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Die
Erfindung betrifft eine Basisaktivität, ein Verfahren zur Bestimmung
von Basisaktivitäten
sowie ein Verfahren und ein System zur automatisierten Generierung
von Workflows, wobei unter einem Workflow beziehungsweise Ablaufplan
eine vorbestimmbare Reihenfolge von Prozess- und/oder Arbeitsschritten
verstanden wird, welche parallel oder sequentiell abarbeitbar sind.
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Workflows
kommen in der industriellen Anwendung in vielen Bereichen der Technik
vor und dienen in der Regel dazu komplexe Aufgaben, welche an zahlreiche
Vorgaben und/oder Bedingungen geknüpft sind effizient zu bewältigen,
indem einzelne Prozesss- und/oder
Verfahrensschritte in geeigneter Weise verknüpft und in einer festgelegten
Reihenfolge ausgeführt
beziehungsweise abgearbeitet werden.
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Mittels
Workflows lassen sich auch komplexe Aufgaben vergleichsweise gut
strukturieren und bei Bedarf häufig
auch automatisieren.
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Wie
vorstehend bereits angedeutet kann jeder Workflow dabei aus einer
Vielzahl einzelner Handlungsanweisungen und/oder Prozess- beziehungsweise
Verfahrensschritten aufgebaut sein. Dabei sind sowohl die einzelnen
Schritte als auch der jeweilige Workflow im einzelnen auf den jeweilig
zu Grunde liegenden Arbeitsprozess und/oder das jeweilige Automatisierungsprojekt
abzustimmen und anzupassen, um vorgaben- und/oder situationsabhängig zu
einem gewünschten,
angestrebten Ergebnis zu gelangen.
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Dabei
ist herkömmlich
für jede
Ausgangssituation beziehungsweise jeden Ausgangszustand und jeden
Endzustand ein fest vorbestimmter Workflow zu erstellen, wobei häufig mehrere
Möglichkeiten
bestehen um vom einen zum anderen Zustand zu gelangen. Für jede dieser
Möglichkeiten
ist dann ein entsprechender Workflow vorzusehen. Erschwert wird
die Situation noch zusätzlich
dadurch, dass sich die Prozessbedingungen im industriellen Bereich, beispielsweise
durch Betriebsmittelstörungen und/oder
Ausfälle
in der Fertigung, und/oder sich ändernde
Kundenwünsche,
beispielsweise hinsichtlich Menge und/oder Qualität eines
Werkstückes,
immer wieder ändern
können.
Will man dieser Variabilität beziehungsweise
Bandbreite gerecht werden, müsste
für jede
denkbare Konstellation und Situation ein entsprechender Workflow
manuell generiert beziehungsweise der jeweilig betroffene Workflow
manuell angepasst werden. Eine Aufgabe, die bei modernen Automatisierungsanlagen
und/oder Prozessen aufgrund deren Komplexität allenfalls noch mit unverhältnismäßig großem Aufwand
zu bewältigen
scheint und in nahezu keinem Verhältnis zum erreichbaren Nutzen
steht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde bei verhältnismäßig geringem Aufwand dennoch
eine effiziente und fexible beziehungsweise variable Gestaltung
von Workflows zu ermöglichen.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung von Basisaktivitäten mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens,
eine entsprechende Basisaktivität,
ein Verfahren sowie ein System zur automatisierten Generierung von
Workflows anhand von Basisaktivitäten sind in weiteren Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zur Bestimmung von Basisaktivitäten
wird für
jede Basisaktivität
wenigstens eine Startbedingung und/oder wenigstens ein Ausgangszustand,
wenigstens ein Prozess- und/oder Verarbeitungsschritt sowie wenigstens
ein Ergebnis und/oder Ergebniszustand derart bestimmt und/oder beschrieben,
dass bei Ausführung
des wenigstens einen vorbestimmten Prozess- oder Bearbeitungsschrittes
ausgehend von der wenigstens einen Startbedingung und/oder dem wenigstens
einen Anfangszustand das wenigstens eine Ergebnis und/oder der wenigstens
eine Ergebniszustand bewirkt wird beziehungsweise die mit ihm verbundenen
Bedingungen erfüllt
werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass ein Zustand auch dadurch definierbar,
charakterisierbar und/oder angebbar ist, dass bestimmte Eigenschaften und/oder
Vorgaben und/oder Bedingungen erfüllt sind. Somit lässt sich
ein bestimmter Zustand dadurch angegeben, dass festgelegt wird,
welche Bedingungen zur Erreichung/Einstellung dieses Zustandes zu
erfüllen
sind.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird für jede Basisaktivität zur eindeutigen
Identifikation eine Kennung und/oder ein Identifikationskennzeichnen,
insbesondere eine Nummer, vergeben und/oder hinterlegt.
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Weiterhin
ist vorteilhaft vorsehbar, dass weitere Eigenschaften, insbesondere
Prozesseigenschaften, insbesondere die in der Basisaktivität angegebenen
auszuführenden
Schritte betreffend, wie die Dauer und/oder der mit der Ausführung verbundene
Aufwand und/oder die damit einhergehenden Kosten, aber auch die
Qualität
und/oder die Menge der herzustellenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücke und/oder
Güter und/oder
Waren in der Basisaktivität
erfasst werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst wenigstens ein
auszuführender
Prozess- und/oder Verarbeitungsschritt eine Selektion von Geräten und/oder
Material und/oder eine Bestellung von Geräten sowie Material und/oder
eine Installation von Geräten
und/oder eine Parametrierung von Geräten. Auch kann vorgesehen sein,
dass wenigstens ein Prozess- und/oder Verarbeitungsschritt ein Schweißen und/oder
Polieren und/oder Schleifen und/oder Zusammensetzen von Teilen und/oder Trennen
von Teilen und/oder Bewegen von Teilen, Werkstücken oder Betriebsmitteln umfasst.
Entsprechend sind auch Wartungs- und/oder Instandhaltungsmaßnahmen
von Betriebsmitteln und/oder Installationen vorteilhaft vorsehbar.
