verschiedenen Systemknoten und die Konfiguration der Beziehungen und Abhängigkeiten zwischen den Systemknoten ist ein umfangreiches Expertenwissen erforderlich, da die Vorgehensweise bei der Installation und Konfiguration der Softwarepakete in den dazu vorgegebenen Richtlinien und Anweisungen oft nur unzureichend beschrieben und schwer nachvollziehbar ist.

Auch bereits existierende Analysewerkzeuge betrachten nur Kompatibilitäten einzelner Softwarepakete und ihren Versionen untereinander auf einem Rechner, jedoch nicht logische systembezogene Abhängigkeiten, wie beispielsweise zu computertunabhängigen Softwarepaketen.

Es existieren keine formulierbaren Abhängigkeitsregeln für die Planung eines automatischen Upgrades für alle Systemknoten des verteilten Systems.

Neuere Versionen der kompletten Systemsoftware werden üblicherweise in mehreren Softwarepaketen angeboten, welche der Benutzer dahingehend selbst identifizieren muss, auf welchen Knoten welche Systemkomponenten zu aktualisieren und zu installiert sind oder welche Systemkomponenten mit einer neuen Version zu ersetzen sind.

Auch die Pläne der Systemstruktur und die Identifikation der Systemkomponenten für eine vollständige und richtige Installation der Beziehungen und Abhängigkeiten der Systemkomponenten untereinander werden manuell erstellt und für jede Systemkomponente separat geprüft, wodurch der administrative Aufwand für die Aktualisierung der Softwarepakete mit einem hohen Zeitaufwand verbunden ist und sich um so mehr erhöht, je umfangreicher die Anlagentopologie ausgeführt ist.

Eine automatische Installation, Konfiguration und Systemdiagnose des verteilten Systems mit einer aktualisierten neueren Version der Systemsoftware des verteilten Automatisierungssystems über eine bereits existierende Version ist mit den gegenwärtig eingesetzten Verfahren nicht durchführbar.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, ein System zum automatischen Aktualisieren der in Softwarepaketen, insbesondere in Betriebssystemen, Anwendungsprogrammen, Steuerprogrammen und/oder verschiedenen funktionalen Komponenten des Systems, abgelegten Funktionalitäten für in einem verteilten Netzwerk, insbesondere in einen verteilten Automatisierungs system, angeordnete Systemknoten anzugeben, wodurch vorgenannte Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausstaltungen, Verbesserungen des erfindungsgemäßen Systems und ein entsprechendes Verfahren zur Ausführung eines solchen Systems sind in weiteren Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.

Erfindungsgemäß umfasst das System zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegten Funktionalitäten, im folgenden auch Systemsoftware genannt, für in einem verteilten Netzwerk, insbesondere in einen verteilten Automatisierungssystem, angeordnete Systemknoten ein Systemdiagnosewerkzeug, welches den aktuellen Systemzustand des verteilten Netzwerkes analysiert, indem Systemdiagnosefunktionen des Systemdiagnosewerkzeuges über die einzelnen Systemknoten im verteilten System iteriert und auf vorhandene Systemkomponenten der Systemknoten analysiert werden. Durch ein im Systemdiagnosewerkzeug vorhandenes Analysewerkzeug wird zuerst festgestellt, welche Systemfunktionen durch das aktuell installierte Automatisierungssystem unterstützt werden und welche Struktur das System aufweist (z.B. wie viele Bedienplätze und Server im System vorhanden sind und wie diese miteinander verknüpft sind). Somit ist gewährleistet, dass nach dem Upgrade genau dieses System mit seinen Eigenschaften in der neueren Systemversion wiederhergestellt wird. Dazu ermittelt das Analysewerkzeug, welche Software und Hardware auf jedem einzelnen Systemknoten des verteilten Netzwerkes installiert ist. Hierzu iteriert das Analysewerkzeug über die einzelnen Systemknoten und ermittelt die vorhandene Software und/oder Hardware.

Zur Aktualisierung der Funktionalitäten des Automatisierungssystems sammelt das Systemdiagnosewerkzeug beispielsweise mittels des Analysewerkzeuges die anlagenrelevante Daten des verteilten Automatisierungssystems über die Systemknoten und fasst die gesammelten Daten zur Systemstatusdatei zusammen. Die so gesammelten Systeminformationen bilden die Grundlage für die Durchführung des System-Upgrades mittels eines wissensbasierten Planungswerkzeuges.

