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Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren
zur Anpassung einer Steuerungslogik eines Systems.
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Einige
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung
beziehen sich auf eine Anpassungsunterstützung für
die Steuerungslogik in technischen Anlagen bzw. ein Verfahren und
ein Software-Produkt für eine Anpassungsunterstützung
für die Steuerungslogik in technischen Anlagen.
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Für
technische Anlagen ist die flexible Anpassungsfähigkeit
der Steuerungslogik für die Planungsphase, die Inbetriebnahme
und im Betrieb zu einer komplexen technischen Herausforderung und somit
zu einem finanziellen Risiko geworden.
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Unter
einer technischen Anlage wird beispielsweise ein System aus technischen
Geräten verstanden, die zusammengesetzt werden, um zielgerichtete
Aufgaben erfüllen zu können, wie z. B. Fördertechnik,
Maschinen, Beförderungssysteme, Fahrzeuge, Systeme zur
Unterstützung älterer oder behinderter Personen,
usw.
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Die
Forderung beispielsweise nach Flexibilität ergibt sich
daraus, dass im Lebenszyklus von technischen Anlagen häufig
Komponenten z. B. hinzugefügt oder entfernt werden müssen,
was beispielsweise bei automatisierten Produktionsanlagen, der Fall
ist. Dabei entsteht z. B. das Problem, dass die Software entsprechend
der neuen Situation adaptiert werden muss, was bisher jedoch nicht
ohne erheblichen Programmier- und Konfigurationsaufwand durchgeführt
werden kann.
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Um
die gewünschte Anpassungsfähigkeit zu erreichen,
verwenden bisherige Konzepte beispielsweise standardisierte Bau steine,
die durch Parameter möglichst flexibel ausgelegt werden,
wie z. B. beim IntegraMCG Standard (siehe „Siemens
Hauszeitschrift MoveUp, 1/2006, S. 10 ff."). Diese Bausteine
enthalten vorgegebene Parametrisierungs-Schnittstellen, wodurch
verschiedene Einsatzszenarien abgebildet werden können.
Das eigentliche Programm wird durch Kombination dieser Bausteine
und ergänzende Programmierung erstellt.
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Werden
Hardwarekomponenten beispielsweise hinzugefügt oder entfernt,
muss jedoch die Kombination dieser Bausteine und die zusätzliche Programmierung
weitestgehend neu programmiert werden, da Änderungen nicht
durchgehend systematisiert sind. Eine automatische Anpassung, z.
B. im laufenden Betrieb, ist ebenfalls nicht vorgesehen.
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In
Computersystemen gibt es sog. „Hot-Plug"- sowie „Plug-and-Play"-Technologien,
vor allem bekannt im Zusammenhang mit Windows-Betriebssystemen seit
Windows 95. Hier wären für die einfache Hinzunahme
bzw. Wegnahme ganzer Komponenten (meist Peripherie) entsprechende
Treiber mit einer Standard-API (API: „Application Programming
Interface", Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung) geladen.
Eine Anpassung der Steuerungslogik dieser hinzugenommenen Komponenten erfolgt
hierbei allerdings nicht. In anderen Worten, durch den Treiber wird
eine definierte Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Wie
die neue Komponente jedoch von anderen Komponenten genutzt werden kann,
wird durch die Schnittstelle nicht vorgegeben.
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Eine
Steuerungslogik kann im Vergleich zu einem Treiber in einem Computersystem
nicht nur eine Schnittstelle definieren, sondern auch beispielsweise
steuern was (oder auch wann) ein Element bzw. eine Komponente eines
Systems bzw. einer technischen Anlage zu tun hat. Z. B. wäre
ein Arbeitsablauf Scannen, Drucken und Faxen in einem Computersystem
nicht durch einen Treiber gesteuert, sondern es wird dazu beispielsweise
ein Anwendungsprogramm benötigt.
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Des
Weiteren ist eine technische Anlage meist hierarchisch aufgebaut.
Elemente oder Baugruppen können dabei Komponenten aufweisen
und diese Komponenten können beispielsweise noch weitere
Unterteilungen umfassen. Hingegen sind Komponenten, die an ein Computersystem
angeschlossen werden, wie z. B. Peripheriegeräte, im Allgemeinen
hierarchisch auf einer Ebene.
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In
der Regelungstechnik werden bereits adaptive Verfahren eingesetzt.
Die Adaption beschränkt sich dort jedoch auf die Anpassung
von Parametern und umfasst nicht strukturelle Änderungen
bzw. die Erstellung von neuem Programmiercode, wie beispielsweise
in „Heinz Unbeuahen: Regelungstechnik III (Adaptive
Regelungssysteme), Vieweg 2000, 6. Auflage, ISBN 3528533498" gezeigt.
