DE102011082838A1

DE102011082838A1 - Identification of reusable mechatronic components in factory automation

Info

Publication number: DE102011082838A1
Application number: DE102011082838A
Authority: DE
Inventors: Matthias Foehr; Lorenz Hundt; Arndt Lüder; Thomas Wagner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-03-21
Also published as: WO2013037987A1

Abstract

Computergestütztes Verfahren zur Identifikation von wiederverwendbaren mechatronischen Anlagenkomponenten, basierend auf einem digitalen funktionsorientierten hierarchischen Anlagenmodell, wobei das Verfahren vorteilhafter weise durch ein Engineeringsystem für die Planung industrieller Anlagen oder Anlagenteile durchgeführt wird.Computer-aided method for the identification of reusable mechatronic plant components, based on a digital function-oriented hierarchical plant model, wherein the method is advantageously carried out by an engineering system for the planning of industrial plants or plant parts.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein computergestütztes Verfahren zur Identifikation von wiederverwendbaren mechatronischen Anlagenkomponenten, basierend auf einem digitalen funktionsorientierten hierarchischen Anlagenmodell und ein Engineeringsystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a computer-aided method for identifying reusable mechatronic plant components based on a digital function-oriented hierarchical plant model and an engineering system suitable for carrying out the method.

Technische Systeme oder Lösungen zeichnen sich häufig durch eine Mischung wiederverwendeter Entwicklungsleistungen und individueller Ausprägungen aus. Für die Realisierung eines Konstruktes werden häufig vorentwickelte Merkmale bereitgehalten, die für die Schaffung einer individuellen Ausprägung des Systems nach spezifischen Regeln kombiniert werden können.Technical systems or solutions are often characterized by a mixture of reused development services and individual characteristics. For the realization of a construct often predeveloped features are provided, which can be combined to create an individual expression of the system according to specific rules.

Die projektübergreifende Wiederverwendung von Engineeringdaten und -entscheidungen bei der Konstruktion industrieller Anlagen ist zu selten und daher das Engineering in Summe zu teuer. Dies kommt daher, dass einerseits die Kunden an einzelnen Stellen individuelle Teillösungen erwarten und andererseits in der Regel einzelne identische Teillösungen anderer Projekte schwer herauslösbar sind und daher oft nicht automatisch in ein neues Engineeringprojekt integriert werden können. Weiterhin beruhen viele Engineeringentscheidungen auf nicht nachvollziehbaren bzw. nicht reproduzierbaren Argumenten oder Regeln und sind oft vom Erfahrungshintergrund der involvierten Personen abhängig. Diese individuellen Einzelentscheidungen führen zu individuellen, wenig standardisierten Lösungen.The cross-project reuse of engineering data and decisions in the construction of industrial plants is too rare and therefore the engineering in total too expensive. This is because, on the one hand, customers expect individual partial solutions at individual points and, on the other hand, individual identical partial solutions of other projects are usually difficult to extract and therefore often can not be automatically integrated into a new engineering project. Furthermore, many engineering decisions are based on incomprehensible or irreproducible arguments or rules and often depend on the background of experience of the people involved. These individual decisions lead to individual, less standardized solutions.

Ein Lösungsansatz liegt in der Identifikation und Verwendung sogenannter „Mechatronischer Objekte”.One solution is the identification and use of so-called "mechatronic objects".

Die Mechatronik beschäftigt sich interdisziplinär mit dem Zusammenwirken mechanischer, elektronischer und informationstechnischer Einheiten in mechatronischen Systemen. In der Mechatronik werden Mechanik, Elektronik und Informatik miteinander verschmolzen und anstelle von mehreren Modellen ein mechatronisches Gesamtsystem beschrieben. Mechatronische Systeme haben die Funktion, mit Sensorik, Prozessorik, Aktorik und Elementen der Mechanik, Elektronik und Informatik eine gegebene technische Problemstellung zu lösen. Mechatronische Systeme lösen die gegebene Problemstellung indem sie Mechatronikeinheiten in geeigneter Weise verknüpfen. Als Mechatronikeinheit werden im Allgemeinen die einzelnen Bestandteile eines mechatronischen Systems bezeichnet. Ein Greifarm oder ein Förderband können zum Beispiel Mechatronikeinheiten sein. Mechatronische Systeme, welche komplexe Problemstellungen lösen, können aus einer großen Anzahl einzelner Mechatronikeinheiten bestehen. Nicht selten besteht ein mechatronisches System aus mehreren tausend Mechatronikeinheiten. Um solche komplexen mechatronischen Systeme herstellen zu können ist ein aufwendiges Entwicklungsverfahren notwendig.Mechatronics deals interdisciplinary with the interaction of mechanical, electronic and information technology units in mechatronic systems. In mechatronics, mechanics, electronics and computer science are merged with one another and instead of several models, a complete mechatronic system is described. Mechatronic systems have the function to solve a given technical problem with sensors, processors, actuators and elements of mechanics, electronics and computer science. Mechatronic systems solve the given problem by linking mechatronics units in a suitable way. As a mechatronic unit, the individual components of a mechatronic system are generally referred to. A gripper arm or a conveyor belt can be, for example, mechatronic units. Mechatronic systems that solve complex problems can consist of a large number of individual mechatronic units. Not infrequently, a mechatronic system consists of several thousand mechatronic units. In order to produce such complex mechatronic systems, a complex development process is necessary.

Ziel ist hierbei das Engineering durch Verschaltung möglichst großer, manuell identifizierter und vorab definierter wiederverwendbarer Objekte zu vereinfachen. Dabei sollen möglichst Gewerkegrenzen entfallen und die Gesamtanlage durch Modellierung aus den einzelnen mechatronischen Objekten entstehen. Diesem Ansatz liegt die Annahme zugrunde, dass große, flexible, wiederverwendbare Komponenten in Form von mechatronischen Objekten definierbar sind. In der Praxis ist die Definition solcher Objekte jedoch häufig relativ schwierig, da die verschiedenen Einsatzformen bei der Definition solcher Objekte oft nicht überschaut werden können bzw. noch unbekannt sind. Aufgrund der darin gekapselten, vorab definierten Beschreibung eines Anlagenteils stellen sich „Mechatronische Objekte” sehr schnell als relativ starke Einschränkung heraus. Auf die individuellen Wünsche der Kunden kann damit nur bedingt eingegangen werden.The aim here is to simplify the engineering by interconnecting as large as possible, manually identified and pre-defined reusable objects. As far as possible, tradespecific boundaries should be eliminated and the entire plant should be created by modeling from the individual mechatronic objects. This approach is based on the assumption that large, flexible, reusable components can be defined in the form of mechatronic objects. In practice, however, the definition of such objects is often relatively difficult, since the various forms of use in the definition of such objects often can not be surveyed or are still unknown. Due to the encapsulated, predefined description of a part of the plant, "mechatronic objects" quickly emerge as a relatively severe restriction. On the individual wishes of the customers can be received only conditionally.

In der US Patentschrift US 6,119,125 ist ein computerimplementiertes System zur Erstellung von Applikationen für die Gebäudeautomatisierung basierend auf vordefinierten, verschaltbaren Standardobjekten offenbart.In the US patent specification US 6,119,125 discloses a computer-implemented system for creating building automation applications based on predefined, interconnectable standard objects.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein automatisierbares Verfahren zur Identifikation von effizient einsetzbaren wiederverwendbaren mechatronischen Anlagenkomponenten bereitzustellen um die oben genannten Einschränkungen bei der Nutzung mechatronischer Objekte zu überwinden.It is an object of the present invention to provide an automatable method for the identification of efficiently usable reusable mechatronic system components in order to overcome the abovementioned restrictions on the use of mechatronic objects.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein computergestütztes Verfahren zur Identifikation von wiederverwendbaren mechatronischen Anlagenkomponenten, basierend auf einem digitalen hierarchischen Anlagenmodell, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen einer zu untersuchenden Anlagenkomponente über ein Engineeringsystem oder über eine Datenbank mit Anlagenkomponenten über geeignete Kommunikationsschnittstellen;
b) automatisches Parametrieren der Anlagenkomponente hinsichtlich Funktion, genutzter Technologie, Funktionstyp, Hierarchieinformationen und Gewerketyp basierend auf einer semantischen Analyse der Informationsstruktur der Anlagenkomponente und/oder einzelner Typen der Informationsstruktur und/oder einzelner Informationsstrukturen hierarchisch untergeordneten Komponenten;
c) automatisches Festlegen des Ebenentyps der Anlagenkomponente basierend auf der Parametrierung und einem vorgegebenen Ebenenklassifizierungsmodell und einem vorgegebenen Regelwerk;
d) automatische Einordnung aller Eigenschaften und Schnittstellen der Anlagenkomponente in eine interne Aufbauhierarchie der Anlagenkomponente, gebildet durch: Geräteebene, Signalebene, Steuerungsebene, Ebene sonstiger Daten, wobei die automatische Einordnung durch Analyse der Anlagenkomponente hinsichtlich externer und interner physikalischer und logischer Schnittstellen und Verbindungen basierend auf der Parametrierung und der Informationsstruktur der Anlagenkomponente erfolgt, wobei die Analyse in folgender Reihenfolge stattfindet: 1. Analyse der Gerätedaten und Geräteschnittstellen 2. Analyse der Signaldaten 3. Analyse der Steuerungsdaten 4. Analyse sonstiger Daten;
e) automatische Identifikation von Varianten von Anlagenkomponenten durch Vergleich mit anderen Anlagenkomponenten im Anlagenmodell und/oder aus einer Komponentenbibliothek, wobei solche Anlagenkomponenten als Varianten klassifiziert werden, die in Funktion und Technologie übereinstimmen, wobei der Vergleich in folgender Reihenfolge stattfindet: 1. Vergleich der Gerätedaten und Geräteschnittstellen 2. Vergleich der Signaldaten 3. Vergleich der Steuerungsdaten und Ein- und Ausgangsverhalten der Steuerungsfunktionen 4. Vergleich sonstiger Daten.

The object is achieved by a computer-aided method for identifying reusable mechatronic plant components based on a digital hierarchical plant model, the method comprising the following steps:

a) providing a plant component to be examined via an engineering system or via a database with plant components via suitable communication interfaces;
b) automatic parameterization of the plant component in terms of function, technology used, function type, hierarchy information and trade union type based on a semantic analysis of the Information structure of the plant component and / or individual types of information structure and / or individual information structures hierarchically subordinate components;
c) automatically determining the level type of the plant component based on the parameterization and a given level classification model and a predetermined set of rules;
d) automatic classification of all properties and interfaces of the plant component into an internal hierarchy of the plant component, formed by: device level, signal level, control level, level of other data, wherein the automatic classification by analysis of the plant component with respect to external and internal physical and logical interfaces and connections based on the parameterization and the information structure of the plant component takes place, whereby the analysis takes place in the following sequence: 1. Analysis of the device data and device interfaces 2. Analysis of the signal data 3. Analysis of the control data 4. Analysis of other data;
e) automatic identification of variants of plant components by comparison with other plant components in the plant model and / or from a component library, such plant components are classified as variants that match in function and technology, the comparison takes place in the following order: 1. Comparison of the device data and device interfaces 2. Comparison of the signal data 3. Comparison of the control data and input and output behavior of the control functions 4. Comparison of other data.

Auf Grund des steigenden Kostendrucks in der Planung von Produktionsanlagen hat sich in den letzten Jahren das Konzept des mechatronischen Engineerings zur Steigerung der Effektivität und Qualität, sowie zur Senkung des Projektrisikos in der Fabrikautomation bewährt. Hierbei wird das Engineering auf Grundlage von mechatronischen (wiederverwendbaren) Einheiten durchgeführt, wobei diese Einheiten aus einer Bibliothek heraus instanziiert und anschließend integriert werden. Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass einzelne Mechatronikeinheiten wiederum aus weiteren Mechatronikeinheiten aufgebaut sein können. Beispielsweise kann ein Greifarm wiederum aus Mechatronikeinheiten, wie einem elektrischen Motor, mindestens einem Positionssensor und einer mechanischen Greifeinheit bestehen. Ein Greifarm als Anlagenkomponente stellt somit selbst eine wiederverwendbare Komponente dar und weiterhin kann ein Greifarm auch wiederverwendbare Teilkomponenten enthalten.Due to the increasing cost pressure in the planning of production facilities, the concept of mechatronic engineering has been proven in recent years to increase the effectiveness and quality, as well as to reduce the project risk in factory automation. In this case, the engineering is carried out on the basis of mechatronic (reusable) units, whereby these units are instantiated from a library and subsequently integrated. An underlying realization of the present invention is that individual mechatronic units can in turn be constructed from further mechatronic units. For example, a gripping arm in turn consist of mechatronic units, such as an electric motor, at least one position sensor and a mechanical gripping unit. A gripper arm as a plant component thus represents itself a reusable component and further, a gripper arm can also contain reusable sub-components.