Das wissensbasierte Planungswerkzeug erstellt aus der Systemstatusdatei und einer Planungsdatenbasis, in der allgemeine Installationsregeln und Systemabhängigkeiten abgelegt sind, automatisch einen Systemplan für eine neue Systemversion, indem es die Systemkomponenten der Systemknoten des installierten Systems auf die entsprechenden Komponenten der neuen Systemversion abbildet.

Dazu löst das Planungswerkzeug logische Abhängigkeiten zwischen den Systemknoten und Funktionalitäten des verteilten Automatisierungssystems sowie zwischen den Anforderungen der neuen Systemversion auf und stellt so in vorteilhafter Weise sicher, dass nach der Definition der neuen Systemversion nur gültige Systempläne, mit den richtigen Systemkomponenten für die jeweilige zu unterstützende Funktionalität verteilt auf den einzelnen Systemknoten, erzeugt werden. Somit ist beispielsweise ein Softwarepaket eines Systemknotens des verteilten Automatisierungssystems in der neuen Version noch auf weiteren Knoten installierbar. Optional ist vorgesehen für diese Knoten in der neuen Version zusätzlich ein weiteres Softwarepaket zu installieren, welches in einer Vorgängerversion noch nicht vorhanden war. Auch höhere Leistungsanforderungen an die Hardware der einzelnen Systemknoten sind bei der Erstellung der Systemdatei vorgesehen.

Das Planungswerkzeug generiert, basierend auf dem erstellten Systemplan für die Systemknoten des verteilten Netzwerkes, Installationsdateien für eine automatische Installation und Konfiguration der Systemaktualisierung.

Dazu ist das Planungswerkzeug vorzugsweise in einem separaten Planungsrechner abgelegt und konstruiert aus den Systemkomponenten der aktualisierten Version automatisch eine vollständige Systemkonfiguration, die der Konfiguration des installierten Systems entspricht und die gleichen Funktionalitäten des Systems aufweist. Die im Planungswerkzeug dazu abgelegte Planungsdatenbasis umfasst ein Modell einer neuen Systemversion mit Planungsregeln, Systemabhängigkeiten, wie beispielsweise Abhängigkeiten der Softwarepakete untereinander, Systeminformationen, wie beispielsweise Definitionen der Systemknotentypen, mögliche Konfigurationskombinationen der Systemkomponenten, minimale und maximale Systemgrenzeninformationen, wie beispielsweise Definitionen der maximalen Anzahl von Bedienstationen, Systeminstallationsanforderungen und Systemkonfigurationsschritte.

Das Planungswerkzeug operiert auf der Planungsdatenbasis, die Planung und die zugrundeliegenden Planungsdaten bilden, zusammen ein wissensbasiertes System.

Die Installationsdateien umfassen vorzugsweise Informationen über Knotentyp und Name jedes Systemknotens, das benötigtes Betriebsystem, Anforderungen an eine externe Basissoftware, zusätzliche Hardwareanforderungen, eine Zusammenstellung zu installierenden Softwarepakete in Abhängigkeit vom jeweiligen Systemknoten und/oder Konfigurationsdaten der Systemknoten.

Die erstellten Installationsdateien werden jeweils einem in den Systemknoten vorhandenem Installations- und Konfigurationswerkzeug zugeführt, welches aus den Installationsdateien die zu installierenden Softwarepakete automatisch auswählt, installiert und konfiguriert.

Nach der Konfiguration der installierten Softwarepakete sind in vorteilhafter Weise die Funktionalität und die Systemeigenschaften des verteilten Netzwerkes in einer aktuelleren Systemversion, insbesondere

– die Art und Anzahl der Bedienstationen und/oder Engineering Stationen,
– die Kommunikationsfähigkeit zu angeschlossenen Steuergeräte mit Anzahl der Verbindungsstationen,
– unterstützte Redundanzen von Systemknoten,
– ausgewählte Kombinationen von Client/Serverstrukturen auf demselben Systemknoten,
– Installationen ausgewählter Systemapplikationen,
– die Art und Anzahl der Applikationsserver,
– die Anzahl der Domain Server oder alternativ die Wahl einer Arbeitsgruppe und/oder der Namen der Domäne, also der organisatorischen Einheit für die Verwaltung der Server im verteilten Netzwerk, und/oder die Netzwerkeigenschaften und/oder die Aufteilung des Netzwerkes auf mehrere Unternetzwerke und/oder Netzwerkredundanzen,
– der Name und die Identifizierungsadressen der einzelnen Systemknoten,
– eingerichtete Benutzer- und Zugriffsrechte der Domäne und des Automatisierungssystems,
– die Systemnamen und/oder weitere benutzerspezifische Systemkonfigurationen wiederhergestellt.