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Weiterhin
wird die Lösung
der gestellten Aufgabe auch durch eine entsprechende Basisaktivität, insbesondere
jedoch eine vorgebbare Menge unterschiedlicher Basisaktivitäten ermöglicht,
wobei in jeder Basisaktivität
wenigstens eine vorbestimmte Startbedingung und/oder wenigstens
einen Ausgangszustand, sowie wenigstens einen vorbestimmten Prozess-
und/oder Verarbeitungsschritt und wenigstens ein Ergebnis und/oder
Ergebniszustand angegeben ist und wobei der wenigstens eine vorbestimmte
Prozess- oder Bearbeitungsschritt ausgehend von der wenigstens einen
Startbedingung und/oder dem wenigstens einen Anfangszustand bei Ausführung beziehungsweise
Abarbeitung das wenigstens eine Ergebnis und/oder den wenigstens
einen Ergebniszustand bewirkt.
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Ein
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jede Basisaktivität eine Kennung
und/oder ein Identifikationskennzeichnen, insbesondere eine Nummer, zur
eindeutigen Identifikation der jeweiligen Basisaktivität auf.
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Vorteilhaft
ist weiterhin vorsehbar, dass weitere Eigenschaften, insbesondere
Prozesseigenschaften, wie die Dauer und/oder der Aufwand und/oder
die Kosten die jeweilige Basisaktivität beziehungsweise die Ausführung der
in ihr angegebenen Schritte betreffend aber auch die Qualität und/oder
die Menge jeweilig herzustellender und/oder zu bearbeitender Waren
und/oder Güter und/oder
Werkstücke
erfasst sind.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Basisaktivität ist vorsehbar,
dass wenigstens ein Prozess- und/oder Verarbeitungsschritt eine
Selektion von Geräten
und/oder Material und/oder eine Bestellung von Geräten sowie
Material und/oder eine Installation von Geräten und/oder eine Parametrierung
von Geräten
umfasst. Auch ein Schweißen
und/oder Polieren und/oder Schleifen und/oder Zusammensetzen von
Teilen und/oder Trennen von Teilen und/oder Bewegen von Teilen,
Werkstücken
oder Betriebsmitteln sowie auch Wartungs- und/oder Instandhaltungsmaßnahmen
von Betriebsmitteln und/oder Installationen können vorteilhaft für sich oder
in Kombination vorgesehen sein.
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Auch
ein Verfahren zur automatisierten Generierung von Workflows aus
einer Menge vorbestimmter Basisaktivitäten ist zur Lösung der
gestellten Aufgabe angegeben und beansprucht. Bei diesem Verfahren
wird schrittweise und vorgabenabhängig anhand wenigstens einer
vorbestimmbaren Startbedingung und/oder wenigstens eines Ausgangszustandes
und wenigstens eines vorbestimmbaren Endergebnisses und/oder Endzustandes
aus einer Menge zur Verfügung
stehender Basisaktivitäten,
wobei es sich um Basisaktivitäten
gemäß vorstehenden
Ausführungen
handelt, eine oder mehrere Basisaktivitäten derart selektiert und zu
einem Ablaufplan verknüpft
werden, dass nach dessen Abarbeitung das jeweilige Ergebnis und/oder
der jeweilige Ergebniszustand erreicht und/oder bewirkt wird.
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In
Weiterbildung des Verfahrens ist vorsehbar, dass es sich bei den
Vorgaben um Rand- und/oder Rahmen- und/oder Prozessbedingungen handelt,
wie insbesondere zur Verfügung
stehende Betriebsmittel und/oder Dokumente und/oder Informationen
und/oder Spezifikationen und/oder Sensorinformationen, insbesondere
auch um Zustandsinformationen von Überwachungseinrichtungen und/oder Betriebsmitteln
und/oder der Qualitätsüberwachung handelt.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Vorbestimmung
der wenigstens einen Startbedingung und/oder des wenigstens einen
Ausgangszustandes mittels Verarbeitung von Sensor- und/oder Prozessinformationen
und/oder Zustandsinformationen, insbesondere auch um Zustandsinformationen
von Überwachungseinrichtungen
und/oder Betriebsmitteln und/oder der Qualitätsüberwachung/-sicherung.
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Vorteilhafter
Weise kann dass Verfahren dahingehend weitergebildet werden, dass
schrittweise die Menge aller bereits erfüllten Start- beziehungsweise
Ausgangsbedingungen und/oder Ausgangszustände ermittelt wird, die Menge
aller Basisaktionen ermittelt wird, welche Zustände und/oder Bedingungen bewirken
die nicht Teil der Menge der erfüllten Startbedingungen
und/oder Ausgangszustände
sind, und daraus die Untermenge aller Basisaktionen ermittelt wird,
welche aufgrund ihrer Ausgangszustände und/oder Startbedingungen
ausführbar
sind, wobei falls demgemäß keine
ausführbaren
Basisaktionen vorliegen eine Workflow-Generierung nicht möglich ist
und das Verfahren beendet wird. Falls jedoch wenigstens eine ausführbare Basisaktion
vorliegt wird die Menge aller erfüllten und/oder erfüllbaren
Ergebniszustände
und/oder -bedingungen ermittelt und überprüft, ob der wenigstens eine
vorbestimmte Endzustand und/oder das Endergebnis ebenfalls bereits erfüllt wird
und Teil dieser Menge ist. Ist dies der Fall werden die ermittelten
ausführbaren
Basisaktionen deren Ergebniszustände
und/oder -bedingungen erfüllt
und/oder erfüllbar
sind und somit Teil der vorgenannten Menge sind anhand ihres wenigstens
einen Ausgangszustandes und/oder ihrer wenigstens einen Ausgangsbedingung
sowie anhand ihres wenigstens einen Ergebnisses und/oder Ergebniszustandes
zu einem Workflow verknüpft
und das Verfahren beendet. ist dies jedoch nicht der Fall, so wird
das Verfahren erneut durchlaufen.