Zum Begriff Adaptivität siehe auch „http://www.softwarekompetenz. de/servlet/is/15799/?highlight=adaptivität".
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur vereinfachten
Anpassung einer Steuerungslogik eines Systems zu schaffen, um ein einfaches
Hinzufügen eines Elements zu dem System, ein einfaches
Entfernen eines Elements von dem System und/oder ein einfaches Verändern
eines Elements des Systems zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Ein
Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
schafft ein Verfahren zur Anpassung einer Steuerungslogik eines
Systems, wobei das System eine erste Baugruppe und eine zweite Baugruppe aufweist,
wobei die erste Baugruppe und die zweite Baugruppe über
eine Hardware-Schnittstelle miteinander verbunden sind, und wobei
die Steuerungslogik ein erstes Steuerungsprogramm, das für
die Steuerung der ersten Baugruppe ausgelegt ist, und ein zweites
Steuerungsprogramm, das für die Steuerung der zweiten Baugruppe
ausgelegt ist, aufweist, wobei das erste Steuerungsprogramm und
das zweite Steuerungsprogramm über eine Software-Schnittstelle
miteinander verbunden sind. Dabei wird zuerst eine Änderung
einer Konfiguration des Systems festgestellt und überprüft,
ob die geänderte Konfiguration des Systems für
das System abrufbar hinterlegt ist, wobei eine Konfiguration eines
Systems mit einer dazugehörigen Konfiguration einer Steuerungslogik verknüpft
ist. Falls die geänderte Konfiguration des Systems für
das System abrufbar hinterlegt ist, erfolgt ein Abrufen der Konfiguration
der Steuerungslogik, die mit der geänderten Konfiguration
des Systems verknüpft ist. Danach wird die Steuerungslogik an
die veränderte Konfiguration des Systems angepasst.
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Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung basieren auf dem Kerngedanken,
dass die Steuerungslogik nach demselben Prinzip strukturiert ist, wie
das System selbst. Die Hierarchie der Elemente des Systems wird
entsprechend auf die Hierarchie der Elemente der Steuerungslogik übertragen,
sodass die Steuerungslogik und das System die gleiche Struktur wiedergeben.
Eine Änderung der Konfiguration des Systems, beispielsweise
ein Hinzufügen, Entfernen oder Verändern eines
Elements zum bzw. des Systems, kann daher einfach auf eine Änderung der
Steuerungslogik, beispielsweise ein Hinzufügen, Entfernen
oder Verändern eines Steuerungsprogramms, das für
die Steuerung des hinzugefügten, entfernten oder veränderten
Elements zum bzw. des Systems ausgelegt ist, abgebildet werden.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung bezieht sich die Änderung der Konfiguration des
Systems auf ein Hinzufügen einer neuen Baugruppe. Die neue
Baugruppe wird über eine Hardware-Schnittstelle mit dem
System verbunden. Diese Änderung wird auf die Steuerungslogik
durch ein Hinzufügen eines weiteren Steuerungsprogramms,
das für die Steuerung der neuen Baugruppe ausgelegt ist,
und über eine Software-Schnittstelle mit der Steuerungslogik
verbunden wird, abgebildet.
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Bei
einigen weiteren Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung bezieht sich die Änderung der Konfiguration des
Systems auf ein Entfernen einer Baugruppe. Das Entfernen der Baugruppe
wird in der Steuerungslogik durch ein Entfernen eines Steuerungsprogramms,
das für die Steuerung der zu entfernenden Baugruppe ausgelegt
ist, abgebildet.
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Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend
auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Flussdiagramm eines Verfahrens zur Anpassung einer Steuerungslogik
eines Systems;
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2a, 2b eine
schematische Darstellung eines Strukturierungsprinzips eines Systems und
einer Steuerungslogik;
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3 ein
Flussdiagramm für eine Produktionsanlage bei einer Konfigurationsänderung;
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4 ein
Flussdiagramm für die Bestimmung einer Anlagenkonfiguration;
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5 eine
schematische Darstellung eines Arbeitsablaufs bei einer geplanten
Konfigurationsänderung einer Anlage bzw. eines Systems;
und
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6 eine
schematische Darstellung eines Anlagenteils.