Die Analyse der Komponenten erfolgt dabei nicht willkürlich, sondern folgt einer logisch bedingten Reihenfolge. Diese Reihenfolge bedingt sich aus der Tatsache, dass Änderungen der Gerätedaten automatisch Änderungen der Signal-, Steuerungs- und sonstiger Daten nach sich zieht. Ein neuer Motor bedingt z. B. automatisch neue Signale zur Ansteuerung des Motors, welche wiederum eine geänderte Steuerung (der Signale) nach sich ziehen, welche wiederum die sonstigen Daten beeinflussen (neues Motordatenblatt etc.). Als Folge dessen ergibt sich die Abfolge der analysierten Daten. Als Geräte verstehen sich in diesem Fall auch weitere Komponenten, so Sie denn der aktuell betrachteten Komponente untergeordnet sind. Dabei können untergeordnete Komponenten jedoch als ein Gerät betrachtet werden und müssen nicht weiter ausdetailliert werden (Abstraktion durch Black-Box-Denken). Optional erfolgt auch eine Analyse der Verbindungen zwischen den einzelnen elektrischen, hydraulischen und pneumatischen Schnittstellen.The analysis of the components is not arbitrary, but follows a logical order. This order is due to the fact that changes to the device data automatically result in changes in the signal, control and other data. A new engine requires z. B. automatically new signals for controlling the motor, which in turn a changed control (the signals) pull, which in turn affect the other data (new motor data sheet, etc.). As a result, the sequence of analyzed data results. In this case, devices also include other components if they are subordinate to the currently considered component. However, subordinate components can be considered as one device and do not need to be further detailed (abstraction through black box thinking). Optionally, an analysis of the connections between the individual electrical, hydraulic and pneumatic interfaces takes place.

Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in einer Bewertung der Anlagenkomponente hinsichtlich ihres Potenzials für eine Wiederverwendbarkeit basierend auf einer festgelegten Kostenfunktion. In diesem Schritt werden die zuvor identifizierten und parametrierten Komponenten bzw. auch deren Varianten auf Ihre Wiederverwendbarkeit hin untersucht. Dies geschieht auf der Basis einer wirtschaftlichen Betrachtung. Demnach hängt der Nutzen von wiederverwendbaren Komponenten maßgeblich von den Investitionskosten zur Erstellung der Komponenten sowie von der erzielten Einsparung pro Anwendung gegenüber der normalen Erstellung dieser Komponenten ohne Wiederverwendung ab.A first advantageous embodiment of the invention lies in an evaluation of the plant component with regard to its potential for reusability based on a defined cost function. In this step, the previously identified and parameterized components or their variants are examined for their reusability. This is done on the basis of an economic view. Thus, the benefits of reusable components are largely dependent on the investment cost of creating the components and the savings per application over the normal creation of those components without reuse.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das hierarchische Anlagenmodell folgende Ebenen umfasst:

– Einzelteile/Baugruppen,
– Unterfunktionsgruppen,
– Funktionsgruppen,
– Hauptgruppen,
– Zellen und
– Produktionssystem.

Die Klassifizierung der Anlage findet funktionsorientiert statt. Es wird in mehreren Iterationsschritten geprüft, auf welcher Ebene die aktuell betrachtete Komponente liegt. Zudem wird die entsprechende Komponente zunächst parametrisiert und anschließend entsprechend klassifiziert. Auf Basis des Ebenenmodells läuft der Prozess zur Identifikation der wiederverwendbaren Anlagenkomponenten ab. Dabei wird jede Komponente einzeln untersucht und die entsprechend zugehörige Ebene als Parameter hinterlegt.A further advantageous embodiment of the invention lies in the fact that the hierarchical plant model comprises the following levels:

- single parts / assemblies,
- sub-functional groups,
- functional groups,
- main groups,
- cells and
- Production system.

The classification of the plant is function-oriented. It is checked in several iteration steps, at which level the currently considered component is located. In addition, the corresponding component is first parameterized and then classified accordingly. Based on the level model, the process for identifying reusable plant components is running. Each component is examined individually and the corresponding associated level is stored as a parameter.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Parametrierung der Anlagenkomponente aus einem bereits bestehenden digitalen Anlagenmodell abgeleitet wird. Diese Parametrierung kann effizient und vollständig automatisiert erfolgen, wenn die wiederverwendbare Komponente aus einem bereits bestehenden digitalen Modell abgeleitet wird. So ist zum Beispiel die Funktion einer Anlagenkomponente, ihre Technologie, sowie ihre „Funktionskomplexität” oftmals bereits in Form einer Semantik gespeichert. Als Datenaustauschformat zur Lieferung der Parametrierung können unter anderem geeignete Datenformate (z. B. AutomationML) verwendet werden.A further advantageous embodiment of the invention is that the parameterization of the system component is derived from an existing digital plant model. This parameterization can be done efficiently and fully automated if the reusable component is derived from an already existing digital model. For example, the function of a plant component, its technology, and its "functional complexity" are often already stored in the form of semantics. As a data exchange format for the delivery of the parameterization, suitable data formats (eg AutomationML) can be used, among other things.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass über ein im digitalen Anlagenmodell integriertes Rollenkonzept die Funktion und Technologie automatisch als Parameter aus dem Rollenkonzept abgeleitet werden. Jede Anlagenkomponente hat im Ebenenmodell eine Bedeutung und nimmt dadurch im Anlagenmodell eine bestimmte Rolle ein. Die zu untersuchende Anlagenkomponente kann somit direkt und automatisch in ein bestehendes Anlagenmodell eingeordnet werden.A further advantageous embodiment of the invention lies in the fact that the function and technology are automatically derived as parameters from the role concept via a role concept integrated in the digital plant model. Each plant component has a meaning in the level model and thus assumes a specific role in the plant model. The system component to be examined can thus be classified directly and automatically into an existing system model.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die eine Variante bestimmenden Unterscheidungsmerkmale (Variantentreiber) für die Anlagenkomponente automatisch identifiziert und in Bezug zu den weiteren Eigenschaften der Variante gesetzt werden, wobei die Bezugsfolge nach der folgenden Bezugshierarchie erstellt wird:

1. Unterscheidungsmerkmale auf Geräteebene
2. Unterscheidungsmerkmale Signalebene
3. Unterscheidungsmerkmale Steuerungsebene
4. Unterscheidungsmerkmale auf Ebene sonstiger Daten.

Variantentreiber sind Eigenschaften der Komponente, die der Benutzer auswählt oder das System automatisch Identifiziert und die sich je nach Wahl in einer entsprechenden Variantenausführung widerspiegeln. Variantentreiber führen durch die Auswahl von speziellen alternativen Werten zu einer ganz bestimmten Variante der Anlagenkomponente.A further advantageous embodiment of the invention lies in the fact that the distinguishing features determining a variant (variant driver) for the plant component are automatically identified and set in relation to the further properties of the variant, wherein the reference sequence is created according to the following reference hierarchy:

1. Distinguishing features at the device level
2. Distinguishing features signal level
3. Distinguishing features control level
4. Distinguishing features at the level of other data.

Variant drivers are properties of the component that the user selects or automatically identifies the system, and which is reflected in a variant version as appropriate. Variant drivers result in the selection of special alternative values for a specific variant of the plant component.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Verfahren durch ein Engineeringsystem für den Entwurf technischer Anlagen durchgeführt wird. Durch die Kopplung zu einem Engineeringsystem und der Möglichkeit der Ausführung des Verfahrens durch bzw. im Zusammenspiel mit einem Engineeringsystem ist keine neue HW-Infrastruktur zur Durchführung des Verfahrens nötig.A further advantageous embodiment of the invention is that the method is performed by an engineering system for the design of technical facilities. The coupling to an engineering system and the possibility of executing the method by or in conjunction with an engineering system, no new HW infrastructure for performing the method is necessary.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in einem computerlesbaren Medium, umfassend Instruktionen, die, wenn sie auf einem geeigneten Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 auszuführen. Dies erleichtert die Flexibilität des Einsatzes und auch die Verteilung und den kommerziellen Vertrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens.A further advantageous embodiment of the invention resides in a computer-readable medium comprising instructions which, when executed on a suitable computer, cause the computer to carry out a method according to any of the preceding claims 1 to 8. This facilitates the flexibility of the use and also the distribution and commercial distribution of the method according to the invention.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Engineeringsystem für den Entwurf technischer Anlagen geeignet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, das Engineeringsystem umfasst dabei:

– Ein-/Ausgabemittel,
– Datenverarbeitungsmittel,
– Speichermittel, und
– Kommunikationsmittel, sowie a) Mittel zum Bereitstellen einer zu untersuchenden Anlagenkomponente über ein Engineeringsystem oder über eine Datenbank mit Anlagenkomponenten über geeignete Kommunikationsschnittstelle; b) Mittel zum automatischen Parametrieren der Anlagenkomponente hinsichtlich Funktion, genutzter Technologie, Funktionstyp, Hierarchieinformationen und Gewerketyp basierend auf einer semantischen Analyse der Informationsstruktur der Anlagenkomponente und/oder einzelner Typen der Informationsstruktur und/oder einzelner Informationsstrukturen hierarchisch untergeordneten Komponenten; c) Mittel zum automatischen Festlegen des Ebenentyps der Anlagenkomponente basierend auf der Parametrierung und einem vorgegebenen Ebenenklassifizierungsmodell und einem vorgegebenen Regelwerk; d) Mittel zur automatischen Einordnung aller Eigenschaften und Schnittstellen der Anlagenkomponente in eine interne Aufbauhierarchie der Anlagenkomponente, gebildet durch: Geräteebene, Signalebene, Steuerungsebene, Ebene sonstiger Daten, wobei die automatische Einordnung durch Analyse der Anlagenkomponente hinsichtlich externer und interner physikalischer und logischer Schnittstellen und Verbindungen basierend auf der Parametrierung und der Informationsstruktur der Anlagenkomponente erfolgt, wobei die Analyse in folgender Reihenfolge stattfindet: 1. Analyse der Gerätedaten und Geräteschnittstellen 2. Analyse der Signaldaten 3. Analyse der Steuerungsdaten 4. Analyse sonstiger Daten; e) Mittel zur automatischen Identifikation von Varianten von Anlagenkomponenten durch Vergleich mit anderen Anlagenkomponenten im Anlagenmodell und/oder aus einer Komponentenbibliothek, wobei solche Anlagenkomponenten als Varianten klassifiziert werden, die in Funktion und Technologie übereinstimmen, wobei der Vergleich in folgender Reihenfolge stattfindet: 1. Vergleich der Gerätedaten und Geräteschnittstellen 2. Vergleich der Signaldaten 3. Vergleich der Steuerungsdaten und Ein- und Ausgangsverhalten der Steuerungsfunktionen 4. Vergleich sonstiger Daten.

The object is further achieved by an engineering system for the design of technical systems suitable for carrying out a method according to one of the preceding claims 1 to 8, the engineering system comprising:

- input / output means,
- data processing means,
- storage media, and
- Communication means, as well as a) means for providing a system component to be examined via an engineering system or via a database with system components via a suitable communication interface; b) means for automatically parameterizing the plant component in terms of function, technology used, function type, hierarchy information and trade-union type based on a semantic analysis of the information structure of the plant component and / or individual types of the information structure and / or individual information structures hierarchically subordinate components; c) means for automatically setting the level type of the plant component based on the parameterization and a given level classification model and a predetermined set of rules; d) means for automatically classifying all properties and interfaces of the plant component into an internal hierarchy of the plant component, formed by: device level, signal level, control level, level of other data, wherein the automatic classification by analysis of the plant component with respect to external and internal physical and logical interfaces and connections based on the parameterization and the information structure of the plant component, whereby the analysis takes place in the following order: 1. Analysis of the device data and device interfaces 2. Analysis of the signal data 3. Analysis of the control data 4. Analysis of other data; e) means for automatic identification of variants of plant components by comparison with other plant components in the plant model and / or from a component library, such plant components are classified as variants that match in function and technology, the comparison takes place in the following order: 1. Comparison Device Data and Device Interfaces 2. Comparison of Signal Data 3. Comparison of Control Data and Input and Output Behavior of Control Functions 4. Comparison of Other Data.