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Vorteilhaft
wird die Workflow-Generierung dabei automatisiert und/oder dynamisch
durchgeführt,
wobei aufgrund der dynamischen Workflow-Generierung eine Verarbeitung
und Berücksichtigung
aktueller Zustandinformationen ermöglicht wird.
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In
Weiterbildung des Verfahrens ist auch vorsehbar, dass nach Anpassung
von Ausgangs- und/oder Ziel- beziehungsweise Endzustand eine Analyse
der sich daraus ergebenden Auswirkungen auf das Gesamtsystem durchgeführt wird.
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In
Fortbildung des Verfahrens ist vorteilhaft vorsehbar, dass aus mehreren
möglichen
Workflows nach vorgegebenen Optimierungskriterien und/oder Priorisierungskriterien
eine Selektion des vermeintlich „besten" und/oder geeignetsten Workflows/Ablaufplans
durchgeführt
wird, wobei die jeweilige Selektion auch automatisiert durchführbar ist.
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Dabei
können,
auch zur verfahrengemäßen Optimierung
des jeweilig generierten Workflows, weitere Analysen und Optimierungsverfahren
vorgesehen werden, welche beispielsweise gerichtet sind auf „Paralleles
Arbeiten", „Kritischer
Pfad" oder „größtes Verbesserungspotential", kürzeste Projektdauer,
geringste Projektkosten, sowie gewichtete Kombinationen (multikriterielle
Optimierung).
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Verfahrensgemäß kann weiterhin
vorgesehen sein, dass eine Art Plausibilitätscheck durchgeführt wird,
welcher überprüft, ob durch
die gegebenen Startvorgaben der gewünschte Zielzustand überhaupt
erreicht werden kann und/oder welche Startbedingungen zur Zielerreichung
noch fehlen.
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Weiterhin
ist vorsehbar, dass die auszuführenden
Schritte der jeweiligen Basisaktivität sowie des resultierenden
Workflows wenigstens eine Handlungsanweisung in Form von Programmcodemitteln umfassen,
welche nach Generierung des jeweiligen Workflows einem MES und/oder
Steuer-/Regelsystem und/oder einem Prozessleitsystem zur Umsetzung
und/oder Abarbeitung bereitgestellt oder zur Umsetzung und/oder
Abarbeitung übermittelt
wird.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Workflow-Generierung und/oder Abarbeitung
online und/oder in Echtzeit mittels eines entsprechenden Systems
und/oder im Zusammenwirken mit einem MES (Manufacturing Execution
System) und/oder Steuer-/Regelsystem
und/oder einem Prozessleitsystem durchgeführt wird.
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Vorteilhaft
ist das Verfahren auch für
die Analyse komplexer Arbeitsabläufe
geeignet und/oder einsetzbar da verfahrensgemäß kein „Gesamtüberblick" erarbeitet werden muss, sondern die
Gesamtaktion (Menge aller Basisaktionen) in kleine Basisaktionen
zerlegt werden kann. Auf diese Weise kann der gesamte Arbeitsablauf
dynamisch anhand der Gegebenheiten beziehungsweise des Zustandes des
Projektes und/oder des Prozesses optimiert werden.
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Vorteilhaft
ist bei der Modellierung beziehungsweise Generierung eines Workflows
kein Gedanke über
unterschiedliche Reihenfolgen oder verschiedene Einstiegspfade zu
verschwenden, da diese Fragestellungen automatisiert im Rahmen des Verfahrens
erörtert
und geklärt
werden. Das beschriebene Verfahren ist grundsätzlich auch dazu geeignet,
beispielsweise zu Analysezwecken, in andere, bekannte Darstellungen
umgeformt zu werden, sodass eine Integration in andere Umfelder
und/oder Umgebungen, insbesondere hinsichtlich der eingesetzten
Systeme, wie beispielsweise in eine Anlagenplanungsumgebung, möglich ist.
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Diskussionen
mit Nutzern des Workflows können
isoliert auf Basis einzelner Atome und/oder Basisaktivitäten durchgeführt werden.
Somit wird eine Workflow Analyse erheblich vereinfacht und ist geeignet
dokumentierbar.
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Eine
Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass während der Bearbeitung eines
Workflows jeweils ermittelbar ist, welche Basisaktionen als nächstes möglich sind.
Verfahrensgemäß kann in
einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass aus ermittelten
Auswirkungen Folgeaussagen, beispielsweise bezüglich Claim Management, Zusatzkosten, Verzögerungen
im Prozess und dergleichen getroffen werden können)
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Auch
ist vorteilhaft vorsehbar, dass unter Vorgabe von Randbedingungen
(Start und Zielbedingungen) ermittelt wird, welche zusätzliche
Startbedingung den Workflow optimieren würde.
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In
einer weiteren Ausprägung
des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass unter Vorgabe von Randbedingungen
(Start und Zielbedingungen) ermittelt wird, welcher zusätzliche
Zielzustand noch erreicht werden kann.
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Weiterhin
ist das Verfahren einfach modifizierbar durch Einfügen und/oder
Löschen
und/oder Anpassung einzelner Aktionen. Dies bedingt keine langwierige Überarbeitung
des jeweiligen Workflows beziehungsweise Gesamtworkflows. In der
softwaretechnischen Ausprägung
sind damit Versionierungen und Versionsvergleiche hinsichtlich der
Performanz und Effizienz eines Workflows möglich. Durch eine durchgängige Archivierung
bestehender Workflows ist eine weitergehende Analyse bezüglich der
realen Methodik der Projektabwicklung möglich.
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Auch
ermöglicht
die Erfindung aufgrund der klar strukturierten und transparenten
Modellierung von Workflows eine Beantwortung nachfolgender Fragestellungen:
- • Ist
auf Basis der vorliegenden Startbedingungen der Zielzustand XY erreichbar?
Bzw. Welche Angaben fehlen noch, um den Zielzustand XY zu erreichen?
- • Die
Vollständigkeit
des Arbeitsablaufes kann analysiert und dem jeweiligen Nutzer beziehungsweise
Anwender zurückgemeldet
werden.
- • Für vorab
definierte Arbeitsaufwände
pro Aktion lässt
sich bei mehreren möglichen
Pfaden der schnellste ermitteln. Auch können so Aufwandsabschätzungen
automatisiert erfolgen.