Nach erfolgreicher automatischer Installation der Softwarepakete in den Systemknoten des verteilten Systems werden die Systemknoten automatisch konfiguriert und die zuvor gesicherten Applikationsdaten des Automatisierungssystems oder der technischen Anlage können nun wieder in das neue System geladen werden.

In einer alternativen Ausführungsvariante ist die Konfiguration der Softwarepakete auch benutzergeführt ausführbar.

Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung basiert darauf, dass das Analysewerkzeug erforderliche Erweiterungen und/oder Anpassungen der Hardware der Systemknoten des verteilten Systems ermittelt. Dazu liest das Analysewerkzeug die entsprechenden generierten Installationsdateien aus dem Planungswerkzeug ein, vergleicht diese mit der aktuellen Hardware und erstellt beispielsweise einen Bericht über zusätzlich zu installierende Hardware.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Analysewerkzeug dafür vorgesehen, automatisch eine Überprüfung und/oder Verifikation der Funktionalität des verteilten Netzwerkes auszuführen und/oder einen Systemstatusbericht zu erstellen.

Das Verfahren mit dem die Aufgabe weiterhin gelöst wird, ist dem Anspruch 12 zu entnehmen. Dabei wird mittels eines Systemdiagnosewerkzeuges der aktuelle Systemzustand des verteilten Netzwerkes analysiert und zu einer Systemstatusdatei zusammenfasst. Die Systemstatusdatei wird einem, vorzugsweise in einem Planungsrechner vorhandenem wissensbasierten Planungswerkzeug zuführt.

Erfindungsgemäß wird aus der Systemstatusdatei und einer Planungsdatenbasis mittels des wissensbasierten Planungswerkzeuges ein Systemplan für eine neue Systemversion erstellt.

Basierend auf dem erstellten Systemplan für die Systemknoten des verteilten Netzwerkes werden Installationsdateien für eine automatische Installation und Konfiguration der Systemaktualisierung generiert und die Installationsdateien jeweils einem in den Systemknoten vorhandenem Installations- und Konfigurationswerkzeug zugeführt.

Aus den Installationsdateien werden mittels des Installations- und Konfigurationswerkzeuges des jeweiligen Systemknotens neu zu installierende Softwarepakete mit der entsprechenden Systemsoftware automatisch auswählt, installiert und konfiguriert, so dass nach der Konfiguration der installierten Softwarepakete die Funktionalität des verteilten Netzwerkes wiederhergestellt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in vorteilhafter Weise die Vorgehensweise zur Installation und Konfiguration einer aktuelleren Version der Systemsoftware eines verteilten Automatisierungssystems über eine existierende Version ausgeführt. Das Verfahren automatisiert die Installation der neuen Systemsoftware und umfasst optional eine automatische Systemdiagnose des vorhandenen Automatisierungssystems. Die Systemdiagnose analysiert dabei die einzelnen Systemknoten nach bereits installierten Systemfunktionalitäten und erstellt daraus einen Zustandsbericht über das gesamte Netzwerk.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht so die automatische Wiederherstellung des verteilten Systems mit seinen Funktionalitäten in einer neueren Version.

Für die automatische Installation und Konfiguration der aktuelleren Version der Systemsoftware ist in vorteilhafter Weise kein Expertenwissen erforderlich, da die Installation und Konfiguration der Systemsoftware für alle Systemknoten des verteilten Netzwerkes automatisch ausgeführt werden.