Beim Engineeringsystem kann es sich um einen handelsüblichen Computer (z. B. PC oder Workstation) handeln, mit entsprechender Software mit Modellierungswerkzeugen (z. B. UML-Arbeitsumgebung) zur Durchführung des Verfahrens. Je nach Anforderungen und Arbeitsumgebung, kann als Computer auch ein entsprechend ausgestatteter Industrie-PC mit Kommunikationsinfrastruktur (z. B. Internet oder Verbindung zu Komponentendatenbanken) verwendet werden. Die Mittel zum durchführen des Verfahrens sind üblicherweise als Softwarekomponenten (Programme) realisiert. Für Vergleiche und Zuordnungen können z. B. Mittel der künstlichen Intelligenz (z. B. Entscheidungstabellen) verwendet werden.The engineering system can be a commercially available computer (eg PC or workstation) with corresponding software with modeling tools (eg UML working environment) for carrying out the method. Depending on the requirements and working environment, the computer can also be a suitably equipped industrial PC with communication infrastructure (eg Internet or connection to component databases). The means for carrying out the method are usually realized as software components (programs). For comparisons and assignments z. B. means of artificial intelligence (eg decision tables) can be used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained below.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein beispielhaftes Engineeringsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 an exemplary engineering system for carrying out the method according to the invention,

2 ein beispielhaftes Anlagenebenenmodell, 2 an exemplary plant level model,

3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Identifikation von Anlagenkomponenten, 3 an exemplary flow chart for the identification of plant components,

4 ein beispielhaftes Informationsmodell für mechatronische Anlageneinheiten, 4 an exemplary information model for mechatronic system units,

5 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für eine Komponentenanalyse 5 an exemplary flowchart for a component analysis

6 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Variantenbildung, 6 an exemplary flowchart for variant formation,

7 ein beispielhaftes Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens 7 an exemplary flowchart for performing the method

8–14 ein beispielhaftes Umsetzen des Verfahrens an einer Beispielanlage, 8th - 14 an exemplary implementation of the method in an example plant,

15 eine beispielhafte funktionale Strukturierung der Beispielanlage, 15 an exemplary functional structuring of the example plant,

16 eine beispielhafte Parametrierung und Klassifizierung eines Moduls der Beispielanlage, 16 an exemplary parameterization and classification of a module of the example plant,

17 eine beispielhafte Informationsanalyse der Aussortierer-Komponenten, 17 an exemplary information analysis of the rejector components,

18 eine beispielhafte Variantentreibertabelle der Aussortierer-Komponenten, 18 an exemplary variant driver table of the sorter components,

19 eine beispielhafte Informationsanalyse der Förderbänder-Komponenten, 19 an exemplary information analysis of the conveyor belt components,

20 eine beispielhafte Variantentreibertabelle der Förderbänder-Komponenten, 20 an exemplary variant driver table of the conveyor belt components,

21 ein beispielhaftes Ergebnis für eine Variantenbildung, und 21 an exemplary result for a variant formation, and

22 eine beispielhafte Wiederverwendbarkeitsempfehlung für eine Anlagenkomponente in Form einer Messagebox. 22 an exemplary reusability recommendation for a plant component in the form of a message box.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass einzelne Mechatronikeinheiten wiederum aus weiteren Mechatronikeinheiten aufgebaut sein können und somit eine hierarchische Anlagenstruktur darstellen. Die vorliegende Erfindung trägt dieser Erkenntnis Rechnung und stellt ein Verfahren zur Identifikation wiederverwendbarer Anlagenkompnenten (z. B. eine Robotersteuerung) bereit, welches diese hierarchische Sichtweise auf Mechatronikeinheiten zur automatisierten Identifikation geeigneter wiederverwendbarer Anlagenkompnenten berücksichtigt.An underlying realization of the present invention is that individual mechatronic units can in turn be constructed from further mechatronic units and thus represent a hierarchical system structure. The present invention recognizes this finding and provides a method for identifying reusable equipment components (eg, a robot controller) that takes into account this hierarchical view of mechatronics units for automated identification of suitable reusable equipment components.

1 zeigt eine beispielhafte Einrichtung ES (Engineeringsystem) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren wird durch Software (C, C++, Java etc.) realisiert und kann durch ein Computerprogramm-Produkt, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung C (Workstation, PC, etc.) die Durchführung des Verfahrens veranlasst zur Ausführung gebracht werden. Weiterhin kann die Software auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein (z. B. Floppy Disk, CD, Smart Media Card, USB-Stick), umfassend Anweisungen, welche, wenn sie auf einem geeignetem Computer C ausgeführt werden, den Computer C dazu bringen, das Verfahren auszuführen. Die Einrichtung ES umfasst einen Bildschirm M zur grafischen Darstellung der Engineering- und Anlagenobjekte bzw. deren Verschaltung, Eingabemittel EA (z. B. Maus, Tastatur, Touch-Pen) zur Auswahl und Manipulation der Objekte, Speichermittel DB zur Archivierung erstellter Objekte (z. B. Anlagenkomponenten) bzw. Modelle sowie eine Verarbeitungseinheit C. Die Verarbeitungseinheit C kann ein marktüblicher Computer sein (z. B. Laptop, PC) aber auch einem vernetzten Client-Server Rechnersystem mit mehreren Benutzerzugängen (z. B. mehrere zentrale Server und auch mehrere Client-PCs) entsprechen. Das Verfahren ist prinzipiell auch durch verteilte Rechnerarchitekturen (Cluster, Cloud-Computing) oder webbasiert realisierbar. Durch geeignete Kommunikationsmittel (z. B. Internet, LAN, WLAN) kann das Engineeringsystem ES mit weiteren auch entfernten (remote) Einheiten (z. B. Komponentendatenbank) verbunden sein. Das Verfahren kann somit jedem üblichen Engineeringsystem ES zur Erstellung eines Anlagenlayouts durchgeführt und verwendet werden. Die Kopplung zum Engineeringsystem ES und die Möglichkeit identifizierte wiederverwendbare Komponenten direkt im Engineeringsystem ES für die Erstellung eines Anlagenlayouts zu verwenden, steigert die Effizienz bei der Planung von technischen Anlagen. 1 shows an exemplary device ES (engineering system) for carrying out the method according to the invention. The method is realized by software (C, C ++, Java, etc.) and can be carried out by a computer program product, which causes the execution of the method on a program-controlled device C (workstation, PC, etc.). Furthermore, the software may be stored on a computer-readable medium (eg floppy disk, CD, smart media card, USB stick), comprising instructions which, when executed on a suitable computer C, cause the computer C to to carry out the procedure. The device ES comprises a screen M for graphical representation of the engineering and plant objects or their interconnection, input means EA (eg mouse, keyboard, touch pen) for selecting and manipulating the objects, storage means DB for archiving created objects (eg The processing unit C can be a commercially available computer (eg laptop, PC), but also a networked client-server computer system with multiple user accesses (eg several central servers and computer systems) also several client PCs). In principle, the method can also be implemented by distributed computer architectures (cluster, cloud computing) or web-based. By suitable means of communication (eg Internet, LAN, WLAN), the engineering system ES can be connected to further remote units (eg component database). The method can thus be carried out and used by any customary engineering system ES for creating a system layout. The connection to the engineering system ES and the possibility of using identified reusable components directly in the engineering system ES for the creation of a plant layout increases the efficiency in the planning of technical systems.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem digitalen Anlagenmodell. Das digitale Anlagenmodell stellt eine Informationspräsentation der Anlage dar, das die Elektrik, Mechanik und Logik der Anlage repräsentiert. Anlagenmodelle können von Engineeringsystemen (z. B. CAD-Systemen wie AutoCAD) erstellt werden. Als Beschreibungsnotation für ein Anlagenmodell kann z. B. UML (Unified Modelling Language) verwendet werden. Aber auch die Repräsentation des Anlagenmodells in XML-Formaten ist möglich.The method according to the invention is based on a digital plant model. The digital plant model represents an information presentation of the plant, which represents the electrical, mechanical and logic of the plant. Plant models can be created by engineering systems (eg CAD systems such as AutoCAD). As a description notation for a plant model z. B. UML (Unified Modeling Language) can be used. But the representation of the plant model in XML formats is also possible.

Das Verfahren ist im Prinzip auch manuell durchführbar und ermöglicht es somit auch dann wiederverwendbare Komponenten (manuell) zu identifizieren, wenn keine digital verwertbaren Engineeringdaten vorliegen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich entweder um eine Altanlage (Dokumentation oft nur in – digital nicht verwertbarer – Papierform) oder eine Anlage im Planungsstatus (bisher keine digitalen Engineeringdaten erzeugt) handelt.In principle, the method can also be carried out manually and thus makes it possible to identify reusable components (manually) even if no digitally usable engineering data is available. This is especially the case if it is either a legacy system (documentation often only in paper form that can not be used digitally) or an installation in the planning state (so far no digital engineering data has been generated).

Das Verfahren wird in drei Schritte unterteilt:

– Identifikation und Klassifikation der Anlagenkomponenten
– Komponentenanalyse und Variantenbildung
– Bewertung der Wiederverwendbarkeit der Komponenten (optional).

The procedure is divided into three steps:

- Identification and classification of plant components
- Component analysis and variant formation
- Evaluation of the reusability of the components (optional).

Die Klassifizierung der Anlage findet funktionsorientiert statt. Es wird in mehreren Iterationsschritten geprüft, auf welcher Ebene die aktuell betrachtete Komponente liegt. Zudem wird die entsprechende Komponente parametrisiert.The classification of the plant is function-oriented. It is checked in several iteration steps, at which level the currently considered component is located. In addition, the corresponding component is parameterized.

Das verwendete Anlagenebenenmodell umfasst sechs Ebenen, es ist aber auch auf Anlagenmodelle mit anderer Ebenenanzahl anwendbar.The plant level model used has six levels, but it also applies to plant models with a different number of levels.

2 zeigt ein beispielhaftes Anlagenebenenmodell. Auf Basis dieses Ebenenmodells läuft der Prozess zur Identifikation von Anlagenkomponenten ab. Dabei wird jede Komponente einzeln untersucht und die entsprechend zugehörige Ebene als Parameter hinterlegt. Diese Parametrierung kann, wenn die wieder verwendbare Komponente aus einem bereits bestehenden digitalen Modell abgeleitet wird, schon vorhanden sein. So ist zum Beispiel die Funktion einer Komponente, ihre Technologie, sowie ihre „Funktionskomplexität” oftmals bereits in Form einer Semantik gespeichert. Als Beispiel hierfür lässt sich das Datenaustauschformat AutomationML oder XML nennen. Über das integrierte Rollenkonzept werden Funktionen und Technologien semantisch mit dem Objekt verlinkt. Sollte eine solche Parametrierung nicht vorhanden sein, so muss sie manuell von Nutzer vorgenommen werden. Dazu wird an jeder funktionalen Einheit, unabhängig davon auf welcher Ebene diese sich befinden könnte folgender Minimalsatz an Parametern hinterlegt:

1. Funktion der Einheit (z. B. „Bohrer”, „Schrauber”, „Montage”, „Transport”, ...)
2. Genutzte Technologie (z. B. „Förderband”, „Rollenförderer”, „Kettenförderer”, ...)
3. Funktionstyp („Grundfunktion” oder „zusammengesetzte Funktion”)
4. Hierarchieinformationen (untergeordnete & übergeordnete Einheiten)
5. Typ der Einheit („mechanisch”, „elektrisch”, „steuerungstechnisch”, „mechatronisch”)

2 shows an exemplary plant level model. Based on this level model, the process for identifying plant components is running. Each component is examined individually and the corresponding associated level is stored as a parameter. This parameterization may already exist if the reusable component is derived from an already existing digital model. For example, the function of a component, its technology, and its "functional complexity" are often already stored in the form of semantics. An example of this is the data exchange format AutomationML or XML. Functions and technologies are linked to the object semantically via the integrated role concept. If such a parameterization does not exist, it must be done manually by the user. For this purpose, the following minimum set of parameters is stored at each functional unit, regardless of the level at which they are located:

1. Function of the unit (eg "drill", "screwdriver", "assembly", "transport", ...)
2. Technology used (eg "conveyor belt", "roller conveyor", "chain conveyor", ...)
3. Function type ("Basic function" or "Composite function")
4. Hierarchy Information (Child & Parent Units)
5. Type of unit (mechanical, electrical, control, mechatronic)

Hierbei ist festzuhalten, dass insbesondere die Hierarchieinformationen meist schon vorhanden sind. Für die Definition der Funktion und Technologie der Einheit wird die Verwendung von Standardbegriffen (siehe z. B. „Rotes Buch”, VDW/VDMA: Werkzeugmaschinen und Fertigungssysteme aus Deutschland. www.rotebuch.de) empfohlen. Dabei ist es zudem möglich mehrere Funktionen und Technologien zu einer Einheit zuzuweisen. Dem entgegen lässt sich jeder Einheit jedoch nur genau ein Funktionstyp zuweisen. Nachdem diese Parameter für alle Systemelemente festgelegt wurden, kann das System automatisch den „Ebenentyp” der Einheiten ermitteln. Dies geschieht auf Basis des folgenden Regelwerkes:

1. Einzelteile/Baugruppen Alle Systemkomponenten die nicht als „mechatronisch” parametriert wurden befinden sich auf der Ebene der „Einzelteile/Baugruppen, Geräte und Komponenten”. Alle als „mechatronisch” gekennzeichneten Systemkomponenten werden in den Regeln 2–6 genauer spezifiziert.
2. (Unter-)Funktionsgruppen 1 Funktionsgruppen und Unterfunktionsgruppen zeichnen sich durch die Ausführung einer einzelnen Grundfunktion aus. Grundfunktionen sind dabei als grundlegende Transport und Werkzeugfunktionen (Fügen, Trennen, etc.) zu verstehen.
3. (Unter-)Funktionsgruppen 2 Funktionsgruppen unterscheiden sich von Unterfunktionsgruppen dadurch wie oft die Grundfunktion ausgeführt wird. Das Einspannen eines Werkstücks ist eine Grundfunktion. Diese Bedarf aber unter Umständen eine Mehrfachausführung. Beispiel hierfür ist ein Spanntisch. Dieser besteht aus mehreren Spannern und stellt dem System die Funktionen „Einspannen” zur Verfügung. Zur Ausführung dieser Grundfunktion wird jedoch die Funktion „Einspannen” mehrfach durch jeden einzelnen Spanner ausgeführt. Somit ergeben sich die einzelnen Spanner jeweils als Unterfunktionsgruppe, während sich der Spanntisch als Funktionsgruppe ergibt.
4. Hauptgruppen Hauptgruppen zeichnen sich durch die Ausführung mehrerer Grundfunktionen aus. Dabei wird immer ein Teil/Produkt mit geringem Komplexitätsgrad gefertigt. Das Zusammenschweißen von zwei Bauteilen erfolgt zum Beispiel in einer Hauptgruppe. Es wird mindestens zweimal die Grundfunktion „Teil halten/spannen” benötigt, einmal die Grundfunktion „Teile zusammenführen” (Transport) und einmal die Grundfunktion „Schweißen”.
5. Zellen Im Gegensatz zu Hauptgruppen werden in Zellen komplexe Einzelteile gefertigt. Dabei werden mehrere Hauptgruppen genutzt um in einer logischen Prozessreihenfolge ein (Teil-)Produkt zu fertigen. Als Beispiel hierfür lässt sich die der Zusammenbau des Armaturenbretts eines Autos nennen.
6. Produktionssystem Über der Ebene der Zellen befindet sich die Werks-/Bandebene. Hier werden Einheiten aller Ebenen genutzt um mehrere komplexe Baugruppen (die in Zellen gefertigt wurden) zum Gesamtprodukt zu integrieren.