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1 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zur Anpassung einer
Steuerungslogik eines Systems entsprechend einem Ausführungsbeispiel gemäß der
Erfindung. Das Verfahren 100 umfasst ein Feststellen 110 einer Änderung
einer Konfiguration des Systems, gefolgt von einem Überprüfen 120,
ob die geänderte Konfiguration des Systems für
das System abrufbar hinterlegt ist, wobei eine Konfiguration eines
Systems mit einer dazugehörigen Konfiguration der Steuerungslogik
verknüpft ist. Falls die geänderte Konfiguration
des Systems abrufbar hinterlegt ist, Abrufen 130 der Konfiguration
der Steuerungslogik, die mit der geänderten Konfiguration
des Systems verknüpft ist. Danach erfolgt ein Anpassen 140 der
Steuerungslogik an die veränderte Konfiguration des Systems.
Dabei weist das System eine erste Baugruppe und eine zweite Baugruppe
auf, wobei die erste Baugruppe und die zweite Baugruppe über
eine Hardware-Schnittstelle miteinander verbunden sind. Des Weiteren
umfasst die Steuerungslogik ein erstes Steuerungsprogramm, das für
die Steuerung der ersten Baugruppe ausgelegt ist, und ein zweites
Steuerungsprogramm, das für die Steuerung der zweiten Baugruppe
ausgelegt ist, wobei das erste Steuerungsprogramm und das zweite
Steuerungsprogramm über eine Software-Schnittstelle miteinander
verbunden sind.
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Bei
einer Hardware-Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine
elektronische Verbindung handeln, um ein Signal von einer Baugruppe
zu einer anderen zu übertragen oder es kann sich z. B. um
eine mechanische Verbindung handeln, um beispielsweise ein Produkt
von einer Baugruppe zu einer anderen zu befördern.
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Bei
einer Software-Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine
Zuweisung einer Größe in dem Steuerprogramm einer
Baugruppe zu einer Größe in dem Steuerprogramm
einer anderen Baugruppe handeln.
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Es
wird also für die durchgängige und einheitliche
Strukturierung des Systems (inkl. der dazugehörigen Steuerungslogik)
das aus der Konstruktion (von technischen anlagen bzw. Systemen)
bekannte Prinzip der Aufteilung in Baugruppen (und die Baugruppen
beispielsweise in Komponenten) für die Automatisierungstechnik
bzw. die Steuerungslogik übernommen. Damit sind Konstruktionsmodell
(des Systems) und Steuerungslogik gleichartig strukturiert, wodurch Änderungen
im Konstruktionsmodell (des Systems) bzw. eine Änderung
der Konfiguration des Systems unmittelbar auf die dazugehörige
Steuerungslogik abgebildet werden können, und sich so auch
beispielsweise besser automatisieren und verwalten lassen. Damit
wird ein durchgängiger Engineering-Prozess bzw. technischer
Bearbeitungsprozess ohne Modellbruch zwischen Konstruktion um Steuerungslogik
unterstützt. In anderen Worten, die Struktur der Software,
und somit der Steuerungslogik, wird an die Struktur der Hardware,
und somit dem System bzw. der technischen Anlage, angepasst, um
eine einfache Anpassung der Software bzw. der Steuerungslogik an
eine Veränderung der Hardware bzw. der Konfiguration des
Systems zu ermöglichen.
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2 zeigt dazu eine schematische Darstellung
des Strukturierungsprinzips eines Systems und der dazugehörigen
Steuerungslogik. Dabei ist in 2a ein
Beispiel für eine bisher gebräuchliche Strukturierung 200 eines
Systems 210 bzw. einer technischen Anlage und der dazugehörigen
Steuerungslogik 240 dargestellt. Auf der linken Seite ist
der Konstruktionsbaum des Systems 210 mit einer ersten
Baugruppe 220 und einer zweiten Baugruppe 230 gezeigt.
Zusätzlich ist eine weitere Hierarchiestufe unter den Baugruppen
durch eine erste Komponente 222, die zur ersten Baugruppe 220 gehört,
und einer zweiten Komponente 232 und einer dritten Komponente 234,
die zur zweiten Baugruppe 230 gehören, angedeutet.
Auf der rechten Seite ist der Aufbau der Steuerungslogik 240 gezeigt,
wobei ein erster Funktionsblock 242, ein zweiter Funktionsblock 244 und ein
dritter Funktionsblock 246 über logische Funktionen 248 verbunden
sind.
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2b zeigt
ein Beispiel für den Konstruktionsbaum des Systems 210,
mit einem Aufbau der Steuerungslogik 260 nach dem neuen
Strukturierungsprinzip 250 passend zu dem beschriebenen Verfahren.
Dabei entspricht der Konstruktionsbaum des Systems 210 dem
zuvor in 2a gezeigten Konstruktionsbaum.