- • Die
Zuweisung benötigter
Kompetenzen (Rollenkonzept) ermöglicht
die Bestimmung des optimalen Arbeitsablaufes unter Berücksichtigung verfügbarer Ressourcen
- • Nach
Beendigung einer Aktion kann das System Vorschläge machen, welche Aktion als
nächste durchgeführt werden
sollte (z. B. auf Basis des kritischen Pfades)
- • Das
System warnt vor sogenannten Deadlocks, also unmöglichen Pfaden. Gleichzeitig
können Aussagen über die
Sicherheit getroffen werden, mit der der gewählte Pfad zum pünktlichen
Projektabschluss führen
wird.
- • Durch
das Versioning des Workflow über
alle Änderungen
hinweg kann ein Claimmanagement durchgeführt werden
- • Die
durchgängige
Archivierung bestehender Workflows und deren Auswertung lässt Rückschlüsse auf
eine optimale Projektmanagementstrategie zu.
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Die
gestellte Aufgabe wird ebenfalls durch ein System zur automatisierten
Generierung von Workflows aus einer Menge von vorbestimmten Basisaktivitäten gemäß vorstehenden
Ausführungen gelöst, wobei
Mittel, insbesondere wenigstens eine dafür eingerichtete Datenverarbeitungseinrichtung, vorgesehen
sind, um im Zusammenwirken mit wenigstens einem Datenspeicher und
vorgabenabhängig
anhand wenigstens einer vorbestimmten Startbedingung und/oder wenigstens
eines Ausgangszustandes und wenigstens einem vorbestimmten Endergebnis
und/oder Endzustand aus der Menge der zur Verfügung stehenden Basisaktivitäten eine
oder mehrere Basisaktivitäten
derart zu selektieren und zu einem Ablaufplan beziehungsweise Workflow
zu verknüpfen,
dass nach dessen Abarbeitung das jeweilige Ergebnis und/oder der
jeweilig vorbestimmte Ergebniszustand erreichbar und/oder bewirkbar
ist.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung ist wenigstens eine Schnittstelle vorgesehen,
um den generierten Workflow zur Abarbeitung an ein MES und/oder
Prozessleitsystem und/oder eine Steuer-/Regeleinrichtung zu übertragen.
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Systemgemäß ist vorsehbar,
dass vorbestimmte Basisaktivitäten
auf dem wenigsten einen Datenspeicher abrufbar gespeichert sind.
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Weiterhin
ist vorteilhaft vorsehbar das System in ein bestehendes Engineering-System und/oder Prozessleitsystem
zu integrieren.
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Insbesondere
ist das System dafür
eingerichtet das vorgenannte Verfahren auszuführen.
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Die
weitere Darlegung der Erfindung erfolgt anhand einiger Figuren und
Ausführungsbeispiele.
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Es
zeigen
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1 typischer
Workflow (Ablaufdiagramm)
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2 beispielhafte
SFC Ablaufsteuerung mit „und" und „oder" Verzweigungen
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3a beispielhafter
Formalismus zur Bestimmung einer Basisaktivität
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3b beispielhafte
Grundmenge von Basisaktivitäten
zur automatisierten dynamischen Generierung eines projekt-spezifischen
Workflows
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4 beispielhaft
ausgebildetes Verfahren zur automatisierten Generierung von Workflows
anhand von Basisaktivitäten
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5 zwei
beispielhafte Basisaktivitäten
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6 beispielhafter
Workflow betr. das Engineering von Prozessleittechnik, erfindungsgemäß gebildet
aus einzelnen Basisaktivitäten
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7 beispielhafter
Workflow betr das Engineering von Prozessleittechnik, erfindungsgemäß gebildet
aus einzelnen Basisaktivitäten,
mit gegenüber 6 differierendem
Ausgangszustand
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8 beispielhafter
Workflow betr das Engineering von Prozessleittechnik, erfindungsgemäß gebildet
aus einzelnen Basisaktivitäten
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9 beispielhafter
Workflow betr das Engineering von Prozessleittechnik, erfindungsgemäß gebildet
aus einzelnen Basisaktivitäten,
mit gegenüber 8 differierendem
Ausgangszustand
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In 1 ist
ein typischer Workflow in Gestalt eines Ablaufdiagramms mit mehreren
Aktionen angegeben, wobei der Übergang
von der Aktion 1 10 zur Aktion 2 12 erfolgt, sobald
Aktion 1 10 beendet ist. Wenn Aktion 2 12 beendet
ist, dann laufen Aktion 3a 14 und Aktion 3b 16 parallel
beziehungsweise gleichzeitig an. Aktion 4 18 startet erst,
wenn sowohl die Aktion 3a 14 als auch die Aktion 3b 16 beendet ist.
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In 2 ist
ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften SFC (Sequential Function
Chart) Ablaufsteuerung mit „und" und „oder" Verzweigungen angegeben.
SFC unterscheidet die Aktionen dabei nach Schritten 20, 22, 23, 25, 28 und
Transitionen 21, 24, 26, 27 beziehungsweise
Transitionsbedingungen. Die Schritte werden solange ausgeführt, bis
eine Transitionsbedingung erfüllt
ist. Im Beispiel von 2 beginnen die Schritte 2a 22 und
2b 23 parallel beziehungsweise gleichzeitig, das heißt es liegt
eine UND-Verknüpfung vor,
sobald die Transitionsbedingung der Transition 1 21 erfüllt ist.
Nach Schritt 3 25 jedoch muss mindestens eine Bedingung
von Transition 3 26 oder 4 27 erfüllt sein,
bevor Schritt 4 28 startet. Dadurch lassen sich alternative
Wege beschreiben, so dass eine ODER-Verknüpfung gegeben ist.
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1 sowie 2 ist
jedoch gemeinsam, dass die Schritte/Aktionen in der angegebenen
numerischen Reihenfolge abgearbeitet werden müssen. In keinem Beispiel könnte Schritt/Aktion
4 18, 28 vor Schritt/Aktion 1 10, 20 durchgeführt werden.