It should be noted that in particular the hierarchy information usually already exists. For the definition of the function and technology of the unit, the use of standard terms is recommended (see, for example, "Rotes Buch", VDW / VDMA: Machine Tools and Manufacturing Systems from Germany www.rotebuch.de). It is also possible to assign several functions and technologies to one unit. However, each unit can only be assigned exactly one function type. Once these parameters have been set for all system elements, the system can automatically determine the "level type" of the units. This is done on the basis of the following rules:

1. Single parts / modules All system components that have not been parameterized as "mechatronic" are located at the level of "individual parts / assemblies, devices and components". All system components identified as "mechatronic" are specified more precisely in Rules 2-6.
2. (sub) function groups 1 Function groups and subfunction groups are characterized by the execution of a single basic function. Basic functions are to be understood as basic transport and tool functions (joining, separating, etc.).
3. (sub) function groups 2 function groups differ from subfunction groups in how often the basic function is executed. The clamping of a workpiece is a basic function. However, this requirement may require a multiple execution. Example of this is a clamping table. This consists of several tensioners and provides the system with the functions "clamping". To perform this basic function, however, the "clamp" function is performed multiple times by each clamp. Thus, the individual tensioners each result as a sub-functional group, while the clamping table results as a functional group.
4. Main groups Main groups are characterized by the execution of several basic functions. This always produces a part / product with a low level of complexity. The welding together of two components takes place, for example, in a main group. At least twice the basic function "Part hold / tension" is required, once the basic function "merge parts" (transport) and once the basic function "welding".
5. Cells In contrast to main groups, complex parts are manufactured in cells. Several main groups are used to produce a (partial) product in a logical process order. As an example of this can be called the assembly of the dashboard of a car.
6. Production System Above the level of the cells is the plant / strip level. Here units of all levels are used to integrate several complex assemblies (which were manufactured in cells) to the overall product.

3 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Identifikation von Anlagenkomponenten. Auf Basis des oben vorgestellten Regelwerkes und der Parametrierung der einzelnen Systemkomponenten lässt sich nun das Verfahren/System zur Identifizierung der mechatronischen und potenziell wieder verwendbaren Komponenten durchführen. 3 shows an exemplary flowchart for the identification of plant components. Based on the set of rules presented above and the parameterization of the individual system components, the method / system for identifying the mechatronic and potentially reusable components can now be carried out.

Das System überprüft für jede Komponente, welche Werte der Parameter gesetzt sind. Somit ist es möglich an Hand des oben genannten Regelwerkes jeder Komponente automatisch eine Klassifizierung zuzuweisen. Ist beim Parameter „Typ der Einheit” nicht der Typ „mechatronisch” hinterlegt, so wird das Bauteil automatisch als „mechnisches Einzelteil/Baugruppe, Gerät/Komponente” identifiziert. Für als „mechatronisch” typisierte Komponenten werden zusätzlich die anderen vier Parameter ausgewertet und eine entsprechende Klassifizierung wird automatisch durch ein Softwareprogramm (z. B. über Entscheidungstabellen oder Tabellenkalkulationsprogramme) ermittelt.The system checks for each component which values of the parameters are set. Thus, it is possible on the basis of the above rule of each component automatically a classification assign. If the type "mechatronic" is not stored in the "Type of unit" parameter, the component is automatically identified as "mechnical single part / module, device / component". For components classified as "mechatronic", the other four parameters are additionally evaluated and a corresponding classification is automatically determined by a software program (eg via decision tables or spreadsheet programs).

4 zeigt ein beispielhaftes Informationsmodell für mechatronische Anlageneinheiten, welches insbesondere bei der Komponentenanalyse und bei der Variantenbildung verwendet wird. Das Informationsmodell stellt Bezüge zu allen für eine mechatronische Einheit relevanten Daten dar, z. B. topologische Daten, steuerungstechnische Daten, funktionsbeschreibende Daten, etc. 4 shows an exemplary information model for mechatronic equipment units, which is used in particular in the component analysis and variant formation. The information model represents references to all data relevant for a mechatronic unit, eg. B. topological data, control engineering data, function describing data, etc.

Nachdem zuvor alle Anlagenkomponenten identifiziert und klassifiziert wurden, werden diese nun bezüglich ihrer Daten und Parameter analysiert, als Vorbereitung für nachfolgende Schritte zum Komponentenvergleich (Vergleich der Gemeinsamkeiten und Unterschiede) und Variantenbildung. Dabei wird jede Anlagenkomponente einzeln betrachtet. Es werden alle notwendigen Daten in einer Datenstruktur nach 4 erfasst. Die analysierten Daten werden gesammelt und in einer maschinenlesbaren Komponentenbeschreibung/Informationsmodell (z. B. UML, XML, proprietär) festgehalten.Having previously identified and classified all plant components, they are now analyzed for their data and parameters, in preparation for subsequent steps for component comparison (comparison of similarities and differences) and variant formation. Each system component is considered individually. It will recreate all the necessary data in a data structure 4 detected. The analyzed data is collected and recorded in a machine-readable component description / information model (eg UML, XML, proprietary).

5 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für eine Komponentenanalyse. Die Analyse der Komponenten erfolgt dabei nicht willkürlich, sondern folgt einer logisch bedingten Reihenfolge. Diese ergibt sich wie folgt:

1. Analyse der Gerätedaten
2. Analyse der Signaldaten
3. Analyse der Steuerungsdaten
4. Analyse sonstiger Daten

5 shows an exemplary flowchart for a component analysis. The analysis of the components is not arbitrary, but follows a logical order. This results as follows:

1. Analysis of the device data
2. Analysis of the signal data
3. Analysis of the control data
4. Analysis of other data

Diese Reihenfolge bedingt sich aus der Tatsache, dass Änderungen der Gerätedaten automatisch Änderungen der Signal-, Steuerungs- und sonstiger Daten nach sich zieht. Ein neuer Motor bedingt z. B. automatisch neue Signale zur Ansteuerung des Motors, welche wiederum eine geänderte Steuerung (der Signale) nach sich ziehen, welche wiederum die sonstigen Daten beeinflussen (neues Motordatenblatt etc.) Als Folge dessen ergibt sich die Abfolge der analysierten Daten. Als Geräte verstehen sich in diesem Fall auch weitere Komponenten, so Sie denn der aktuell betrachteten Komponente untergeordnet sind. Dabei werden untergeordnete Komponenten jedoch als ein Gerät betrachtet und nicht weiter ausdetailliert (Black-Box-Denken).This order is due to the fact that changes to the device data automatically result in changes in the signal, control and other data. A new engine requires z. B. automatically new signals for controlling the motor, which in turn a changed control (the signals) entail, which in turn affect the other data (new motor data sheet, etc.) As a result, the sequence of the analyzed data. In this case, devices also include other components if they are subordinate to the currently considered component. However, subordinate components are regarded as one device and are not further detailed (black-box thinking).

Bei der Analyse der Gerätedaten handelt es sich um topologische und mechanische Daten. Das System ermittelt automatisch alle in der Komponente enthaltenen Geräte, deren Position innerhalb der hierarchischen Struktur der Komponente, ihre Schnittstellen, sowie 3D-Geometrien und Kinematiken. In Folge dessen ergibt sich die hierarchische Struktur der Komponente und aller in ihr enthaltener Geräte, sowie eine Beschreibung derer mechanischer Informationen. Auf Basis dieser topologischen Beschreibung der internen Komponentenstruktur analysiert das System automatisch die funktionsbeschreibenden und steuerungstechnischen Daten. Hierbei wird mit der Analyse der Signale begonnen. Es werden alle Schnittstellen und Signale, die in die Komponente hinein oder heraus führen, sowie alle innerhalb der Komponente weitergeleiteten Signale analysiert. Dabei handelt es sich sowohl um Stoff-, Energie-, als auch Informationsschnittstellen. Ergebnis dieser Analyse ist eine ungeordnete Liste mit allen Schnittstellen / Signalen und deren Eigenschaften (Schnittstellentyp, Datentyp, Eingangs-/Ausgangssignal etc.).The analysis of device data is topological and mechanical data. The system automatically determines all devices contained in the component, their position within the hierarchical structure of the component, their interfaces, as well as 3D geometries and kinematics. As a result, the hierarchical structure of the component and all the devices contained in it, as well as a description of their mechanical information results. Based on this topological description of the internal component structure, the system automatically analyzes the function-describing and control-technical data. This starts with the analysis of the signals. It analyzes all the interfaces and signals leading into or out of the component, as well as all signals passed within the component. These are both material, energy, and information interfaces. The result of this analysis is an unordered list with all interfaces / signals and their properties (interface type, data type, input / output signal, etc.).

Anschließend erfolgt die automatische Analyse der Steuerungsdaten. Hierbei werden SPS Funktionsbausteine, Funktionsmodelle, -parameter und Technologiebeschreibungen betrachtet. Sollten diese bereits vorhanden sein, können sie den entsprechenden Kategorien im Informationsmodell zugeordnet werden. Andernfalls muss auf Grundlage der bereits analysierten Signale eine manuelle (mindestens verbale) Verhaltensbeschreibung erfolgen, in welcher das Verhalten der Ausgangsschnittstellen in Abhängigkeit von den Eingangsschnittstellen beschrieben wird.Subsequently, the automatic analysis of the control data takes place. In this case, PLC function blocks, function models, parameters and technology descriptions are considered. If they already exist, they can be assigned to the corresponding categories in the information model. Otherwise, on the basis of the signals already analyzed, a manual (at least verbal) behavioral description must be made in which the behavior of the output interfaces is described as a function of the input interfaces.

Zum Abschluss werden vom System alle sonstigen Daten automatisch analysiert. Dies umfasst eine Analyse der Verbindungen zwischen den einzelnen elektrischen, hydraulischen und pneumatischen Schnittstellen, sowie sämtlicher allgemeiner Daten. Bei diesen allgemeinen Daten handelt es sich zum Beispiel um:

• Hersteller, Sachnummern (ergeben sich aus den verwendeten Kaufteilen)
• Technische Daten (ergeben sich z. B. aus den CAD-Daten und Elektroplänen)
• Betriebswirtschaftliche Daten, wie Flächenbedarf (lassen sich aus den CAD-Daten ableiten)
• Kosten können bei Kaufteilen direkt ermittelt werden oder über einen Kostenvoranschlag für die Herstellung entsprechend der CAD Daten.
• Laufende Kosten (ergeben sich aus z. B.: dem Gesamtstromverbrauch der Komponente)
• weitere sonstige Daten (ergeben sich als Anleitungen der Hersteller von Kaufteilen, Wartungsanleitungen der gesamten Komponente müssen u. U. erstellt werden.)

Finally, the system automatically analyzes all other data. This includes an analysis of the connections between the individual electrical, hydraulic and pneumatic interfaces, as well as all general data. These general data are for example:

• Manufacturer, item numbers (result from the purchased parts used)
• Technical data (resulting eg from the CAD data and electrical plans)
• Business data, such as space required (can be derived from the CAD data)
• Costs can be determined directly for purchased parts or via a cost estimate for production according to the CAD data.
• Running costs (resulting from eg the total electricity consumption of the component)
• other miscellaneous data (as instructions from the parts manufacturer, maintenance instructions for the entire component may need to be created).

Als Ergebnis dieser Analyse sind alle physikalischen und logischen Verbindungen der Komponente, sowohl extern als auch intern, beschrieben.As a result of this analysis, all physical and logical connections of the component, both external and internal, are described.

6 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Variantenbildung. Auf Basis der zuvor durchgeführten Komponentenanalyse werden nun Varianten identifiziert. Dafür ist ein Vergleich der Gemeinsamkeiten und Unterschiede mit den Komponentenbeschreibungen von bereits existierenden (zur Wiederverwendung erstellten) Komponenten (im Folgenden Bibliothekselemente genannt) notwendig. Dazu vergleicht das System automatisch die einzelnen analysierten Komponenten miteinander und mit den Bibliothekselementen. Sollten bisher keine wieder verwendbaren Komponenten definiert sein, ist nur ein Abgleich innerhalb der analysierten Komponenten notwendig. Die Komponente kann nur die Variante eines bestehenden Bibliothekselements sein, wenn die Funktion beider Elemente übereinstimmt. Dies ist damit zu begründen, dass die Funktion einer Komponente als das elementarste Unterscheidungsmerkmal bei der Abgrenzung von Komponenten gilt. Unterscheidet sich also die Funktion, so handelt es sich um eine komplett andere Komponente. 6 shows an exemplary flowchart for variant formation. Variants are now identified on the basis of the previously performed component analysis. This requires a comparison of the similarities and differences with the component descriptions of already existing (for reuse) components (hereafter called library elements). To do this, the system automatically compares the individual components analyzed with each other and with the library elements. If no reusable components are defined so far, only a comparison within the analyzed components is necessary. The component can only be the variant of an existing library element if the function of both elements matches. This can be explained by the fact that the function of a component is considered to be the most elementary distinguishing feature in the delimitation of components. If the function is different, then it is a completely different component.