Der Aufbau der Steuerungslogik 260 ist jedoch der Struktur
des Systems 210 angepasst. So gibt es ein erstes Steuerungsprogramm 270,
das für die Steuerung der ersten Baugruppe 270 ausgelegt
ist, und beispielsweise ein erstes Komponentensteuerungsprogramm 272 zur
Steuerung einer ersten Komponente 222 der ersten Baugruppe 270 aufweist.
Des Weiteren umfasst die Steuerungslogik 260 ein zweites
Steuerungsprogramm 280, das zur Steuerung der zweiten Baugruppe 230 ausgelegt ist,
und beispielsweise ein zweites Komponentensteuerungsprogramm 282 zur
Steuerung einer zweiten Komponente 232 und ein drittes
Komponentensteuerungsprogramm 284 zur Steuerung einer dritten Komponente 234 der
zweiten Baugruppe 230 aufweist.
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Bei
der bisherigen Strukturierung der Steuerungslogik muss aufgrund
der logischen Verknüpfungen und der undefinierten Grenzen
zwischen den Bereichen, die für ein bestimmtes Element
des Systems verantwortlich sind, meist fast die komplette Steuerungslogik
neu programmiert werden. Durch das neue Konzept der Strukturierung
der Steuerungslogik des Systems entsprechend der Strukturierung des
Systems selbst muss beim Hinzufügen oder Entfernen eines
Elements oder der Veränderung eines Elements des Systems
nur ein definierter Teil der Steuerungslogik, der für die
Steuerung des hinzugefügten, entfernten oder veränderten
Elements zuständig ist, angepasst werden. Dadurch kann
die Anpassung der Steuerungslogik deutlich einfacher und schneller
realisiert werden als bisher.
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Das
Konstruktionsmodell (des Systems) und die Anlagensoftware bzw. die
Steuerungslogik folgen somit demselben Strukturierungsprinzip. Generische Komponenten
können rekursiv zu neuen Baugruppen zusammengesetzt werden.
Damit sind Änderungen in der Konstruktion bzw. in der Konfiguration
des Systems analog auf Änderungen in der Software bzw.
der Steuerungslogik abbildbar.
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Die
einheitliche Strukturierung liefert auch beispielsweise die Grundlage
für die eindeutige Beschreibung verschiedener Anlagenkonfigurationen bzw.
Systemkonfigurationen, mit der aus z. B. einer Datenbank automatisch
die neue Anlagensoftware bzw. Steuerungslogik geladen werden kann.
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Beispielsweise
kann ein Produkt bzw. ein System durch Komponenten bzw. Elemente
gekennzeichnet sein, die durch Lage und Kontaktbedingungen als Baugruppe
definiert sind. Übertragen auf die Automatisierungstechnik
bedeutet dies z. B., dass die Komponenten bzw. Elemente als unabhängige Softwareeinheiten
bzw. Steuerungsprogramme mit wohl definierter Schnittstelle bzw.
Software-Schnittstelle zur Verfügung stehen sollten.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung ist es möglich durch die beschriebene Strukturierung
des Systems und der Steuerungslogik Änderungen auf beispielsweise
drei Grundfälle zu reduzieren: Komponente bzw. Element
Hinzufügen, Entfernen oder Verändern (z. B. Update
bzw. Aktualisierung). Diese Änderungen ziehen beispielsweise folgende
drei mögliche Änderungsfälle nach sich:
Parametrierung, wobei durch geänderte Prozesse und/oder
Abläufe Parameter angepasst werden müssen, Verknüpfungen,
wobei Schnittstellen (Eingänge und Ausgänge) neu
verknüpft werden müssen, und Logik, wobei sich
der Ablauf oder die Randbedingungen (z. B. Sicherheitsabfragen)
verändert haben.
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Bei
einigen weiteren Ausführungsbeispielen gibt es für
die Durchführung von Änderungen beispielsweise
verschiedene Möglichkeiten des systemgeführten
bzw. computergeführten Unterstützung. Als Möglichkeiten
bilden sich z. B. Konfigurationskonzepte aus dem Bereich „künstliche
Intelligenz" (KI) und Selbstkonfigurationskonzepte aus dem Bereich „Ambient
Intelligence" (AmI, Umgebungsintelligenz) an.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung kann eine (semi-)automatische Änderung bzw. Anpassung
der Steuerungslogik durch ein Detektieren einer Änderung
an den Komponenten oder Baugruppen bzw. einer Änderung
der Konfiguration des Systems (das heißt, z. B. eine neue,
entfernte o der geänderte Komponente oder Baugruppe), gefolgt
von einem Suchen, ob die Konfiguration bekannt ist bzw. für
das System abrufbar hinterlegt ist (z. B. in einer Datenbank), erfolgen.