Gerade komplizierte Arbeitsabläufe,
wie sie zum Beispiel beim Engineering von Anlagen der Prozessindustrie
auftreten, gehorchen beziehungsweise folgen jedoch keiner klaren
Reihenfolge. Zwar gibt es nach wie vor einige kausale Zusammenhänge im Sinne von „Schritt
X kann erst ausgeführt
werden, wenn die Information Y vorliegt". Jedoch kann die jeweilige Startbedingung
(Information Y) aus verschiedenen Quellen stammen, und beispielsweise
aufgrund einer Schätzung,
Kundenvorgabe, Bestimmung, Messung erfüllt sein. Dies führt im Ablaufdiagramm
dazu, dass viele mögliche
Workflows miteinander verbunden beziehungsweise kombiniert werden
müssten.
Zusätzlich
kann, wiederum im Beispiel des Engineering von Prozessanlagen, der
Einstiegspunkt sehr unterschiedlich sein. Je nachdem ob bereits
das P&ID, die Verkabelungsplanung
oder die Auswahl der Feldgeräte
bereits durch den Anwender, insbesondere den Kunden, abgeschlossen
oder dies dem Hersteller des Steuerungssystems (Control System) überlassen
ist. Derartige Unsicherheiten beziehungsweise Variationsmöglichkeiten
würden
im jeweiligen Ablaufdiagramm auf viele alternative Workflows führen. Auch
die mehrfache Instanziierung lokaler Basisworkflows, wie beispielsweise
die E/A-Konfiguration von n Messstellen führt zu starken strukturellen Änderungen
des globalen Projektworkflows.
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Grundsätzlich unterschiedliche
Abarbeitungsreihenfolgen führen
also zu sehr komplexen oder sogar zu gänzlich unterschiedlichen Workflows. Ab
einer gewissen Komplexität
ist dieses mit üblichen Methoden
nicht mehr handhabbar.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein System sowie ein Verfahren zur
dynamischen Generierung von Workflows, wobei der jeweilige „Workflow" zunächst aus
unverknüpften,
vorbestimmten Basisaktivitäten
aufgebaut wird, die noch keine feste Reihenfolge und/oder Abhängigkeit
vorgeben. Aus den vorbestimmten Basisaktitvitäten wird durch Verknüpfung nach
individuellen Rand-, Rahmen- und/oder Prozessbedingungen sodann
ein projekt- und/oder prozessspezifischer Workflow erzeugt. Der
verfahrensgemäße Ablauf
gliedert sich somit in folgende Schritte:
- 1)
Bestimmung eines Formalismus zur Beschreibung von Basisaktivitäten
- 2) Bedarfsgerechte Erstellung einer Menge unverknüpfter Basisaktivitäten
- 3) Bestimmung projekt- und/oder prozessspezifischer Rand-, Rahmen-
und/oder Prozessbedingungen
- 4) Erzeugung eines projekt- und/oder prozessspezifischen Workflows
anhand ermittelter Rand-, Rahmen- und/oder Prozessbedingungen und
vorgegebener Basisaktivitäten.
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In 3 ist ein beispielhafter Formalismus zur
Bestimmung einer Basisaktivität
angegeben.
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Eine
solche Basisaktivität 30 wird
im Folgenden auch „Atom" genannt.
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Sie
umfasst eine oder mehrere „Startbedingungen" 31, „durchzuführende Arbeitsschritte" 32 so wie
eindeutig bestimmte „Ergebniszustände" 33. Diese
werden im Folgenden näher
erläutert.
Ferner sind in 3 beispielhaft eine
Identifikation des Atoms (#ID) 34 sowie weitere Eigenschaften
wie die Dauer (Zeit = X) 35 oder die Kosten (Geld = y) 36 zur
Ausführung
der jeweiligen Basisaktivität 30,
beispielsweise eines oder mehrerer Prozess- und/oder Fertigungsschritte
und/oder Arbeitsschritte, wie insbesondere auch das Lackieren, Schweißen. Zuschneiden, Formen,
Polieren und/oder Entgraten eines Werkstückes, Instandhaltungs- und/oder
Wartungsmaßnahmen
und dergleichen mehr.
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Die „Startbedingungen" 31 einer
jeweiligen Basisaktivität 30 können binäre Abfragen
sein im Sinne von „Ist
das zu bearbeitende Werkstück
an einer Arbeitsstation angekommen?", „Sind
alle IO-Signale auf den jeweiligen Hardwarekanal gelegt?"; „Arbeiten alle
Sensoren zur Prozessüberwachung
im Rahmen üblicher
Parameter?", „Halten
sich noch Personen in einem Gefahrenbereich auf?" „Ist
das Dokument angenommen beziehungsweise freigegeben?" oder „Gibt es
eine Liste, die den geplanten Kabel- und/oder Leitungsverlauf vorgibt?". Daneben können aber
auch quantitative Abfragen umfasst sein, wie zum Beispiel „Wurde
mehr als 80% der geforderten Werkstückzahl hergestellt?", „Wurde
mehr als 80% der bestellten Hardware angeliefert?" oder „Wurden mehr
als 50% der Tags auf Bibliothekselemente gemappt?". Die jeweiligen
Startbedingungen sind somit den Transitionen der SFC vergleichbar.
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Die
sogenannten „Auszuführenden
Schritte" 32 der
jeweiligen Basisaktivität 30 sind
dabei Arbeitsleistungen, die sowohl automatisiert, insbesondere voll
automatisch ablaufen können,
im Allgemeinen aber auch einen bewussten Planungsschritt und menschliche
Interaktion beinhalten können.
Diese sind den verschiedenen Schritten von SFC's vergleichbar. Darüber hinaus können die
auszuführenden
Schritte 32 auch unmittelbar als Handlungsanweisungen,
beispielsweise in Form ausführbarer
Programmcodemittel, hinterlegt sein.