Wurde ein Bibliothekselement mit der gleichen Funktion (z. B.: „befördern”) gefunden, so prüft das System automatisch ob die Technologie zur Ausführung dieser Funktion (z. B.: Förderband, Rollenförderer, etc.) bei beiden Komponenten gleich ist oder nicht. Sollten sich beide Technologien unterscheiden, so obliegt es dem Komponentenentwickler zu entscheiden, ob diese Technologie als Variante des bestehenden Bibliothekselementes (gekennzeichnet nur durch die Funktion) zu behandeln ist oder ob die Komponente als Variante eines neu zu erstellenden Objektes (gekennzeichnet durch Funktion und Technologie) betrachtet wird. Diese Entscheidung ist stark Umfeld abhängig und wird meist auf Grundlage von Erfahrungen gefällt. Für den weiteren Teil dieser Erfindungsmeldung wird davon ausgegangen, dass sowohl Funktion als auch Technologie übereinstimmen müssen damit es sich bei der betrachteten Komponente um eine Variante handeln kann. Somit lässt sich das erfindungsgemäße System/Verfahren in diesem Fall vollständig automatisiert durchführen. Wahlweise ist es ebenso vorgesehen in einem solchen Fall einen Hinweis durch das Engineeringsystem auszugeben um beispielsweise eine manuelle Entscheidung vom Nutzer abzufordern.If a library element with the same function was found (eg: "transport"), the system automatically checks whether the technology for executing this function (eg: conveyor belt, roller conveyor, etc.) is the same for both components or Not. If both technologies differ, it is up to the component developer to decide whether this technology is to be treated as a variant of the existing library element (identified only by the function) or if the component is to be a variant of a newly created object (characterized by function and technology). is looked at. This decision is highly dependent on the environment and is mostly based on experience. For the rest of this disclosure, it is assumed that both function and technology must match so that the considered component can be a variant. Thus, the system / method according to the invention can be carried out completely automatically in this case. Optionally, it is also provided in such a case to issue a notice by the engineering system to request, for example, a manual decision by the user.

Sollte es sich sowohl bei der analysierten Komponente, als auch beim Bibliotheksobjekt um Elemente mit gleicher Funktion und Technologie handeln, so erfolgt vom System automatisch eine genauere Untersuchung beider Komponenten. Hierbei werden die einzelnen Ebenen nach 5 nacheinander betrachtet. Zunächst werden die Gerätedaten miteinander verglichen. Dabei sind u. a. folgende Eigenschaften zu untersuchen:

• Stimmen die enthaltenen Geräte überein? • Gibt es zu den Geräten der Komponente eine Entsprechung in den Geräten des Bibliothekselements? • Stimmen die Anschlüsse der einander entsprechenden Geräte überein? • Sind zusätzliche oder weniger Geräte vorhanden?
• Befinden sich die enthaltenen Geräte an den gleichen Positionen in der Hierarchie?
• Analyse eventueller weiterer Daten (Es ist nicht möglich alle potentiellen Daten lückenlos aufzuzählen. Das Verfahren untersucht an diesen Stellen jedoch automatisch alle an den Objekten hinterlegten Daten und somit alle Daten welche als Basis der Variantenbildung zur Verfügung stehen (Delta-Abgleich)).

If both the analyzed component and the library object are elements with the same function and technology, the system automatically performs a more detailed analysis of both components. Here, the individual levels are after 5 considered in succession. First, the device data are compared with each other. Among other things, the following properties are to be investigated:

• Do the included devices match? • Is there any equivalent to the devices of the component in the devices of the library element? • Do the connections of the corresponding devices match? • Are there additional or fewer devices?
• Are the devices contained in the same positions in the hierarchy?
• Analysis of any further data (It is not possible to enumerate all potential data without gaps.) However, the procedure automatically examines all data stored on the objects at these points and thus all data available as the basis for variant formation (delta calibration)).

Werden durch das erfindungsgemäße System/Verfahren Unterschiede auf der Geräteebene festgestellt, so führt dies automatisch auch zu Unterschieden auf den unterlagerten Ebenen. Zusätzliche oder veränderte Geräte führen zum Beispiel zu zusätzlichen und veränderten Signalen zur Ansteuerung eben dieser Geräte. Somit bieten die auf der Geräteebene analysierten Informationen einen Ansatzpunkt, welche Informationen auf den darüber liegenden Ebenen genauer betrachtet werden müssen. Für den Fall, dass neue Geräte hinzugekommen sind, werden diese vom System Beispielsweise automatisch auf ihre zugehörigen Signale untersucht.If differences are detected on the device level by the system / method according to the invention, this automatically leads to differences on the subordinate levels. Additional or modified devices, for example, lead to additional and changed signals for controlling precisely these devices. Thus, the information analyzed at the device level provides a starting point, which information on the higher levels must be considered in more detail. For example, if new devices have been added, the system automatically examines them for their associated signals.

Aber auch wenn alle Daten der Geräteebene übereinstimmen, müssen die darüber liegenden Informationsebenen betrachtet werden. Auf der Signalebene können zur Ansteuerung eines Gerätes zum Beispiel zusätzliche Signale existieren, oder existierende Signale können unterschiedlich parametrisiert sein. Aspekte die das System in diesem Zusammenhang automatisch untersucht sind zum Beispiel:

• Sind die dem Gerät zugeordneten Signale gleich? – Handelt es sich um die gleich Funktion, die ausgeführt werden soll? (z. B.: Motor einschalten) – Sind die Parameter des Signals gleich? (z. B.: Eingang – Ausgang – Richtungsneutral; Bool – Integer – String)
• Gibt es zusätzliche Signale zur Ansteuerung der Komponente/des Gerätes oder sind Signale entfallen?
• usw.

But even if all data at the device level match, the information levels above it must be considered. At the signal level, for example, to control a device additional signals exist or existing signals may be parameterized differently. Aspects that automatically examine the system in this context, for example:

• Are the signals assigned to the device the same? - Is it the same function that should be executed? (eg: switch on motor) - Are the parameters of the signal the same? (eg: Input - Output - Direction neutral, Bool - Integer - String)
• Are there any additional signals for controlling the component / device or have signals been dropped?
• etc.

Auch hier gilt, dass Änderungen auf Ebene der Signaldaten Änderungen auf den übergeordneten Informationsebenen nach sich ziehen. Zusätzliche oder entfallene Signale führen zum Beispiel zu veränderten Funktionsbausteinen. Diese Steuerungsdaten werden daher im Anschluss betrachtet. Diese Betrachtung muss in jedem Fall erfolgen, auch wenn auf den darunter liegenden Ebenen keine Unterschiede festgestellt worden sind. Auch bei exakt gleichen Geräte und Signaldaten kann sich das Verhalten der Komponenten unterscheiden. Dieses Verhalten wird vom System automatisch weiter analysiert:

• Führt eine Kombination von Eingangs- und Umgebungsvariablen immer zum gleichen Verhalten beider Komponenten?
• Kann ein gewünschtes Ausgangsverhalten auch durch andere zusätzliche Kombinationen von Eingangs- und Umgebungsvariablen erreicht werden?
• Unterscheiden sich interne Zustände beider Komponenten?
• usw.

Here, too, changes at the level of the signal data entail changes on the superordinate information levels. Additional or omitted signals lead, for example, to changed function blocks. This control data will therefore be considered subsequently. This must be done in any case, even if no differences have been identified at the levels below. Even with exactly the same devices and signal data, the behavior of the components may differ. This behavior is automatically further analyzed by the system:

• Does a combination of input and environment variables always result in the same behavior of both components?
• Can a desired output behavior be achieved by other additional combinations of input and environment variables?
• Are internal states of both components different?
• etc.

Ist die Analyse dieser Ebene ebenfalls abgeschlossen, so erfolgt durch das System abschließend ein automatischer Vergleich der sonstigen Daten.If the analysis of this level is also completed, the system concludes by automatically comparing the other data.

Auf Grundlage dieser Analysen kann das System/Verfahren gültige Varianten aus der vorliegenden Komponentenmenge bzw. Bibliothek automatisiert identifizieren und definieren. Bei der Variantenbildung können prinzipiell drei unterschiedliche Elementtypen identifiziert werden:

– Standardelemente: Elemente, die in jeder Variante enthalten sind,
– Variantenelemente: Elemente, die immer enthalten, jedoch je nach Variante unterschiedlich ausgeprägt sind,
– optionale Elemente: Elemente, die enthalten sein können, jedoch nicht müssen.

Based on these analyzes, the system / process can automatically identify and define valid variants from the existing component set or library. In variant formation, basically three different element types can be identified:

- standard elements: elements that are included in each variant,
- Variant elements: Elements that are always included, but vary depending on the variant,
- optional elements: elements that may or may not be included.

Jedes Element kann entsprechend klassifiziert werden. Eine automatische Klassifizierung ist möglich, wobei sich mit neuen Varianten die Klassifizierungen der Elemente ändern können. So ist es beispielsweise denkbar, das ein Gerät „Motor” bisher in jeder Variante der Bibliothekskomponente enthalten war und somit als Standardelement klassifiziert ist. In einer neu hinzugekommenen Variante ist dieser Motor jedoch gar nicht enthalten. Er würde somit vom System automatisch nicht mehr als Standardelement, sondern als optionales Element klassifiziert werden. Somit wird auch deutlich, in welchen Elementen sich die Varianten tatsächlich unterscheiden und welche Elemente ihnen allen gemein sind.Each element can be classified accordingly. An automatic classification is possible, whereby with new variants the classifications of the elements can change. So it is conceivable, for example, that a device "motor" was previously included in each variant of the library component and thus classified as a standard element. In a newly added variant, this engine is not included. It would therefore no longer be automatically classified by the system as a standard element, but as an optional element. Thus, it also becomes clear in which elements the variants actually differ and which elements are common to them all.

Abschließend werden die Variantentreiber identifiziert. Variantentreiber sind Eigenschaften der Komponente, die der Benutzer auswählt und die sich je nach Wahl in einer entsprechenden Variantenausführung widerspiegeln. Dabei handelt es sich z. B. um eine Autotür. Gewählt werden können Farbe, Audiosystem des Fahrzeugs, Art der Klimaanlage, u. ä. Diese Variantentreiber führen durch die Auswahl der speziellen alternativen Werte zu einer ganz bestimmten Variante der Komponente ”Autotür”. Die möglichen Variantentreiber werden dabei nicht willkürlich aufgelistet, sondern strikt nach den einzelnen Ebenen klassifiziert. Dies führt in der Summe zu einer Reduzierung der Anzahl an Variantentreibern durch ihre Hierarchisierung gemäß der weiter oben beschriebenen logisch bedingten Reihenfolge und somit zu einer klaren Definition welcher Variantentreiber zu nutzen ist. Die Variantentreiber werden, wie unter Tabelle 1 dargestellt, aufgelistet.Finally, the variant drivers are identified. Variant drivers are properties of the component that the user selects and that are reflected in a variant version, as appropriate. These are z. B. to a car door. Can be selected color, audio system of the vehicle, type of air conditioning, u. These variant drivers lead to a specific variant of the "car door" component by selecting the special alternative values. The possible variant drivers are not listed arbitrarily, but classified strictly according to the individual levels. Overall, this leads to a reduction in the number of variant drivers through their hierarchization according to the logical order described above and thus to a clear definition of which variant driver is to be used. The variant drivers are listed as shown in Table 1.