Falls die Konfiguration bekannt ist, bzw. abrufbar hinterlegt ist,
wird ein automatisches Update bzw. eine automatische Aktualisierung
der Steuerungslogik (ggf. mit Freigabe) möglich. Falls
die Konfiguration nicht bekannt ist bzw. nicht abrufbar hinterlegt
ist, kann eine Unterstützung durch das System für
die Änderung möglich sein (z. B. durch Generierung
von Vorschlägen). Die neue Konfiguration (des Systems)
inkl. Steuerungslogik kann danach z. B. in einer Datenbank abgelegt werden
und ist damit zukünftig bekannt bzw. für das System
abrufbar hinterlegt.
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Durch
die durchgängige und einheitliche Strukturierung des Systems
inkl. der dazugehörigen Steuerungslogik, die Systematisierung
von Änderungen und eine weitestgehend automatische oder
computerunterstützte Durchführung der Änderungen
bietet das beschriebene Verfahren eine einfache Möglichkeit
der Anpassung der Steuerungslogik.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung versteht man unter einem System eine reale Anlage und/oder
ein virtuelles Modell einer Anlage inklusive der dazugehörigen
Steuerungslogik.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm für eine Produktionsanlage bei einer
Konfigurationsänderung entsprechend einem Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung. Nach dem Start 390 einer
Produktion läuft die Produktion 392 bis beispielsweise
die Produktion des Produkts fertig ist oder ein Produktionsfehler
auftritt. Dadurch kommt es zu einem Stop 310 der Produktion.
Dann erfolgt entweder eine Änderung der Konfiguration oder
z. B. der neuerliche Start 390 der Produktion mit einer
neuen Charge des Produkts ohne Konfigurationsänderung.
Kommt es zu einer Konfigurationsänderung 320,
kann es sich dabei beispielsweise um eine Änderung der
Produktionsanlage, eine Prozessänderung oder einen Produktwechsel
han deln. Wird die Anlage geändert, erfolgt ein physischer
Umbau 330, eine physische Integration 340, eine
Komponentenregistrierung 350 und eine Bekanntmachung 360 der
physischen Änderung, bevor es zu einer Bestimmung 370 der
Anlagenkonfiguration kommt. Wird nur ein Prozess geändert
oder das Produkt gewechselt, erfolgt direkt die Bestimmung 370 der
Anlagenkonfiguration. Nach einer ggf. erteilten Freigabe kommt es
zur Adaption 380 der Anlage bzw. der Steuerungslogik und
dem neuerlichen Start 390 der Produktion.
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Der
Punkt Bestimmung 370 einer Anlagenkonfiguration entspricht
dabei im beschriebenen Verfahren den Punkten Feststellen einer Änderung
einer Konfiguration des Systems, Überprüfen, ob
die geänderte Konfiguration des Systems für das
System abrufbar hinterlegt ist, und dann Abrufen der Konfiguration
der Steuerungslogik, falls die geänderte Konfiguration
des Systems für das System abrufbar hinterlegt ist. Des
Weiteren entspricht der Punkt Anpassen der Steuerungslogik an die
veränderte Konfiguration des Systems in dem beschriebenen
Verfahren dem Punkt Adaption 380 der Anlage.
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4 zeigt
dazu ein Flussdiagramm für die Bestimmung 370 einer
Anlagenkonfiguration passend zu dem in 3 gezeigten
Schema. Dabei kommt es am Anfang 402 zu einer Auswahl 410 einer Konfiguration,
wobei es sich beispielsweise um eine Variante von einer bekannten
Konfiguration oder um eine unbekannte Konfiguration handeln kann.
Das Erstellen einer Konfiguration der Steuerungslogik für eine
unbekannte Konfiguration des Systems kann beispielsweise durch einen
Benutzer direkt erfolgen oder aus einer Kombination von ähnlichen
Konfigurationen des Systems erfolgen. Darauf folgt eine Adaption 420 der
Konfiguration, gefolgt von einem Konfigurationstest 430 nach
Fertigstellung der Adaption 420. Schlägt der Test
fehl, kommt es zu einer neuerlichen Konfigurationsadaption 420 und
die fehlgeschlagene Konfigurationsadaption kann ggf., z. B. mit der
Bemerkung „ungültig", gespeichert werden. Ist der
Konfigurationstest 430 erfolgreich, kann eine Freigabe 440 der
Konfigurationsadaption 420 erfolgen. Kommt es zu keiner
Freigabe, erfolgt eine neue Auswahl 410 einer Konfiguration.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung kann das oben beschriebene Verfahren zum Teil mit Hilfe
von Standardsoftware realisiert werden. Für ein virtuelles
Modell eignet sich dazu z. B. die Software „Delmia Automation"
(siehe „www.delmia.com") und für
die SPS (SPS: Speicherprogrammierbare Steuerung) die Projektierungssoftware „Unity„ (siehe „www.schneider-electric.com").