Anhand des in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispieles sollen die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware für einen in einem Automatisierungssystem angeordneten Systemknoten,
2 einen beispielhaften Verfahrensablauf zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware für in einem Automatisierungssystem angeordnete Systemknoten, und
3 den Verfahrensablauf zum automatischen Aktualisieren und/oder Erweitern von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware in einer beispielhaften Netzwerkstruktur.
In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware für einen in einem Automatisierungssystem angeordneten Systemknoten SK gezeigt, wobei die Systemknoten SK beispielsweise Bedienarbeitsplätze (Operator Stationen), Wartungsarbeitsplätze (Engineering Stationen), Archivierungsarbeitsplätze sowie Controller (Steuergeräte) mit Verarbeitungsstationen, Ein- und Ausgabeeinheiten und Kommunikationsschnittstellen sind. In der 1 ist beispielhaft nur ein Systemknoten SK dargestellt.
Die in den Softwarepaketen integrierte Systemsoftware umfasst insbesondere Betriebssysteme, Anwendungsprogramme, Steuerprogrammen und/oder funktionale Komponenten des Automatisierungssystems.
In den Systemknoten SK des erfindungsgemäßen Systems zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware für ein verteiltes Automatisierungssystem ist jeweils ein Systemdiagnosewerkzeug 10 abgelegt. Das Systemdiagnosewerkzeug 10 analysiert den aktuellen Systemzustand des Automatisierungssystems, indem es mittels eines Analysewerkzeuges die anlagenrelevanten Daten des Automatisierungssystems über die Systemknoten SK des verteilten Netzwerkes sammelt und aus dem aktuellen Systemzustand eine Systemstatusdatei 11 erstellt. Die Systemstatusdatei 11 wird einem wissensbasierten Planungswerkzeug 20, welches in einem separaten Planungsrechner angeordnet ist, zugeführt.
Das Systemdiagnosewerkzeug 10 analysiert die einzelnen Systemknoten nach bereits installierten Systemfunktionalitäten und erstellt daraus einen Zustandsbericht 12 des aktuellen Gesamtsystems. Der Zustandsbericht 12 über den aktuellen Systemzustand, der in der Systemstatusdatei enthalten ist, hält fest, welche Funktionalitäten im aktuell installierten System vorhanden sind. Das Planungswerkzeug 20 benötigt diese Informationen um festzustellen, welche Funktionalitäten zu aktualisieren sind.
Das wissensbasierte Planungswerkzeug 20 erstellt aus der Systemstatusdatei 11 und einer Planungsdatenbasis 23 einen Systemplan 21 für eine neue Systemversion. Der Systemplan 21 kann optional beispielsweise in Form eines Berichtes über den geplanten Upgrade ausgegeben oder angezeigt werden.
Basierend auf den erstellten Systemplan 21 für die Systemknoten SK des verteilten Automatisierungssystems generiert das Planungswerkzeug 20 Installationsdateien 22 für eine automatische Installation und Konfiguration der Systemaktualisierung für die Systemknoten SK des verteilten Systems.
Die erzeugten Installationsdateien 22 werden jeweils einem in den Systemknoten SK vorhandenem Installations- und Konfigurationswerkzeug 50, 60 zugeführt, welches aus den Installationsdateien 22 die zu installierenden Softwarepakete automatisch auswählt, installiert und konfiguriert und die Funktionalität des gesamten Automatisierungssystems wiederherstellt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung führt das Analysewerkzeug 70 automatisch eine Verifikation der Funktionalität des Automatisierungssystems auf den einzelnen Systemknoten aus. Mit dieser abschließenden Verifikation ist die erfolgreiche Wiederherstellung aller Funktionalitäten in der neuen Systemversion abgeschlossen.
Dazu überprüft das Analysewerkzeug 70, welches zuvor schon die anlagenrelevanten Daten des Automatisierungssystems über die Systemknoten SK des verteilten Netzwerkes gesammelt hat, die Vollständigkeit der durchgeführten Systemerweiterung der Systemsoftware aller Systemknoten und erstellt einen Statusbericht 71 mit den Informationen über die Aktualisierung der Systemsoftware sowie über den aktu alisierten Systemzustand des verteilten Systems. Dieser Bericht 71 bildet beispielsweise als Anlagenpass die Grundlage für zukünftige Serviceaktivitäten und Upgrades am Automatisierungssystem.
Bevor die Einrichtung der neuen Systemsoftware erfolgt, ist oft die Hardware der einzelnen Systemknoten SK an die Anforderungen der neuen Version anzupassen.
Das Analysewerkzeug 70 ist somit auch dafür vorgesehen erforderliche Erweiterungen und/oder Anpassungen der Hardware der jeweiligen Systemknoten SK des verteilten Systems mittels der generierten Installationsdateien 22 aus dem Planungswerkzeug 20 zu ermitteln.