Der Vorteil dieser durch die Ebenenklassifizierung erweiterten Tabelle soll im Folgenden kurz erläutert werden. Angenommen es gibt zwei Komponenten A und B. Komponente A enthält einen Motor mit einen zugehörigen Start/Stopp Signal. Komponente B enthält diesen Motor ebenfalls und zusätzlich noch einen zweiten baugleichen Motor. Die Frage die sich stellt ist, welche Eigenschaft als Variantenreiber angesehen wird. Der zusätzliche Motor? Oder die zusätzlichen Signale des Motors? Oder gibt es zwei Variantentreiber (Motor und Signal)? Durch die oben genannte systematische Analyse der Komponenten und die darauf folgende Variantenbildung lässt sich diese Fragestellung einheitlich und eindeutig für alle Komponenten beantworten: Der Motor befindet sich auf der Geräteebene. Er ist ein Unterscheidungsmerkmal und zieht somit automatisch Änderungen auf den weiteren Ebenen, in diesem Fall also der Signalebene, nach sich. Somit ist eindeutig der Motor als alleiniger Variantentreiber aufzuführen. Um diese Unterscheidung deutlich zu machen wird die Variantentreibertabelle um die Spalte „Ebene” erweitert. Hier werden hierarchisch die vier Ebenen aufgelistet und diesen werden dann die identifizierten Variantentreiber zugeordnet (siehe Tabelle 1). Variantentreiber Alternativwert 1 Alternativwert 2 ... Alternativwert x Ebene Treiber Geräteebene Treiber 1 Treiber 2 Treiber 3 Signalebene Treiber 1 Treiber 2 Treiber 3 Steuerungsebene Treiber 1 Treiber 2 Treiber 3 Ebene sonstiger Daten Treiber 1 Treiber 2 Treiber 3 Tabelle 1: Tabelle zur Sammlung der Variantentreiber einer Komponente The advantage of this table, which has been extended by the level classification, will be briefly explained below. Suppose there are two components A and B. Component A contains a motor with an associated start / stop signal. Component B also contains this engine and, in addition, a second identical engine. The question that arises is which property is considered a variant driver. The extra engine? Or the additional signals of the engine? Or are there two variant drivers (motor and signal)? Due to the above-mentioned systematic analysis of the components and the subsequent formation of variants, this question can be answered uniformly and unambiguously for all components: The engine is located at the device level. It is a distinguishing feature and thus automatically involves changes on the other levels, in this case the signal level. Thus, it is clear to list the engine as the sole variant driver. To make this distinction clear, the variant driver table is extended by the "Level" column. Hierarchically, the four levels are listed here and then the identified variant drivers are assigned to them (see Table 1). variant driver Alternative value 1 Alternative value 2 ... Alternative value x level driver device level Driver 1 Driver 2 Driver 3 signal level Driver 1 Driver 2 Driver 3 control level Driver 1 Driver 2 Driver 3 Level of other data Driver 1 Driver 2 Driver 3 Table 1: Table for collecting the variant drivers of a component

Als Ergebnis der Komponentenanalyse und Variantenbildung erhält man somit eine genaue Beschreibung der einzelnen Komponenten, eine Zuordnung der Komponenten zu Bibliothekselementen als deren Varianten, sowie eine Tabelle der einzelnen Variantentreiber einer Komponente.As a result of the component analysis and variant formation, one thus obtains a detailed description of the individual components, an assignment of the components to library elements as their variants, as well as a table of the individual variant drivers of a component.

In einem optionalen Schritt werden die zuvor identifizierten und parametrierten Komponenten bzw. auch deren Varianten auf Ihre Wiederverwendbarkeit hin untersucht. Der Nutzen von wieder verwendbaren Komponenten hängt maßgeblich von den Investitionskosten zur Erstellung der Komponenten sowie von der erzielten Einsparung pro Anwendung gegenüber der normalen Erstellung dieser Komponenten ohne Wiederverwendung ab. Die aus den Investitionskosten und Einsparungen resultierende Gerade lässt sich zusammen mit einer Gerade für die Entwicklungskosten ohne Mehrfachverwendung in einem Diagramm abtragen. Der Schnittpunkt beider Geraden stellt dann den Punkt dar, an dem sich die Investitionskosten amortisiert haben. Sowohl die Investitionskosten, als auch die Einsparungen sind dabei nicht nur von den verwendeten Konzepten und Modellen abhängig, sondern auch vom verwendeten Werkzeug. Das grundsätzliche Problem bei der wirtschaftlichen Betrachtung besteht darin, dass die Anzahl der zukünftigen Anwendungen nicht mit absoluter Sicherheit vorhergesagt werden kann.In an optional step, the previously identified and parameterized components or their variants are examined for their reusability. The benefits of reusable components are largely dependent on the investment cost of creating the components, as well as the savings per application over the normal creation of those components without reuse. The straight line resulting from the investment costs and savings can be removed in a diagram together with a straight line for the development costs without multiple reuse. The intersection of both straight lines then represents the point at which the investment costs have paid off. Both the investment costs and the savings are not only dependent on the concepts and models used, but also on the tool used. The fundamental problem with economic consideration is that the number of future applications can not be predicted with absolute certainty.

Folgt man dieser Art der Identifizierung wiederverwendbarer Komponenten, so werden sich im allgemeinen Funktionsgruppen und Untergruppen als primäre Komponenten zur Wiederverwendung herausstellen. Hauptgruppen besitzen ein weit geringeres Wiederverwendungspotential, da sie meist sehr weit auf die jeweilige Anlage spezifiziert sind. Dafür steigen hier auch die Einsparungen, da z. B. ein Großteil an Feinarbeiten (Verkabelung etc.) innerhalb der Hauptgruppe bereits fertig gestellt ist.Following this type of identification of reusable components, functional groups and subgroups will generally turn out to be primary components for reuse. Main groups have a much lower potential for reuse, as they are usually specified very far to the respective plant. For this, the savings also increase, since z. B. a large part of fine work (cabling, etc.) is already completed within the main group.

Im Allgemeinen ist davon abzusehen gesamte Zellen als wieder verwendbare Komponenten in der Bibliothek (Komponenetenbibliothek, kann auch auf einem entfernten Internet-Server abgelegt sein) abzulegen. Sie sind meist so stark spezifiziert, dass eine Wiederverwendung kaum möglich ist. Zudem bestehen Sie meist aus wenigen Hauptgruppen. Es ist demnach, wenn überhaupt, sinnvoll, die Hauptgruppen als wieder verwendbare Komponenten abzulegen, da diese auch in anderen Zellen evtl. wieder verwendet werden können. Im Allgemeinen lässt sich daher sagen, dass je feingranularer die Komponente ist, desto besser ist ihre Wiederverwendbarkeit. Betrachtet man den Aufbau einer Zelle aus mehreren Hauptgruppen, so ist es im Allgemeinen ein geringerer Aufwand, wieder verwendete Hauptgruppen zu integrieren, als eine gesamte Zelle wieder zu verwenden und an mehreren Stellen Customizing (Anpassungen) betreiben zu müssen, um diese Zelle den aktuellen Projektanforderungen anzupassen.In general, it is not possible to store entire cells as reusable components in the library (component library, can also be stored on a remote Internet server). They are usually so strongly specified that reuse is hardly possible. In addition, they usually consist of a few main groups. It is therefore reasonable, if at all, to store the main groups as reusable components, since these can possibly also be used again in other cells. In general, therefore, the more finely granular the component is, the better its reusability. Considering the construction of a cell from several main groups, it is generally less of an effort to integrate reused main groups than to reuse an entire cell and to have to do customizing in several places to match this cell to current project requirements adapt.

Auf Basis dieser Überlegungen ist es möglich die potentielle Wiederverwendbarkeit an Hand bestimmter Parameter automatisch durch das System zu ermitteln. Eine Wiederverwendung ist grundsätzlich nur dann zu empfehlen, wenn die Kostenkurve der Wiederverwendung sich möglichst sicher amortisiert. Im Folgenden wird eine Berechnungsmöglichkeit des Wiederverwendungspotentials WVP als Quotient der beiden Kostenfunktionen definiert. Tabelle 2 enthält alle im Folgenden genutzten Variablen und deren Kurzerklärung. Variable Bedeutung WVP Wiederverwendungspotential y_{ohne_WV} Kostenfunktion ohne Wiederverwendung y_{mit_WV} Kostenfunktion mit Wiederverwendung a Gewichtungsfaktor für die Anzahl der Anwendungen dieser Einheit in abgeschlossenen Projekten n_{Vergangenheit} Anzahl der Anwendungen dieser Einheit in abgeschlossenen Projekten b Gewichtungsfaktor für die Anzahl der Anwendungen dieser Einheit im aktuellen Projekt n_Aktuell Anzahl der Anwendungen dieser Einheit im aktuellen Projekt c Gewichtungsfaktor für die Anzahl der Anwendungen dieser Einheit in zukünftigen Projekten n_Zukunft Anzahl der Anwendungen dieser Einheit in zukünftigen Projekten m_{ohne_WV} Kostenfaktor für eine Einheit ohne Wiederverwendung m_{mit_WV} Kostenfaktor für eine Einheit mit Wiederverwendung f_i Kostenfaktor für die Erstellung eines Objektes vom Typ T_i innerhalb einer wieder verwendbaren Einheit T_i Typ eines Objektes i Tabelle 2: Bedeutung der genutzten Variablen

On the basis of these considerations it is possible to determine the potential reusability by means of certain parameters automatically by the system. Reuse is basically only recommended if the cost curve for reuse is amortized as safely as possible. In the following, a calculation possibility of the reuse potential WVP is defined as the quotient of the two cost functions. Table 2 contains all the variables used in the following and their brief explanation.

variable importance WVP Reuse potential y _{without_WV} Cost function without reuse y _{with_WV} Cost function with reuse a Weighting factor for the number of applications of this unit in completed projects n _past Number of applications of this unit in completed projects b Weighting factor for the number of applications of this unit in the current project n _Currently Number of applications of this unit in the current project c Weighting factor for the number of applications of this unit in future projects n _future Number of applications of this unit in future projects m _{without_WV} Cost factor for a unit without reuse m _{with_WV} Cost factor for a unit with reuse f _i Cost factor for creating an object of type T _i within a reusable unit T _i Type of object i

Table 2: Meaning of the variables used

Diese Formel zur Berechnung des Wiederverwendungspotentials sollte als Beispiel angesehen werden. Sie wurde auf Basis der unten weiter ausgeführten Überlegungen spezifiziert und kann jederzeit durch eine andere wissenschaftlich fundierte Berechnungsregel ersetzt werden.This formula for calculating the reuse potential should be considered as an example. It has been specified on the basis of the considerations below and can be replaced at any time by another scientifically based calculation rule.

Die Kostenfunktion ohne Wiederverwendung entspricht dabei der (gewichteten) Summe aller Anwendungen bis zu einem bestimmten Zeitpunkt t multipliziert mit dem Geradenanstieg. y_{ohne_WV} = m_{ohne_WV}·(a·n_{Vergangenheit} + b·n_Aktuell + c·n_Zukunft) The cost function without reuse corresponds to the (weighted) sum of all applications up to a certain point in time t multiplied by the straight line increase. y = m _{ohne_WV} _{ohne_WV} · (a · n · b n + _past _Currently + c · n _future)

Dabei können die Faktoren a, b und c nach den folgenden Regeln festgelegt/geschätzt werden.

• a beeinflusst die Wichtung der Anzahl der bisherigen (abgeschlossenen) Anwendungen. Bei einer hohen Anzahl bisheriger Anwendungen kann prinzipiell davon ausgegangen werden, dass diese Komponente auch in Zukunft oft benötigt wird. Da dies jedoch nicht mit Sicherheit gesagt werden kann sollte a im Bereich 0 < a < 0,05 festgelegt werden.
• b wichtet die Anzahl der Komponenten im aktuellen Projekt. Hierbei ist zu unterscheiden wann die Wiederverwendbarkeit bewertet wird. Wird zu Beginn des Projektes eine Prüfung durchgeführt, so kann innerhalb des Projektes noch von den wieder verwendbaren Komponenten profitiert werden. Sollte demnach gleich 1 gesetzt werden. Wird zum Abschluss eines Projektes geprüft welche der erstellten Komponenten evtl. wieder verwendet werden sollen, so profitiert man in diesem Projekt nicht mehr von den Komponenten und b sollte gleich a gesetzt werden.
• c beeinflusst und wichtet die Anzahl der zukünftigen Komponenten. Auch hier gilt, dass eine Schätzung dieser Anzahl kaum möglich ist und daher c eher klein gewählt werden sollte. Es kann jedoch sein, dass bereits Projekte eingekauft wurden von denen man weiß, dass in ihnen diese Komponente benötigt wird. In diesem Fall kann c optimaler Weise auch als 1 angenommen werden.

The factors a, b and c can be determined / estimated according to the following rules.

• a affects the weighting of the number of previous (completed) applications. With a high number of previous applications, it can be assumed in principle that this component will often be needed in the future as well. However, since this can not be said with certainty, a should be set in the range 0 <a <0.05.
• b weights the number of components in the current project. It should be distinguished when the reusability is assessed. If an inspection is carried out at the beginning of the project, the reusable components can still benefit within the project. Should therefore be set equal to 1. If, at the end of a project, you check which of the created components you want to reuse, you no longer benefit from the components in this project and b should be set equal to a.
• c influences and weights the number of future components. Again, an estimate of this number is hardly possible and therefore c should be chosen rather small. However, it may be that projects have already been purchased that are known to require this component. In this case, c can also be optimally assumed to be 1.

Die Kostenkurve mit Wiederverwendung lässt sich ebenfalls über eine einfache Geradengleichung beschreiben: y_{mit_WV} = m_{mit_WV}·x + n_{mit_WV}

• Der Anstieg m der Geraden korreliert mit dem Kostengewinn durch die Wiederverwendung. Er ist somit u. a. davon abhängig auf welcher Ebene Wiederverwendung betrieben wird. Allgemein lässt sich festhalten, dass m für die Ebene der Unterfunktionen recht hoch ist (kleiner aber doch nahe am Geradenanstieg der Kostengeraden ohne WV) und für die Zellenebene minimal wird (aber immer < 0)
• Die Anzahl der Wiederverwendungen x entspricht der Anzahl der Wiederverwendungen durch die ein Gewinn erzielt werden kann. x ergibt sich somit aus der Anzahl der aktuellen und zukünftigen Anwendungen (in abgeschlossenen Projekten kann durch eine neue wieder verwendbare Komponente kein Gewinn mehr erzielt werden). Die Faktoren b und c sind analog den obigen Ausführungen zu wählen. x = b·n_Aktuell + c·n_Zukunft
• Der Schnittpunkt der Geraden mit der Ordinate entspricht den Investitionskosten. Diese lassen sich aus der Summe der Komponente enthaltenen Objekte, deren Typs und einer gewissen Faktorisierung abschätzen.
Der Kostenfaktor f_i ist dabei abhängig vom Objekttyp T_i. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass bei der Erstellung wieder verwendbarer Komponenten „dumme” Geräte und Signale recht einfach modelliert werden könne, während deren Verhaltensmodellierung z. B. wesentlich mehr Aufwand bedeutet.