In beiden kann die Steuerungslogik abgebildet werden. Für
die Erstellung beispielsweise einer neuen „Baugruppe" bzw.
eines neuen Steuerungsprogramms bzw. eines neuen Elements in der
Steuerungslogik kann ein eigenes Software-Werkzeug entworfen werden,
welches den Benutzer in Abhängigkeit seiner Rolle (z. B.
einfacher Nutzer, Inbetriebnehmer, Administrator) unterstützt.
Dieses System bzw. dieses Software-Werkzeug wird im Folgenden Änderungsmanager
bzw. Änderungsmanagementsoftware genannt. Zu seinen Aufgaben
zählt z. B. die Suche nach bekannten bzw. für
das System abrufbar hinterlegten Konfigurationen, automatische Updates
bzw. Aktualisierungen der Steuerungslogik und die Unterstützung
von Konfigurationsänderungen durch beispielsweise Generierung
von Anpassungsvorschlägen bzw. Anpassungsoptionen.
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Der
komponentenorientierte bzw. elementorientierte Aufbau bzw. Strukturierung
(des Systems und der Steuerungslogik) wird durch „Delmia
Automation" unterstützt und führt beispielsweise
dazu, dass das von dem Änderungsmanager bzw. der Änderungsmanagementsoftware
automatisch erstellte „Unity"-Projekt ebenfalls die geforderte
Struktur enthält.
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Für
den Änderungsmanager bzw. die Änderungsmanagementsoftware
eignet sich beispielsweise Konzepte aus dem Bereich Selbstmanagement und
Selbstkonfiguration, die z. B. in „Ambient Intelligence"
(AmI, Umgebungsintelligenz) Anwendung finden. Das System stellt
dabei zum Beispiel den Benutzer fest, um entsprechend der Aufgaben
(des Benutzers) die passende Unterstützung zur Verfügung
stellen zu können. Im nächsten Schritt wird die
Konfiguration ermittelt oder gescannt, das heißt, hier
kommt beispielsweise ein „Registry-Pattern" (Regierungsmuster,
erlaubt z. B. Speichern und Abrufen von Daten und Objekten, welche
global zugänglich sein sollen, in einem zentralen Objekt)
zum Einsatz, wie beispielsweise in „GAMMA, Erich;
HELM, Richard; JOHNSON, Ralph; VLISSIDES, John (GANG OF FOUR); Entwurfsmuster-Elemente
wiederverwendbarer objektorientierter Software, Addison-Wesley, 1996" gezeigt.
Im folgenden Schritt sucht z. B. der Änderungsmanager bzw.
die Änderungsmanagementsoftware nach vergleichbaren Konfigurationen, um
ggf. einem praktikablen Vorschlag für den Benutzer zur
Verfügung zu stellen. Für den Fall, dass der Benutzer
ein Inbetriebnehmer ist, kann somit beispielsweise vermieden werden,
dass auf der Baustelle programmiert werden muss.
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Mit „Ambient
Intelligence" ist beispielsweise eine elektronische Umgebung bezeichnet,
die sensitiv und adaptiv auf die Anwesenheit von Menschen und Objekten
reagiert und dabei den Menschen vielfältige Dienste leistet.
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Findet
der Änderungsmanager bzw. die Änderungsmanagementsoftware
keine vergleichbare Konfiguration, so kann ein Benutzer bei der
Findung einer Lösung unterstützt werden. Dieser
Prozess kann einerseits auf Informationen über den Benutzer (z.
B. Vorlieben, häufig gewählte Einstellungen) zugreifen,
andererseits können Konzepte, wie beispielsweise Ontologien
oder Agenten genutzt werden.
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Hat
der Benutzer (mit Hilfe der Änderungsmanagementsoftware)
eine befriedigende Lösung bzw. Anpassung der Steuerungslogik
erreicht, kann diese gespeichert und weiterverarbeitet werden.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung eines Arbeitsablaufs bei einer geplanten
Konfigurationsänderung einer An lage bzw. eines Systems
mit Hilfe eines Änderungsmanagers bzw. einer Änderungsmanagementsoftware.