Das Analysewerkzeug 70 weist den Benutzer automatisch auf eventuell nicht erfüllte neue Hardwareanforderungen der einzelnen Systemknoten SK hin. Hierzu liest das Analysewerkzeug die entsprechenden generierten Installationsdateien 22 aus dem Planungsrechner PR ein, vergleicht die Dateien 22 mit der aktuell installierten Hardware. Die ermittelten Hardwareerweiterungen werden beispielsweise in Form eines Berichtes 30 über zusätzliche Hardwareanforderungen ausgegeben oder angezeigt.
Für die Installation und Konfiguration von Betriebssystem und Netzwerk erhalten die generierten Installationsdateien 22 für jeden Systemknoten SK sogenannte individuelle Scripte für das automatische Installieren und Konfigurieren von Betriebssystem und dem Netzwerk. So wird beispielsweise automatisch sichergestellt, dass das richtige Betriebsystem auf den einzelnen Servern oder Clients des Systems vorinstalliert ist. Weitere Scripte setzen beispielsweise die Namen der Systemknoten SK und Identifizierungsadressen der Systemknoten und fügen sie der entsprechenden System-Domäne hinzu. Die Scripte werden dabei automatisch durch ein Werkzeug 40 angestoßen.
In 2 ist ein beispielhafter Verfahrensablauf zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware für in einem Automatisierungssystem angeordneten Systemknoten gezeigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt eine Anzahl von Schritten, mit welchen die Softwarepakete für jeden einzelnen Systemknoten SK automatisch aktualisiert und alle benötigten Informationen für die Wiederherstellung der Systemfunktionalität in einer neueren Version in mehreren der Installationsdateien 22 kompiliert werden. Die Installationsdateien 22 werden als Eingabe für die nachfolgenden Schritte des Verfahrens eingesetzt und für jeden Knoten wird ein eigener Satz bestimmter knotenspezifischer Dateien generiert.
In einem ersten Schritt 1 werden vom Analysewerkzeug 70 die anlagenrelevanten Daten über alle Systemknoten SK im verteilten Netzwerk gesammelt. Hierzu iteriert das Analysewerkzeug 70 über die einzelnen Knoten SK und ermittelt die dort vorhandene Hardware wie beispielsweise die Leistung der Zentraleinheit (CPU) oder die Speicherkapazität der Systemknoten SK, die installierte Systemsoftware, die Software von Drittanbietern, wie Betriebsystem, die Konfigurationen der Systemknoten SK, wie beispielsweise die Identifizierungsadresse, den Knotenname, eingerichtete Benutzerzugänge und Softwarekonfigurationen. Die Analyse der einzelnen Knoten erfolgt entfernt (remote) von einem zentralen Planungsrechner PR der Automatisierungsanlage aus, der die Ergebnisse der Analyse sammelt und in einer Systemstatusdatei 11 zusammenfasst.
In einem zweiten Schritt 2 wird mittels dem Planungswerkzeug 20 zunächst ein neuer, noch leerer Systemplan 21 basierend auf einem Modell der neuen Systemversion, auf die das installierte System hochgerüstet werden soll, erstellt. Anschließend liest der Planungsrechner 20 die von dem Analysewerkzeug 70 generierte Systemstatusdatei 11 ein und bildet die einzelnen Systemkomponenten des installierten Systems auf die entsprechenden Komponenten der neuen Version ab. Das Planungswerkzeug 20 schlägt hierfür die einzelnen Systemkomponenten der installierten Version in einer sogenannten „Mapping" Tabelle aus der darmunterliegenden Planungsdatenbasis nach und ermittelt zu jeder Systemkomponente die Installationsanforderungen und -regeln in der neuen Version. So legt die Mapping Tabelle für jede Systemkomponente fest, welche Softwarepakete der neuen Version in welcher Reihenfolge auf welchen Knoten zu installieren sind, welche Konfigurationsschritte zu durchlaufen sind, welche zusätzlichen Hardwareanforderungen an die System knoten SK bestehen und worauf die neue Systemkomponente installiert werden soll. Das Planungswerkzeug 20 befüllt sukzessiv das leere Modell des neu erstellten Systemplans 21 mit den ermittelten Systemkomponenten der neuen Version, bis schließlich der so entstandene Plan ein vollständiges funktionales Abbild des noch installierten Systems auf die neue Systemversion darstellt.
Anschließend werden die Konfigurationsdaten des noch installierten Systems mittels dem Planungswerkzeug 20 in den neuen Systemplan 21 übertragen, wobei die Konfigurationsdaten beispielsweise die Bezeichnungen der Systemknoten des ursprünglich installierten Systems, Einstellung der gleichen Identifizierungsadressen, Übertragungen der Benutzerzugänge und der Benutzerrechte in das neuen System.