The cost curve with reuse can also be described using a simple straight line equation:

y _{with_WV} = m _{with_WV} · x + n _{with_WV}

• The slope m of the straight line correlates with the cost gain from reuse. It is thus dependent, among other things, on the level of reuse. In general it can be stated that m is quite high for the level of the subfunctions (smaller but close to the straight line increase of the cost line without WV) and becomes minimal for the cell level (but always <0)
• The number of reuses x equals the number of reuses through which a profit can be made. x thus results from the number of current and future applications (in completed projects, a new reusable component can no longer be used). The factors b and c are to be selected analogously to the above statements. x = b · n _actual + c · n _future
• The intersection of the straight line with the ordinate corresponds to the investment costs. These can be estimated from the sum of the components contained in the component, their type and a certain factorization.
The cost factor f _i is dependent on the object type T _i . This is due to the fact that when creating reusable components "stupid" devices and signals can be modeled quite easily, while their behavior modeling z. B. means much more effort.

Für das Wiederverwendungspotential ergibt sich somit:

For the reuse potential, this results in:

Über eine entsprechende Festlegung der oben genannten Parameter lässt sich nun das Wiederverwendungspotential der Komponente automatisch ermitteln. Bei einem Potential von über „1” sollte auf jeden Fall eine wiederverwendbare Komponente erstellt werden. Die Grenze ab wann eine Wiederverwendung vom Programm empfohlen wird kann zwischen „0” (auf keinen Fall wieder verwendbar) und „1” frei gewählt werden.By setting the above parameters accordingly, the reuse potential of the component can be determined automatically. With a potential above "1", a reusable component should definitely be created. The limit from when a reuse is recommended by the program can be freely chosen between "0" (in no case reusable) and "1".

7 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm zur Durchführung des computergestützten Verfahrens zur Identifikation von wiederverwendbaren mechatronischen Anlagenkomponenten, basierend auf einem digitalen funktionsorientierten hierarchischen Anlagenmodell. Das Verfahren kann z. B. durch eine objektorientierte Programmiersprache wie z. B. C++ oder Java implementiert werden und auf handelsüblichen Computern (z. B. PC, Industrie-PC oder Workstation) ausgeführt werden. 7 shows an exemplary flowchart for performing the computerized method for identifying reusable mechatronic plant components based on a digital functional hierarchical plant model. The method may, for. B. by an object-oriented programming language such. C ++ or Java can be implemented and executed on commercially available computers (eg PC, industrial PC or workstation).

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

S1) Bereitstellen einer zu untersuchenden Anlagenkomponente über ein Engineeringsystem (ES) oder über eine Datenbank mit Anlagenkomponenten über geeignete Kommunikationsschnittstellen;
S2) automatisches Parametrieren der Anlagenkomponente hinsichtlich Funktion, genutzter Technologie, Funktionstyp, Hierarchieinformationen und Gewerketyp basierend auf einer semantischen Analyse der Informationsstruktur der Anlagenkomponente und/oder einzelner Typen der Informationsstruktur und/oder einzelner Informationsstrukturen hierarchisch untergeordneten Komponenten;
S3) automatisches Festlegen des Ebenentyps der Anlagenkomponente basierend auf der Parametrierung und einem vorgegebenen Ebenenklassifizierungsmodell und einem vorgegebenen Regelwerk;
S4) automatische Einordnung aller Eigenschaften und Schnittstellen der Anlagenkomponente in eine interne Aufbauhierarchie der Anlagenkomponente, gebildet durch: Geräteebene, Signalebene, Steuerungsebene, Ebene sonstiger Daten, wobei die automatische Einordnung durch Analyse der Anlagenkomponente hinsichtlich externer und interner physikalischer und logischer Schnittstellen und Verbindungen basierend auf der Parametrierung und der Informationsstruktur der Anlagenkomponente erfolgt, wobei die Analyse in folgender Reihenfolge stattfindet: 1. Analyse der Gerätedaten und Geräteschnittstellen 2. Analyse der Signaldaten 3. Analyse der Steuerungsdaten 4. Analyse sonstiger Daten;
S5) automatische Identifikation von Varianten von Anlagenkomponenten durch Vergleich mit anderen Anlagenkomponenten im Anlagenmodell und/oder aus einer Komponentenbibliothek, wobei solche Anlagenkomponenten als Varianten klassifiziert werden, die in Funktion und Technologie übereinstimmen, wobei der Vergleich in folgender Reihenfolge stattfindet: 1. Vergleich der Gerätedaten und Geräteschnittstellen 2. Vergleich der Signaldaten 3. Vergleich der Steuerungsdaten und Ein- und Ausgangsverhalten der Steuerungsfunktionen 4. Vergleich sonstiger Daten.

The method comprises the following steps:

S1) providing a system component to be examined via an engineering system (ES) or via a database with system components via suitable communication interfaces;
S2) automatic parameterization of the plant component in terms of function, technology used, function type, hierarchy information and type of trade union based on a semantic analysis of the information structure of the plant component and / or individual types of information structure and / or individual information structures hierarchically subordinate components;
S3) automatically determining the level type of the plant component based on the parameterization and a predetermined level classification model and a predetermined set of rules;
S4) automatic classification of all properties and interfaces of the plant component into an internal structure hierarchy of the plant component, formed by: device level, signal level, control level, level of other data, whereby the automatic classification by analysis of the plant component with regard to external and internal physical and logical interfaces and connections based on the parameterization and the information structure of the system component, the analysis being performed in the following order: 1. Analyzing the device data and device interfaces 2. Analyzing the signal data 3. Analyzing the control data 4. Analyzing other Dates;
S5) automatic identification of variants of plant components by comparison with other plant components in the plant model and / or from a component library, such plant components are classified as variants that match in function and technology, the comparison takes place in the following order: 1. Comparison of the device data and device interfaces 2. Comparison of the signal data 3. Comparison of the control data and input and output behavior of the control functions 4. Comparison of other data.

Optional kann in einem Schritt S6) eine Bewertung der Anlagenkomponente hinsichtlich ihres Potenzials für eine Wiederverwendbarkeit basierend auf einer festgelegten Kostenfunktion vorgenommen werden.Optionally, in a step S6), an assessment of the plant component regarding its potential for reusability based on a fixed cost function may be made.

Im Folgenden wird eine beispielhafte Anwendung des Verfahrens zur Identifikation von wiederverwendbaren Anlagenkomponenten gezeigt.In the following, an exemplary application of the method for identifying reusable plant components is shown.

Die 8–14 zeigen ein beispielhaftes Umsetzen des Verfahrens an einer Beispielanlage.The 8th - 14 show an exemplary implementation of the method in an example plant.

8 zeigt den Gesamtaufbau der Beispielanlage. Die Anlage besteht aus fünf verschiedenen Modulen, wobei jedes Modul mit einer eigenen SPS ausgestattet ist und somit unabhängig von den anderen agieren kann. Durch Lichtschranken an den Ein- und Ausgängen der Module können diese ohne Informationsaustausch untereinander den Eingang oder das Verlassen eines Werkstückes registrieren. Das Verhalten der Module wird entsprechend so angepasst, dass sie sich in Ruhe befinden, wenn keine Teile im Modul lokalisiert sind. Im Folgenden wird beispielhaft gezeigt, wie wiederverwendbare Komponenten dieser Anlage mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens mit einem Engineeringwerkzeug/Engineeringsystem (z. B. Technomatix, EPLAN oder SIMATIC Automation Designer) identifiziert, analysiert und deren Varianten bestimmt werden können. Hierzu wurde das Verfahren im Engineeringwerkzeug in Form von Algorithmen in Software implementiert. 8th shows the overall structure of the example plant. The system consists of five different modules, each module being equipped with its own PLC and thus able to act independently of the others. By means of photoelectric barriers at the inputs and outputs of the modules, they can register the input or the leaving of a workpiece without exchanging information with each other. The behavior of the modules is adjusted accordingly so that they are at rest when no parts are located in the module. In the following, it is shown by way of example how reusable components of this system can be identified and analyzed with the aid of the method described above with an engineering tool / engineering system (eg Technomatix, EPLAN or SIMATIC Automation Designer) and whose variants can be determined. For this purpose, the method was implemented in the engineering tool in the form of algorithms in software.

Die 9–13 zeigen Module der Beispielanlage. Die Beispielanlage wird im Rahmen des Anlagenengineering im Engineeringwerkzeug komplett abgebildet.The 9 - 13 show modules of the example plant. The example plant is completely mapped as part of the plant engineering in the engineering tool.

14 zeigt als Ergebnis die abgebildete Modellierung der Beispielanlage in einem beispielhaften Engineeringwerkzeug. Dabei zeigt die Notation die Struktur der Beispielanlage. 14 As a result, the depicted modeling of the example plant is shown in an example engineering tool. The notation shows the structure of the example plant.

Identifikation und Klassifikation der BeispielkomponentenIdentification and classification of the sample components

Betrachtet man die Gesamtfunktion der Beispielanlage, so geht es im Wesentlichen um eine Mehrfachsortierung und Befüllung von Werkstücken. Dies erfolgt in mehreren nicht trivialen Einzelschritten. Somit kann die gesamte Anlage als Zelle betrachtet werden. In diesem speziellen Fall sind somit die Anlagen und Werksebene identisch.Looking at the overall function of the example plant, it is essentially about a multiple sorting and filling of workpieces. This is done in several non-trivial single steps. Thus, the entire system can be considered as a cell. In this special case, therefore, the plants and plant level are identical.

Die Gesamtfunktion lässt sich nun weiter unterteilen in:

1. Bereitstellen der Werkstücke für den Sortierprozess
2. Trennen von Metall- und Plastikwerkstücken
3. Befüllen der Plastikwerkstücke mit Plättchen
4. Trennen von Werkstücken mit Metall- und Holzplättchen
5. Sortieren der Werkstücke mit Holzplättchen nach Farben (schwarz/rot)

The overall function can now be further subdivided into:

1. Provide the workpieces for the sorting process
2. Separating metal and plastic workpieces
3. Fill the plastic workpieces with platelets
4. Separation of workpieces with metal and wood chips
5. Sorting the workpieces with wood tiles by color (black / red)

Anschließend können die ersten vier Funktionen in jeweils 2 Grundfunktionen unterteilt werden. Somit stellen diese jeweils Hauptgruppen dar. Das Sortieren der befüllten Werkstücke, nach Farben (Punkt 5), stellt bereits eine Grundfunktion an sich dar und entspricht damit einer Funktionsgruppe. Das Bereitstellen der Werkstücke für den Sortierprozess (Punkt 1) lässt sich unterteilen in das Bereitstellen von Werkstücken aus dem Magazin an der Magazinausgabe und das Umsetzen der Werkstücke von der Magazinausgabe auf das Förderband des zweiten Moduls. Die Trennung von Werkstücken aus Metall und Plastik wird realisiert, indem zunächst alle Werkstücke von einem Förderband zum dritten Modul befördert werden. Als zweite Funktion werden metallische Werkstücke über einen Sensor erkannt und über einen Auswerfer vom Förderband geschoben. Somit werden an das dritte Modul nur Plastikwerkstücke übergeben. Hier werden die Werkstücke zunächst wieder durch ein Förderband transportiert. An einem bestimmten Punkt werden die Werkstücke erkannt und anschließend gestoppt. Danach werden Sie mit Plättchen befüllt. Sobald dieser Befüllvorgang abgeschlossen ist, wird der Transportvorgang fortgesetzt. An das vierte Modul werden dann die befüllten Plastikwerkstücke übergeben. Dort werden dann, ähnlich wie im zweiten Modul, Werkstücke, die mit Metallplättchen gefüllt sind, von denen getrennt, die mit Holzplättchen befüllt sind. Hierzu werden zunächst wieder alle Werkstücke zum fünften Modul transportiert. Auf dem Weg werden dann die Werkstücke mit metallischen Plättchen durch einen Auswerfer auf ein anderes Förderband geschoben. Sowohl bei der Funktion des Befüllens von Werkstücken, als auch bei der Funktion des Sortierens nach Farben kann jeweils eine Untergruppe, bestehend aus zwei Linearachsen, identifiziert werden.Then the first four functions can be subdivided into 2 basic functions each. Thus, they each represent main groups. The sorting of the filled workpieces, by color (point 5), already represents a basic function per se and thus corresponds to a functional group. The provision of the workpieces for the sorting process (item 1) can be subdivided into the provision of workpieces from the magazine at the magazine output and the transfer of the workpieces from the magazine output to the magazine Conveyor belt of the second module. The separation of workpieces made of metal and plastic is realized by first moving all workpieces from one conveyor belt to the third module. As a second function, metallic workpieces are detected by a sensor and pushed by an ejector from the conveyor belt. Thus, only plastic workpieces are transferred to the third module. Here, the workpieces are first transported through a conveyor belt again. At a certain point, the workpieces are detected and then stopped. After that you will be filled with tiles. Once this filling process is completed, the transport process continues. The filled plastic workpieces are then transferred to the fourth module. There are then, similar to the second module, workpieces that are filled with metal plates, separated from those that are filled with wooden tiles. For this purpose, all workpieces are first transported back to the fifth module. On the way then the workpieces are pushed with metallic platelets by an ejector on another conveyor belt. Both in the function of filling workpieces and in the function of sorting by color, a subgroup consisting of two linear axes can each be identified.