Dabei wird in einem ersten Schritt 510 die Änderung
der Anlage an einem virtuellen Modell der Anlage simuliert. Dann
erfolgt eine Überführung und Anpassung 540 der
Steuerungssoftware bzw. der Steuerungslogik von der virtuellen Anlage
auf die reale Anlage. Schließlich erfolgt die Änderung
der Anlage und die Anpassung 570 der Steuerungslogik an
die geänderte Konfiguration der Anlage bzw. des Systems.
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Bei
der virtuellen Anlage ist der Änderungsmanager 520 bzw.
die Änderungsmanagementsoftware über ein Simulator-Plug-In 514 bzw.
eine Schnittstelle mit einem Anlagensimulator 512 -verbunden.
Der Arbeitsablauf 516 für den ersten Schritt 510 umfasst
beispielsweise ein Ermitteln eines Benutzers, ein Scannen der Komponenten
bzw. der Elemente der Anlage, ein Engineering bzw. technisches Bearbeiten
der neuen Zusammensetzung (mit Systemunterstützung), wobei
das Bearbeiten z. B. die Generierung von Vorschlägen des
Systems (AmI, „Ambient Intelligence") und/oder eine geschlossene Schleifen-Simulation
(„closed loop"-Simulation) umfasst, und eine Umsetzung
und Speicherung der Aktualisierung bzw. der Anpassung der Steuerungslogik.
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Die
Aktualisierung bzw. Anpassung der Steuerungslogik kann beispielsweise
in einem Zwischenschritt 592 automatisch für eine
properitäre Projektierungssoftware übersetzt werden
oder es kann z. B. ein Datentransfer zu einer Anlagendatenbank erfolgen.
In der Anlagendatenbank 590 können beispielsweise
die Komponenten bzw. Elemente, übersetzte Komponenten bzw.
Elemente und/oder Automatisierungsprojekte bzw. Konfigurationen
von Systemen und der damit verknüpft Konfigurationen von
Steuerungslogiken gespeichert werden.
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Beim Übergang 540 von
der virtuellen Anlage zur realen Anlage umfasst der Arbeitsablauf 546 beispielsweise
die Ermittlung eines Benutzers, eine „Hardware in the loop"-Simulation
(Hardware-in-der-Schleife-Simulation), ein Engi neering bzw. technisches
Bearbeiten des neuen Automatisierungsprojekts (mit Systemunterstützung,
AmI) und ein Speichern in der Datenbank 590. Dabei weist
die reale Anlage einen Änderungsmanager 520 bzw. eine Änderungsmanagementsoftware
entsprechend dem Änderungsmanager 520 bzw. der
Anderungsmanagementsoftware der virtuellen Anlage auf. Der Änderungsmanager 520 bzw.
die Änderungsmanagementsoftware ist dabei über
ein SPS-Projektierungs-Plug-In 544 bzw. eine SPS-Projektierungs-Schnittstelle
mit einer SPS-Projektierungssoftware 542 verbunden.
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Der
Arbeitsablauf 576 bei der Anpassung 570 der Steuerungslogik
nach Änderung der realen Anlage umfasst beispielsweise
ein Ermitteln des Benutzers (falls nicht Automatikbetrieb), ein
Scannen der Anlagenkonfiguration, ein Prüfen, ob ein passendes
Automatisierungsprojekt bzw. eine passende Konfiguration des Systems
vorhanden bzw. für das System abrufbar hinterlegt ist,
falls ja, ein Laden des Projekts bzw. der Konfiguration der Steuerungslogik auf
die SPS (Automatikbetrieb oder mit Bestätigung), und falls
nein, ein Anpassen eines Projekts (mit Systemunterstützung,
AmI), ein Laden auf die SPS und ein Melden der Änderung
an das System bzw. an den Benutzer.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung eines Anlagenteils, bei dem als Beispiel
ein neues Element hinzugefügt wird. Bei dem neuen Element handelt
es sich hierbei um eine Drehtisch 620 und eine Prüfstation 630,
die in eine bestehende Produktionsanlage eingefügt werden
sollen, um an den Produkten einen neuen, zusätzlichen Test
mit Hilfe der Prüfstation 630 durchführen
zu können. Dabei wird der Drehtisch 620 zwischen
ein erstes Transportband 610 und ein zweites Transportband 640 eingefügt. Des
Weiteren wird die Prüfstation 630 mit dem Drehtisch 620 verbunden.
Ergänzend sind bei den verschiedenen Elementen noch beispielhaft
Positionen für Sensoren, Motoren und Stopper dargestellt,
die zur Erkennung, den Transport und die Positionierung von Produkten
dienen.