In einer alternativen Ausführungsvariante kann über eine im Planungswerkzeug 20 befindliche graphische Benutzerschnittstelle auch als GUI (graphical user interface) bezeichnet, des Planungswerkzeugs 20 auch eine bestimmte Systemversion. aus einer Auswahl von verschiedenen möglichen Versionen gewählt werden, auf diese das bestehende System hochgerüstet werden soll.
Bevor die Einrichtung der neuen Systemsoftware erfolgen kann, muss eventuell die Hardware der einzelnen Systemknoten SK an die Anforderungen der neuen Version angepasst werden. Somit wird in einem dritten Schritt 3 die Anpassung der Hardware der Systemknoten SK vorbereitet, indem der Benutzer durch das Analysewerkzeug 70 automatisch auf eventuell nicht erfüllte neue Hardwareanforderungen der einzelnen Systemknoten SK hingewiesen wird. Hierzu liest das Analysewerkzeug 70 die entsprechenden generierten Installationsdateien 22 aus dem Planungswerkzeug 20 ein und vergleicht diese automatisch mit der aktuellen Hardware, wobei ein Aufrüsten der Systemknoten SK Rechner natürlich nur manuell erfolgen kann.
Für die Installation und Konfiguration von Betriebssystem und Netzwerk werden in einem vierten Schritt 4 den generierten Installationsdateien 22 für jeden Systemknoten SK sogenannte individuelle Scripte für das automatische Installieren und Konfigurieren von Betriebssystem und dem Netzwerk zugeordnet. So wird beispielsweise automatisch sichergestellt, dass das richtige Betriebsystem auf den einzelnen Ser vern oder Clients des Systems vorinstalliert wird. Die Scripte werden dabei automatisch durch ein Werkzeug 40 angestoßen.
Die Installation der neuen Systemversion der Softwarekomponenten auf den einzelnen Systemknoten SK wird in einem fünften Schritt 5 dahingehend ausgeführt, dass für jeden Systemknoten SK mittels eines Installationswerkzeuges 50 aus den Installationsdateien 22, welche beispielsweise von einer Installations- CD zur Verfügung gestellt werden, die Liste der zu installierenden neuen Softwarepakete entnommen wird und diese Softwarepakete entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge auf dem jeweiligen Knoten SK installiert werden. Die ursprünglich installierten Systemsoftwarepakete der einzelnen Systemknoten SK werden mittels dem Installationswerkzeug 40 mit der neuen Version der Software ersetzt, so dass die Funktionalität des gesamten Automatisierungssystems vollständig in der neuen Version wiederhergestellt wird.
In einem weiteren Schritt 6 wird mittels eines Konfigurationswerkzeuges 60 die Konfiguration der Softwarekomponenten in den Systemknoten SK im neuen System ausgeführt.
Die Systemsoftware der aufgerüsteten Systemknoten SK ist somit nach ihrer Installation automatisch konfiguriert und die zuvor gesicherten Applikationsdaten der Automatisierungsanlage werden wieder in das mit der neu aufgespielten und/oder erweiterten Systemsoftware geladen.
In einem letzten Schritt 7 wird eine abschließende Verifikation der erfolgreichen Wiederherstellung aller Funktionalitäten in der neuen Systemversion durchgeführt. Dazu wird mittels des Analysewerkzeuges die Vollständigkeit der durchgeführten Schritte 1 bis 6 überprüft und einen neuer Systemstatusbericht 71 mit den Einzelheiten des erfolgten System-Upgrades und des neuen Systemzustandes erstellt. Der Systemstatusbericht 71 wird beispielsweise als Anlagenpass für zukünftige Service-Aktivitäten an der verteilten Automatisierungsanlage insbesondere für weitere Upgrades, eingesetzt.
3 zeigt den Verfahrensablauf zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware in einer beispielhaften verteilten Netzwerkstruktur. Die beispielhafte Netzwerkstruktur umfasst die Netzwerke A und B mit einer Vielzahl von Systemknoten SK sowie den Abhängigkeiten zwischen den Systemknoten SK und den daran angeschlossenen angeschlossenen Steuergeräten SG.
Für die Aktualisierung der in den Softwarepaketen abgelegten Systemsoftware über mehrere Systemknoten SK des verteilten Netzwerkes werden unter Beachtung des logischen Gefüges aller verteilten Systemkomponenten, allgemeine Abhängigkeiten und Regeln für den in 1 und 2 beschriebenen Upgrade 100 des verteilten Gesamtsystems in der Planungsdatenbasis 23, auch als Regeldatenbasis bezeichnet, des Planungswerkzeuges 20 formuliert, verwaltet und während des Upgrades 100 in den Systemknoten des automatisch geprüft.
Das Verfahren zum automatischen System-Upgrade 100 bildet, basierend auf der Regeldatenbasis 23, auf eine Systemsoftware S4 eine neuere Systemsoftware S5 ab und ermittelt anhand der in der Regeldatenbasis 23 abgelegten Regeln und Systemabhängigkeiten, welche Anpassungen in den Systemknoten SK auszuführen sind, um ein betriebsbereites verteiltes Netzwerk mit möglichst gleicher Funktionalität in der neueren Version S5 wiederherzustellen.