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„Ergebnisse" 33 sind
klar definierte, messbare Zustände,
die durch die jeweilig auszuführenden Schritte 32 herbeigeführt wurden
beziehungsweise herbeizuführen
sind. Das kann das Herstellen und/oder Freigeben von Werken und/oder
Werkstücken
sein aber auch der Erhalt, das Verkabeln oder der Abschluss des
Tests von beispielsweise Hardware Konfigurationen und/oder Prozessaufbauten.
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Die
Grundmenge zur automatisierten und/oder dynamischen Generierung
eines projekt-spezifischen
Workflows ist demnach eine Menge von Basisaktivitäten/Atomen 30,
wie sie beispielhaft in 3b gezeigt
sind.
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Diese
bilden die Basis beziehungsweise das Grundgerüst eines jeden verfahrensgemäß erstellten Workflows
beziehungsweise Prozessablaufs und können verfahrensvorbereitend
auf verschiedenen beziehungsweise unterschiedlichen Wegen, insbesondere
durch Interviews, empirisch, mittels Prozessanalyse und/oder Zergliederung
des jeweiligen Prozesses in einzelne Prozessstufen und/oder Schritte, durch
Rückdokumentation
realer Workflows eines bekannten Prozesses, beispielsweise aus MS
Projekt, und/oder dergleichen mehr erstellt werden.
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Die
Bestimmung projekt- und/oder prozessspezifischer Rand- oder Rahmenbedingungen
erfolgt beispielsweise im Bereich des Engineering von Prozessleitsystemen üblicherweise
anhand von Prozess- und/oder Projektbeschreibungen und/oder durch
den Kunden beziehungsweise Auftraggeber. Demgemäß sind diese Rand- und/oder
Rahmenbedingungen beispielsweise in den Angebotsunterlagen oder
Lieferleistungsbeschränkungen
festgehalten. Sie können
sich beziehen auf vom Kunden vorzugebende Dokumente, Fakten oder
Hardware sowie Ausgangmaterialien, Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe,
zur Verfügung
stehende Betriebsmittel (=Startbedingungen), durch den Lieferanten
zu erbringende Ergebniszustände,
wie beispielsweise eine bestimmte Stückzahl/Menge hergestellter
und/oder bearbeiteter Werkstücke,
eine bestimmte Qualität
(=Ergebnisse) oder sonstige Rand- und/oder Rahmenbedingungen, wie
beispielsweise Liefertermine (Dauer) oder vorgegebene Preise (Kosten).
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Dieses
wird nachfolgend, anhand des in 3b gezeigten
Beispieles, näher
erläutert und/oder
dargelegt. Die Vorgaben beziehungsweise Randbedingungen bestehen
beispielhaft darin, aus verschiedenen Startbedingungen A&B 37,
A&D 38, B&D 39,
B&C und damit
unterschiedlichen Zuständen
heraus jeweils das gleiche Ziel zu erreichen, nämlich Ergebnis = E.
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Nach
Bestimmung der Gesamtmenge der Basisaktivitäten (3b) und
Vorgabe der Rand- beziehungsweise Rahmenbedingungen in einem ersten verfahrensvorbereitenden
Schritt SV1 werden, wie in 4 gezeigt,
nunmehr in weiteren Verfahrensschritten jeweils individuelle Workflows
ermittelt und/oder generiert.
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Verfahrensgemäß
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- – wird
in einem ersten Verfahrensschritt S1 die Menge Z = Menge aller bereits
erfüllten
Startbedingungen beziehungsweise die Zustände welche die Startbedingungen
erfüllen,
ermittelt,
- – wird
in einem zweiten Verfahrensschritt S2 die Menge N = Menge aller
Basisatome die neue Zustände
erfüllen
würden
(neu = noch nicht in E enthalten) ermittelt,
- – in
einem dritten Schritt S3 die Menge M = Untermenge aller Basisatome
aus N, die durch die Zustände
in E ausführbar
sind, ermittelt wobei falls M leer ist, die Aufgabe nicht lösbar ist
und das Verfahren endet,
- – wird
in einem vierten Schritt S4 die neue Menge Z' = Menge aus der Summe von Z und allen
neuen Ergebniszuständen
aller Basisatome aus M ermittelt,
- – in
einem fünften
Schritt S5 wird daraufhin ermittelt welche der beiden folgenden
Bedingungen erfüllt
ist, nämlich
dass
a) Z' alle
geforderten Ergebnis- beziehungsweise Zielzustände enthält und das Verfahren beendet sowie
ein möglicher
Workflow gefunden ist,
b) Ansonsten die Menge Z mit der Menge
Z' gleichgesetzt
und das Verfahren ab dem zweiten Verfahrensschritt erneut durchlaufen
oder das Verfahren unmittelbar ab dem ersten Schritt durchlaufen
wird.
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Natürlich sind
auch andere Vorgehensweisen denk- und/oder anwendbar, bei welchen
beispielsweise bei der dynamischen Workflowgenerierung vom Zielzustand
rückwärts gegangen
wird, oder aber auch ganz unterschiedliche vorgegangen wird, wobei
auch die nachfolgenden Beispiele jedoch die vorstehenden fünf Verfahrensschritte
Anwendung finden sollen.
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Nachfolgend
sind die verfahrengemäß dynamisch
generierten Workflows für
verschiedenen Ausgangszustände
nach 4 angegeben.