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Ein
Werkstück bzw. Produkt 602 kann somit über
das erste Transportband 610 zu dem Drehtisch 620 geliefert
werden, der das Werkstück bzw. das Produkt 602 an
die Prüfstation 630 weiter gibt. Die Prüfstation 630 führt
den neuen, zusätzlichen Test durch und wirft fehlerhafte
Werkstücke bzw. Produkte 604 aus oder gibt Werkstücke
bzw. Produkte 606, die in Ordnung sind, an den Drehtisch
zurück. Der Drehtisch 620 gibt dann das Werkstück
bzw. Produkt 606 an das zweite Transportband 640 weiter.
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Durch
die Strukturierung der Steuerungslogik der Anlage entsprechend der
Konstruktion der Anlage selbst kann beim Hinzufügen des
Drehtisches 620 und der Prüfstation 630 auch
einfach der Steuerungslogik ein Steuerungsprogramm, das für die
Steuerung des Drehtisches ausgelegt ist, und ein Steuerungsprogramm,
das für die Steuerung der Prüfstation 630 ausgelegt
ist, hinzugefügt werden. Das Steuerungsprogramm des Drehtisches 620 wird dabei
beispielsweise über Software-Schnittstellen mit dem Steuerungsprogramm
des ersten Transportbands 610, dem Steuerungsprogramm des
zweiten Transportbands 640 und dem Steuerungsprogramm der
Prüfstation 630 verbunden.
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Die
Steuerungslogik kann somit durch Verwendung des beschriebenen Verfahrens
ohne großen Aufwand an die geänderte Konfiguration
der Anlage angepasst werden.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung ist es durch diese Technologie bzw. durch das beschriebene
Verfahren möglich, automatisch auf bereits geplante Änderungen
zu reagieren, so dass schnellere Re-Konfigurationen, z. B. für
eine flexiblere Produktion, möglich sind.
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Bei
anderen Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung ergeben sich für die Inbetriebnahme ebenfalls
Vorteile, da der Inbetriebnehmer z. B. einfach auf eine Datenbank
von Automatisierungsprojekten bzw. Konfigurationen des Systems und damit verknüpften
Konfigurationen der Steuerungslogik zugreifen kann und dabei durch
das System bzw. einer Änderungsmanagementsoftware unterstützt
werden kann. Es kann, sofern vorhanden bzw. für das System
abrufbar hinterlegt, eine zuvor schon erprobte Lösung bzw.
Konfiguration der Steuerungslogik verwendet werden.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung wird der modulare Aufbau von Modularisierungskonzepten
in CAD-Anwendungen, wie z. B. der Digitalen Fabrik, durch Standardsoftware
unterstützt (z. B. „Delmia Automation").
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Bei
einigen weiteren Ausführungsbeispielen gemäß der
Erfindung wird ein Produkt – Lebenszyklus – Management – Konzept
(Product-Lifecycle-Management-Konzept) ermöglicht, das
auch bezüglich der Steuerungslogik durchgängig
ist, das heißt, keine Modellbrüche mehr aufweist.
Das Konzept kann mit der zur Zeit am Markt verfügbaren
Automatisierungstechnik umgesetzt werden.
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Einige
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung
können in der Fertigungsindustrie, der Prozessindustrie
sowie für technische Anlagen im Allgemeinen angewendet
werden.
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In
der vorliegenden Anmeldung werden für Objekte und Funktionseinheiten,
die gleiche oder ähnliche funktionelle Eigenschaften aufweisen,
gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Insbesondere
wird darauf hingewiesen, dass abhängig von den Gegebenheiten,
das erfindungsgemäße Schema auch in Software implementiert sein
kann. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium,
insbesondere einer Diskette oder einer CD mit elektronisch auslesbaren
Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem
zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren
ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit
auch in einem Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren
Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt
auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt, kann
die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode
zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn
das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Siemens
Hauszeitschrift MoveUp, 1/2006, S. 10 ff." [0006]
- - „Heinz Unbeuahen: Regelungstechnik III (Adaptive
Regelungssysteme), Vieweg 2000, 6. Auflage, ISBN 3528533498" [0011]
- - „http://www.softwarekompetenz. de/servlet/is/15799/?highlight=adaptivität" [0011]
- - „www.delmia.com" [0043]
- - „www.schneider-electric.com" [0043]
- - „GAMMA, Erich; HELM, Richard; JOHNSON, Ralph; VLISSIDES,
John (GANG OF FOUR); Entwurfsmuster-Elemente wiederverwendbarer
objektorientierter Software, Addison-Wesley, 1996" [0045]