Claims

System zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware für in einem verteilten Netzwerk, insbesondere in einem verteilten Automatisierungssystem, angeordnete Systemknoten (SK) – mit wenigstens einem Systemdiagnosewerkzeug (10), welches den aktuellen Systemzustand des verteilten Netzwerkes analysiert, zu einer Systemstatusdatei (11) zusammenfasst und die Systemstatusdatei (11) wenigstens einem wissensbasierten Planungswerkzeug (20) zuführt, – das wissensbasierte Planungswerkzeug (20) regel- und datenbasiert aus der Systemstatusdatei (11) und einer Planungsdatenbasis (23) einen Systemplan (21) für eine neue Systemversion erstellt, basierend auf den erstellten Systemplan (21) für die Systemknoten (SK) des verteilten Netzwerkes Installationsdateien (22) für eine automatische Installation und Konfiguration der Systemaktualisierung generiert und die Installationsdateien (22) jeweils wenigstens einem in den Systemknoten (SK) vorhandenem Installations- und Konfigurationswerkzeug (50), (60) zuführt, – das Installations- und Konfigurationswerkzeug (50), (60) des jeweiligen Systemknotens (SK) aus den Installationsdateien (22) die zu installierenden Softwarepakete automatisch auswählt, installiert und konfiguriert, und nach der Konfiguration der installierten Softwarepakete die Funktionalität des verteilten Netzwerkes wiederherstellt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Softwarepaketen integrierte Systemsoftware funktionale Komponenten, wie Anwendungsprogramme und/oder Steuerprogrammen des verteilten Netzwerkes sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemdiagnosewerkzeug (10) zur Erfassung des aktuellen Systemzustandes mittels eines Analysewerkzeuges anlagenrelevante Daten über die Systemknoten (SK) des verteilten Netzwerkes sammelt und zur Systemstatusdatei (11) zusammenfasst.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysewerkzeug automatisch eine Verifikation der Funktionalität des verteilten Netzwerkes ausführt und/oder einen Statusbericht (71) mit Informationen über die Aktualisierung der Systemsoftware des verteilten Systems erstellt.
System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysewerkzeug erforderliche Erweiterungen und/oder Anpassungen der Hardware der Systemknoten (SK) des verteilten Systems ermittelt.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planungswerkzeug (20) in einem separaten Planungsrechner (PR) abgelegt ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planungsdatenbasis (23) ein Modell einer neuen Systemversion mit Planungsregeln, Systemabhängigkeiten, Systemknotentypen, Systemgrenzeninformationen, Systeminstallationsanforderungen und/oder Systemkonfigurationsschritte umfasst.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemdiagnosewerkzeug (10) und das Installations- und Konfigurationswerkzeug (50), (60) in den Systemknoten (SK) des verteilten Netzwerkes angeordnet sind.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Installationsdateien (22) Informationen über Knotentyp und Name jedes Systemknotens (SK), das Betriebsystem, Anforderungen an eine externe Basissoftware, zusätzliche Hardwareanforderungen, eine Zusammenstellung zu installierenden Softwarepakete in Abhängigkeit vom jeweiligen Systemknoten (SK) und/oder Konfigurationsdaten der Systemknoten (SK) umfassen.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Konfiguration der installierten Softwarepakete die Systemeigenschaften und Funktionalitäten des verteilten Systems, insbesondere die Art und Anzahl der Bedienstationen und/oder Engineering Stationen, Kommunikationsfähigkeit zu angeschlossenen Steuergeräte mit Anzahl der Verbindungsstationen, unterstützte Redundanzen von Systemknoten (SK), ausgewählte Kombinationen von Client/Serverstrukturen auf demselben Systemknoten (SK), Installationen ausgewählter Systemapplikationen, die Art und Anzahl der Applikationsserver, die Anzahl der Domain Server oder alternativ die Wahl einer Arbeitsgruppe und/oder des Namens der Domäne, die Netzwerkeigenschaften und/oder die Aufteilung des Netzwerkes auf mehrere Unternetzwerke und/oder Netzwerkredundanzen, der Name und die Identifizierungsadressen der einzelnen Systemknoten (SK), eingerichtete Benutzer- und Zugriffsrechte der Domäne und des Automatisierungssystems, die Systemnamen und/oder weitere benutzerspezifische Systemkonfigurationen wiederhergestellt sind.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration der installierten Softwarepakete benutzergeführt ausführbar ist.