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Startbedingung: {A, B} – Ergebnis:
E
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Z = {A, B}, N = {1, 2, 3, 4}, M = {1},
Z' = {A, B, C} →
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Ausgehend
von den Startbedingungen/Zuständen
A&B 37 wird
im ersten Schritt die Menge Z = Menge aller bereits erfüllten Startbedingungen
ermittelt, hier A und B. Dann wird im zweiten Schritt die Menge
N aller Basisatome ermittelt, die neue Zustände erfüllen würden (neu = noch nicht in Z
enthalten), hier die Basisatome (in der Figur auch als Aktionen bezeichnet)
der Nummern 1 bis 4. Daraufhin im dritten Schritt die Untermenge
M aller Basisatome beziehungsweise Aktionen aus N bestimmt, die
durch die Zustände/Bedingungen
in Z ausführbar
sind, hier Basisatom 1 beziehungsweise Aktion 1. Da eine ausführbare Aktion/Basisatom
ermittelt wurde wird in einem vierten Schritt S4 die neue Menge
Z', nämlich sie
summarische Menge aus der Summe der Zustände/Bedingungen aus E und allen
neuen Ergebniszuständen,
hier gemäß Aktion
1 der Zustand C, aller Basisatome aus M ermittelt. Im fünften Verfahrensschritt
S5 wird festgestellt ob die Menge Z alle geforderten Bedingungen,
hier den Zustand/Ergebnis E umfasst, was vorliegend jedoch zunächst nicht
der Fall ist, da lediglich das Ergebnis/Zustand C vorliegt. Somit
wird verfahrensgemäß eine neue,
zweite Iterationsschleife, beginnend mit dem zweiten Verfahrensschritt
S2 initiiert und durchgeführt,
wobei nunmehr die Startbedingungen auch den Zustand beziehungsweise
das Ergebnis C umfassen.
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E
= {A, B, C}, N = {2, 3}, M = {2}, E' = {A, B, C, D} → Analog zu vorstehender Verfahrensbeschreibung
liefert die zweite Iterationsschleife die Basisatome 2, 3 zur Erlangung
neuer Zustände
sowie das ausführbare
Basisatom 2 40a, welches bei Ausführung auf einen neuen Zustand
D führt.
Demgemäß wird auch
hier eine neue, dritte Iterationsschleife beginnend mit dem zweiten
Verfahrensschritt S2 initiiert und durchgeführt.
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E
= {A, B, C, D}, N = {3}, M = {3}, E = {A, B, C, D, E} → Dieser
dritten Iterationsschleife liegen nunmehr die zustände A, B,
C, D zu Grunde, einzig noch ausführbares
Basisatom welches in einen neuen Zustand überführt ist Basisatom 3 38,
welches in den Zielzustand/Ergebnis E führt. Der Zielzustand E ist damit
erreicht und das verfahren endet. Der gesuchte Workflow der ausgehend
von den Zuständen und/oder
Bedingungen auf den Zustand beziehungsweise das Ergebnis E führt ist
damit gefunden und generiert und kann somit unmittelbar angewendet werden.
Er setzt sich aus Basisatom 4 39, Basisatom 2 40a und
Basisatom 3 38 in Folge zusammen.
-
Startbedingung: {A, D} – Ergebnis:
E
-
-
Z = {A, D}, N = {1, 3, 4, 5}, M = {4},
Z' = {A, C, D} → neue Iteration
Z = {A, C, D}, N = {3, 5}, M = {5}, Z' = {A, B, C, D} → neue Iteration
Z = {A, B, C, D}, N = {3}, M = {3}, Z' = {A, B, C, D, Z} → Zielzustand
Z erreicht Fertig
-
Vorgenannte
Vorgehensweise führt
in analoger Anwendung auch ausgehend von den Startbedingungen A&D 39 zum
Erfolg beziehungsweise Ergebnis E, wobei der resultierende Workflow
nunmehr das Basisatom 4 39, das Basisatom 5 40b sowie
das Basisatom 3 38 in Folge umfasst.
-
Startbedingung: {B, D} – Ergebnis:
E
-
-
Z = {B, D}, N = {3}, M = {3}, Z' = {B, D, E} → Zielzustand
E erreicht Fertig
-
Ausgehend
von den Startbedingungen B&D 38 umfasst
der verfahrensgemäß dynamisch
generierte Workflow nunmehr lediglich noch das Basisatom 3 38
-
Startbedingung: {B, C} – Ergebnis:
E
-
-
E = {B, C}, N = {2, 3}, M = {} → kein weiterer
Schritt mehr möglich
Problem ist nicht lösbar
-
Ausgehend
von den Startbedingungen B&C finden
sich verfahrensgemäß im drittem
Schritt 3 keinerlei Basisatome aus N, die ausführbar wären und in einen neuen Zustand überführen würden. Demgemäß ist die
Menge M leer und die gestellte Aufgabe mit den Startbedingungen
und den gemäß 4 zur Verfügung stehenden
Basisatomen nicht lösbar,
so dass das Verfahren endet,
-
Einem
weiteren, in 5 gezeigten Beispiel ist entnehmbar,
dass auch die Reihenfolge der Ausführung von Basisatomen in einem
Workflow in Abhängigkeit
der Startbedingungen variieren kann.
-
In 5 sind
zwei Basisatome gezeigt, wobei Atom 1 beziehungsweise Basisaktion
1 51 von den Bedingungen/Zuständen A&B ausgeht und als Ergebnis die Zustände D&E liefert, und
Atom 2 52 von den Bedingungen/Zuständen A&D ausgeht und als Ergebnis die Zustände B&F liefert.
-
Verfahrensgemäß ergeben
sich dabei die nachfolgend angegebenen Abläufe wenn als Ergebnis die Zustände/Bedingungen
E und F zu erreichen sind.
-
Startbedingung: {A, B} – Ergebnis:
{E, F}
-
-
Z = {A, B}, N = {1, 2}, M = {1}, Z' = {A, B, D, E} → neue Iteration
Z = {A, B, D, E}, N = {2}, M = {2}, Z' = {A, B, D, E, F} → Zielzustand
erreicht Fertig
-
Startbedingung: {A, D} – Ergebnis:
{E, F}
-
-
Z = {A, D}, N = {1, 2}, M = {2}, Z' = {A, B, D, F} → neue Iteration
Z = {A, B, D, F}, N = {1}, M = {1}, Z' = {A, B, D, E, F} → Zielzustand
E erreicht Fertig
-
Somit
wird abhängig
von den jeweiligen Startbedingungen zunächst Aktion 1 beziehungsweise
Atom 1 und danach Aktion 2 beziehungsweise Atom 2 ausgeführt, oder
gerade umgekehrt.