Verfahren zum automatischen Aktualisieren von in Softwarepaketen abgelegter Systemsoftware für in einem verteilten Netzwerk, insbesondere in einen verteilten Automatisierungssystem, angeordnete Systemknoten (SK), wobei – mittels eines Systemdiagnosewerkzeuges (10) der aktuelle Systemzustand des verteilten Netzwerkes analysiert wird, zu einer Systemstatusdatei (11) zusammenfasst wird und die Systemstatusdatei (11) einem wissensbasierten Planungswerkzeug (20) zuführt wird, – aus der Systemstatusdatei (11) und einer Planungsdatenbasis (23) mittels des wissensbasierten Planungswerkzeuges (20) regel- und datenbasiert ein Systemplan (21) für eine neue Systemversion erstellt wird, – basierend auf dem erstellten Systemplan (21) für die Systemknoten (SK) des verteilten Netzwerkes Installationsdateien (22) für eine automatische Installation und Konfiguration der Systemaktualisierung generiert werden, – die Installationsdateien (22) jeweils einem in den Systemknoten (SK) vorhandenem Installations- und Konfigurationswerkzeug (50), (60) zugeführt werden, – aus den Installationsdateien (22) mittels des Installations- und Konfigurationswerkzeuges (50), (60) des jeweiligen Systemknotens (SK) die zu installierenden Softwarepakete automatisch auswählt, installiert und konfiguriert werden, und nach der Konfiguration der installierten Softwarepakete die Funktionalität des verteilten Netzwerkes wiederhergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Softwarepaketen funktionale Komponenten, wie Betriebssysteme, Anwendungsprogramme und/oder Steuerprogramme des verteilten Netzwerkes abgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des aktuellen Systemzustandes mittels eines im Systemdiagnosewerkzeug (10) integrierten Analysewerkzeuges anlagenrelevante Daten über die Systemknoten (SK) des verteilten Netzwerkes gesammelt werden und zur Systemstatusdatei (11) zusammengefasst werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Analysewerkzeuges automatisch eine Verifikation der Funktionalität des verteilten Netzwerkes ausführt wird und/oder ein Statusbericht (71) mit Informationen über die Aktualisierung der Systemsoftware des verteilten Systems erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Analysewerkzeuges erforderliche Erweiterungen und/oder Anpassungen der Hardware der Systemknoten (SK) des verteilten Systems ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planungswerkzeug (20) in einem separaten Planungsrechner (PR) abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Planungsdatenbasis (23) das Modell einer neuen Systemversion mit Planungsregeln, Abhängigkeiten der Softwarepakete untereinander, Definitionen der Systemknotentypen, Konfigurationskombinationen und/oder Systemeinschränkungen gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemdiagnosewerkzeug (10) und das Installations- und Konfigurationswerkzeug (50), (60) in den Systemknoten (SK) des verteilten Netzwerkes angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in den Installationsdateien (22) Informationen über Knotentyp und Name jedes Systemknotens (SK), das benötigtes Betriebsystem, Anforderungen an eine externe Basissoftware, zusätzliche Hardwareanforderungen, eine Zusammenstellung zu installierenden Softwarepakete in Abhängigkeit vom jeweiligen Systemknoten (SK) und/oder Konfigurationsdaten der Systemknoten (SK) abgelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Konfiguration der installierten Softwarepakete die Systemeigenschaften und Funktionalitäten des verteilten Systems, insbesondere die Art und Anzahl der Bedienstationen und/oder Engineering Stationen, Kommunikationsfähigkeit zu angeschlossenen Steuergeräte mit Anzahl der Verbindungsstationen, unterstützte Redundanzen von Systemknoten (SK), ausgewählte Kombinationen von Client/Serverstrukturen auf demselben Systemknoten (SK), Installationen ausgewählter Systemapplikationen, die Art und Anzahl der Applikationsserver, die Anzahl der Domain Server oder alternativ die Wahl einer Arbeitsgruppe und/oder des Namens der Domäne, die Netzwerkeigenschaften und/oder die Aufteilung des Netzwerkes auf mehrere Unternetzwerke und/oder Netzwerkredundanzen, der Name und die Identifizierungsadressen der einzelnen Systemknoten (SK), eingerichtete Benutzer- und Zugriffsrechte der Domäne und des Automatisierungssystems, die Systemnamen und/oder weitere benutzerspezifische Systemkonfigurationen wiederhergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration der installierten Softwarepakete benutzergeführt ausgeführt wird.