-
Somit
ist festzustellen, dass sich je nach Startbedingungen und/oder gewünschtem
Zielzustand bei einer vorgegebenen Basismenge von Atomen/Aktivitäten unterschiedliche
Workflows, insbesondere hinsichtlich Reihenfolge, Schritteanzahl
und Lösbarkeit
ergeben können,
wodurch sich auf jeweilig vorherrschende Situation stets abgestimmte/angepasste
Workflows dynamisch generieren lassen. Auch durchgeführte Prozess-
und/oder Zustandänderungen
und/oder Veränderungen
der Umgebungsbesingungen und/oder Prozessparameter aber Verbesserungen
und/oder Weiterentwicklungen können verfahrensgemäß aufgrund
der dynamischen Workflowgenerierung automatisch berücksichtigt
werden und/oder zur Umsetzung unmittelbar an beispielsweise ein
entsprechendes MES (Manufacturing Execution System), Steuer-/Regelsystem,
Datenverarbeitungssystem und/oder Leitsystem. Übermittelt werden.
-
Eine
händische
Anpassung und/oder Abstimmung eingesetzter Workflows ist nicht erforderlich,
allenfalls eine Anpassung einzelner Basisatome und/oder der Gesamtheit
an Basisatomen, beispielsweise durch Aufnahme zusätzlicher
Basisatome und/oder ein Austausch beziehungsweise ein Ersatz vorhandener
Basisatome durch erneuerte/verbesserte/modernisierte Basisatome,
könnte
erforderlich werden.
-
Der
Unterschied zwischen herkömmlichen, fest
vorbestimmten Workflows und der vorliegenden Erfindung besteht somit
in der situationsbedingt dynamischen Generierung einer Anordnung
und/oder Abfolge von Arbeitsschritten zu einem jeweils individuellen
Gesamtworkflow.
-
Aus
einer „Sammlung
beziehungsweise Menge von Atomen/Aktionen" = „Basisgesamtheit aller Workflows" können, wie
vorstehend dargelegt, situationsbedingt nunmehr kein, ein oder mehrere Workflows
erstellt werden.
-
Anhand
eines weiteren, konkreten Beispiel aus dem Engineering von Prozessleittechnik,
welches in den 6 und 7 gezeigt
ist zwei unterschiedliche Szenarien erläutert, welche sich lediglich durch
die Anfangsbedingungen unterscheiden, letztlich aber zum gleichen
Ergebnis Führen.
-
Es
ist darauf hinzuweisen, dass die eingezeichneten Verbindungen zwischen
den Basisatomen automatisch generiert werden und sich im Verlauf
des Projektes dynamisch ändern
können.
-
Beiden
Workflows, sowohl 6 als auch 7 ist
gemein, dass anhand von Anforderungen und/oder Spezifikationen,
beispielsweise basierend auf Kundendaten, wie insbesondere der Tagliste
A, den Geräteanforderungen
B und deren Installationsanweisungen F, installierte und parametrierte
Geräte zu
generieren sind. In Beispiel 1a (6) wird
die Kalibrierung und Parametrierung vom Hersteller durchgeführt, Beispiel
1b (7) geht von der Parametrierung durch den Kunden
aus. In Beispiel 1a (6) werden die Basisatome/Aktionen 1, 2, 4, 7 beziehungsweise
deren Arbeitsschritte zu Kosten 20 bei einer Arbeitszeit von 20
durchgeführt.
Kosten und Arbeitszeit wurden dabei summarisch durch Aufaddieren
der jeweiligen Werte der einzelnen Basisatome/Aktionen gebildet.
Die gestrichelten Pfeile verdeutlichen noch einmal das durch die
jeweilig vorausgehende Aktion erzielte Ergebnis. Der resultierende Workflow
umfasst im Beispiel 1b die Schrittfolge 1, 2||3 (2 und 3 sind
parallel abarbeitbar beziehungsweise ausführbar), 5, 7 bei
Kosten von 19 und einer Arbeitszeit von 19.
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Besonders
interessant ist, dass durch die Parallelisierung der hier vorzunehmenden
Arbeitsschritte bei der Parametrierung durch den Kunden in Beispiel
1b Zeit und Kosten gespart werden können und dies trotz einer größeren Anzahl
notwendiger Arbeitsschritte. Dies geht direkt aus der Auswertung
der beiden alternativ möglichen
Workflows hervor.
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Die
erfindungsgemäß bereitgestellten
Analyse- und/oder Auswertemöglichkeiten
der generierten Workflows bieten im Ergebnis weitere Entscheidungshilfen
betreffend die Auswahl des letztlich gewünschten beziehungsweise zu
priorisierenden Workflows, insbesondere bei Alternativmöglichkeiten.
So könnte
im vorliegenden Beispiel nach Dauer und/oder Kosten selektiert werden.
Vorstellbar sind jedoch auch andere Größen, wie beispielsweise Qualität und/oder
Menge.
-
Ein
weiteres Beispiel ist in der 8 und 9 angegeben.
Es wird von derselben Grundgesamtheit möglicher Aktionen/Atome sowie
deren Arbeitsschritte ausgegangen. Wiederum möchte ein Auftraggeber/Kunde
fertig parametrierte Geräte
installiert bekommen, hat aber zusätzlich zu den im vorigen Beispiel
vorhandenen Startdokumenten A, B, F auch schon die Geräteliste
C und die Geräte
Parameter-Liste D vorliegen. Erwirbt der Kunde wie in Beispiel 2a
(8) gezeigt die fertig parametrierten Geräte, so bekommt
er nach einer Zeit von 13 zu Kosten von 15 seine Geräte installiert.
Parametriert er wie in Beispiel 2b (9) gezeigt
seine Geräte
selbst, so schließt
er nach einer Zeit von 14 seine Geräteinstallation zu Kosten von
14 ab. Es obliegt nun dem Projektleiter eine Priorisierung durchzuführen und
sich für
die schnelle, etwas teurere oder die langsame und preiswerte Methode
zu entscheiden, wobei wie bereits vorstehend ausgeführt anhand
einer entsprechenden Prioritätenliste
auch bei alternativen Lösungswegen/Workflows
eine automatisierte Selektion nach Priorität vorsehbar ist, wobei grundsätzlich beide
Möglichkeiten
zur Verfügung
stehen.