Somit können bei der Beispielanlage insgesamt vier Hauptgruppen, neun Funktionsgruppen und zwei Untergruppen identifiziert werden.Thus, a total of four main groups, nine functional groups and two subgroups can be identified in the example plant.

15 eine beispielhafte funktionale Strukturierung der Anlage. Diese Struktur kann durch das dargestellte Verfahren automatisch identifiziert werden. Hierzu werden die mechatronischen Einheiten aus 14 jeweils parametriert. Jeder Einheit wird Ihr Funktion, der Funktionstyp und die genutzte Technologie zugeordnet. Die Hierarchieinformationen und der Typ der Einheit werden automatisch aus der Anlagenstruktur bzw. aus dem Stammobjekttyp (z. B. Referenz auf die Bibliothekskomponente, aus der die Einheit instanziiert wurde) ermittelt. Anschließend wird ein Algorithmus ausgeführt, welcher für jede mechatronische Einheit (ME) die Klassifizierungsberechnung ausführt 15 an exemplary functional structuring of the plant. This structure can be automatically identified by the illustrated method. For this purpose, the mechatronic units are off 14 each parameterized. Each unit is assigned its function, function type and technology used. The hierarchy information and the unit type are automatically determined from the plant structure or from the base object type (for example, reference to the library component from which the unit was instantiated). Subsequently, an algorithm is executed which performs the classification calculation for each mechatronic unit (ME)

Die Berechnung der Klassifizierung in jeder ME kann als Skript zur Berechnung des Attributes „Klassifizierung” hinterlegt werden. Der eBlock (beispielhafte Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens) dient nur dazu diese Skriptberechnung für alle Komponenten innerhalb der Anlagenstruktur zu triggern.The calculation of the classification in each ME can be stored as a script for the calculation of the attribute "Classification". The eBlock (exemplary implementation of the method according to the invention) is only used to trigger this script calculation for all components within the plant structure.

Sowohl die Parametrierung, als auch die automatische Klassifizierung ist in 16 für das Beispiel des Förderbandes aus dem Modul 2 dargestellt. Wie in 16 zu erkennen ist, wurde dem Förderband durch die automatische Klassifizierung die „Rolle” einer Funktionsgruppe zugewiesen. Dies deckt sich mit der zuvor manuell durchgeführten Klassifizierung. Die Funktionsfähigkeit des implementierten Algorithmus lässt sich auch für alle anderen mechatronischen Einheiten bestätigen. So wurden die Module 1–4 als Hauptgruppen klassifiziert, die Ihnen untergeordneten mechatronischen Einheiten und das Modul 5 als Funktionsgrupppen, die Linearachsen der Module 3 und 5 als Unterfunktionsgruppen und die gesamte Anlage als Zelle. Dies lässt sich auf den zugehörigen Kapitelkarten ablesen. Somit lässt sich zeigen, dass eine automatische Identifizierung und Klassifikation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, z. B. mit Hilfe der Skripttechnologie, möglich ist.Both the parameterization and the automatic classification are in 16 for the example of the conveyor belt from the module 2 shown. As in 16 can be seen, the conveyor belt was assigned by automatic classification the "role" of a functional group. This coincides with the previously manually performed classification. The functionality of the implemented algorithm can also be confirmed for all other mechatronic units. For example, the modules 1-4 were classified as main groups, the subordinate mechatronic units and module 5 as function groups, the linear axes of modules 3 and 5 as subfunction groups, and the entire system as a cell. This can be read on the corresponding chapter cards. Thus, it can be shown that an automatic identification and classification by the method according to the invention, for. B. using the script technology is possible.

Komponentenanalyse und VariantenbildungComponent analysis and variant formation

Im Folgenden wird eine grobe Übersicht über die zu analysierenden Daten der einzelnen Funktionsgruppen gegeben. Die Zellen, Hauptgruppen und Unterfunktionsgruppen können analog untersucht werden. Dieses Beispiel soll sich jedoch primär auf die prinzipielle Analyse und die Variantenbildung konzentrieren. Daher werden hier beispielhaft die Förderbänder und Ausssortierer analysiert.The following is a rough overview of the data to be analyzed of the individual function groups. The cells, main groups and subfunction groups can be investigated analogously. However, this example should primarily focus on the principal analysis and variant formation. Therefore, the conveyor belts and sorters are analyzed here by way of example.

17 gibt eine Übersicht über die analysierten Informationen der beiden Aussortierer-Komponenten. In der linken Tabelle sind jeweils die Daten der Geräte und Signalebene dargestellt, im rechten Teil erfolgt eine grobe Beschreibung des Verhaltens der Komponenten. Es lässt sich leicht erkennen, dass sich beide Aussortierer auf der Geräteebene durch einen zusätzlichen Motor unterscheiden. Dieser Motor dient bei der zweiten Komponente zum Antrieb eines Förderbandes, welches die aussortierten Werkstücke abtransportiert. 17 gives an overview of the analyzed information of the two sorting components. The left table shows the data of the device and the signal level, while the right part gives a rough description of the behavior of the components. It is easy to see that both sorters on the device level differ by an additional motor. This motor is used in the second component to drive a conveyor belt, which removes the rejected workpieces.

Auf dieser Basis lassen sich durch das oben beschriebene Verfahren leicht die Varianten und Variantentreiber identifizieren.On this basis, the variants and variant drivers can be easily identified by the method described above.

18 zeigt eine beispielhafte Variantentreibertabelle der Aussortierer-Komponenten. 18 FIG. 12 shows an example variant driver table of the sorter components. FIG.

19 zeigt eine beispielhafte Informationsanalyse der Förderbänder-Komponenten 19 shows an exemplary information analysis of the conveyor belt components

20 zeigt eine beispielhafte Variantentreibertabelle der Förderbänder-Komponenten. 20 shows an exemplary variant driver table of the conveyor belt components.

Auch der Prozess der Variantenbildung kann automatisiert werden. z. B. durch einen Algorithmus, welcher nach dem in 6 beschriebenen Vorgehen den gesamten Anlagenbaum nach Varianten durchsucht. Dazu wird zunächst eine Liste aller identifizierten Komponenten erstellt. Diese werden dann daraufhin untersucht, ob es sich überhaupt um Varianten handeln kann, indem die Parameter Funktion und Technologie miteinander abgeglichen werden. Zusätzlich wird ein Abgleich mit allen in der Bibliothek vorhandenen Komponenten durchgeführt. Bei einer Übereinstimmung beider Parameter werden anschließend die einzelnen Informationsebenen untersucht (Vergleich der enthalten Objekte, Geräte, Signale, etc.). Werden hierbei durch das System potentielle Varianten festgestellt, so werden diese am Ende der Skriptausführung z. B. per Messagebox (beispielhafte Implementierung des erfindugnsgemäßen Verfahrens) oder in einer anderen Darstellungsweise angezeigt. The process of variant formation can also be automated. z. B. by an algorithm, which after the in 6 described procedure searched the entire plant tree for variants. First, a list of all identified components is created. These are then examined to see if they can even be variants by matching the parameters of function and technology. In addition, a comparison with all existing components in the library is performed. If both parameters match, then the individual information levels are examined (comparison of the objects, devices, signals, etc.). If potential variants are detected by the system, they will be displayed at the end of the script execution. B. by Messagebox (exemplary implementation of erfindugnsgemäßen method) or displayed in a different representation.

In 21 ist das Ergebnis einer Variantenbildung in Form einer beispielhaften Messagebox nach der Skriptausführung zu sehen. In der gesamten Beispielanlage wurden zwei Komponenten mit zwei bzw. drei Varianten identifiziert. Vorteilhafterweise werden auch die Variantetreiber ausgegeben. Dies erfolgt je nach Parametrierung durch einen Bediener optional.In 21 is the result of a variant formation in the form of an exemplary message box after the script execution. In the entire example plant two components with two or three variants were identified. Advantageously, the variant drivers are also output. Depending on the parameterization, this is optionally done by an operator.

Bewertung der Wiederverwendbarkeit der identifizierten KomponentenAssessment of the reusability of the identified components

Hierzu wird die Formel zur Berechnung des Wiederverwendungspotentials z. B. in einem Skript umgesetzt. Sämtliche Anzahlen an vergangenen, aktuellen und zukünftig erwarteten Verwendungen können auf Basis der Datenbank berechnet werden. Gleiches gilt für die Summe der Investitionskosten. Da die enthaltenen Objekte geprüft werden können, ist nur eine Festlegung der Faktoren f_i notwendig.For this purpose, the formula for calculating the reuse potential z. B. implemented in a script. All numbers of past, present and future expected uses can be calculated on the basis of the database. The same applies to the sum of the investment costs. Since the contained objects can be checked, only a determination of the factors f _{i is} necessary.

Die Umsetzung dieser Formel wurde beispielhaft überprüft. Allerdings sind die Ergebnisse auf Grund der fehlenden realen Datenbasis nicht belastbar, womit hier nur eine prinzipielle Umsetzung des Verfahrens möglich war.The implementation of this formula was exemplified. However, due to the lack of a real database, the results are not reliable, so that only a fundamental implementation of the method was possible.

22 zeigt die Ausgabe am Beispiel der Förderband-Komponente in Form einer Messagebox. 22 shows the output using the example of the conveyor belt component in the form of a message box.

Bezugszeichenreference numeral

IT

Engineering system

M

monitor

C

computer system

DB

Database

V

connection

EM

input means

S1-S6

step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6119125 [0007]

Claims

A computerized method for identifying reusable mechatronic plant components based on a digital hierarchical plant model, the method comprising the steps of: a) providing a system component to be examined via an engineering system (ES) or via a database with system components via suitable communication interfaces; b) automatic parameterization of the plant component in terms of function, technology used, function type, hierarchy information and type of trade based on a semantic analysis of the information structure of the plant component and / or individual types of information structure and / or individual information structures hierarchically subordinate components; c) automatically determining the level type of the plant component based on the parameterization and a given level classification model and a predetermined set of rules; d) automatic classification of all properties and interfaces of the plant component into an internal hierarchy of the plant component, formed by: device level, signal level, control level, level of other data, wherein the automatic classification by analysis of the plant component with respect to external and internal physical and logical interfaces and connections based on the parameterization and the information structure of the plant component, whereby the analysis takes place in the following sequence: 1. Analysis of device data and device interfaces 2. Analysis of the signal data 3. Analysis of the control data 4. Analysis of other data; e) automatic identification of variants of plant components by comparison with other plant components in the plant model and / or from a component library, whereby such plant components are classified as variants which match in function and technology, the comparison taking place in the following order: 1. Comparison of device data and device interfaces 2. Comparison of the signal data 3. Comparison of the control data and input and output behavior of the control functions 4. Comparison of other data.

The method of claim 1, further comprising evaluating the plant component for its reusability potential based on a predetermined cost function.

Method according to claim 1 or 2, wherein the hierarchical plant model comprises the following levels: - single parts / assemblies, - sub-functional groups, - functional groups, - main groups, - cells and - Production system.

Method according to one of the preceding claims, wherein the parameterization of the plant component is derived from an existing digital plant model.

Method according to claim 4, wherein the function and technology are automatically derived as parameters from the role concept via a role concept integrated in the digital plant model.

Method according to one of the preceding claims, wherein the variant determining distinguishing features (variant drivers) for the plant component are automatically identified and set in relation to the further properties of the variant, wherein the reference sequence is created according to the following reference hierarchy: 1. Distinguishing features at the device level 2. Distinguishing features signal level 3. Distinguishing features control level 4. Distinguishing features at the level of other data.

Method according to one of the preceding claims, wherein the method is carried out by an engineering system (ES) for the design of technical installations.

A computer-readable medium comprising instructions which, when executed on a suitable computer (C), cause the computer (C) to carry out a method according to any of the preceding claims 1 to 7.

Engineering system (ES) for the design of technical installations suitable for carrying out a method according to one of the preceding claims 1 to 7, the engineering system (ES) comprising: - input / output means (EM, M), - data processing means (C), Storage means (DB), - means of communication (V), as well a) means for providing a system component to be examined via an engineering system or via a database with system components via suitable communication interfaces; b) means for automatically parameterizing the plant component in terms of function, technology used, function type, hierarchy information and trade-union type based on a semantic analysis of the information structure of the plant component and / or individual types of the information structure and / or individual information structures hierarchically subordinate components; c) means for automatically setting the level type of the plant component based on the parameterization and a given level classification model and a predetermined set of rules; d) means for automatically classifying all properties and interfaces of the plant component into an internal hierarchy of the plant component, formed by: device level, signal level, control level, level of other data, wherein the automatic classification by analysis of the plant component with respect to external and internal physical and logical interfaces and connections Based on the parameterization and the information structure of the plant component, the analysis takes place in the following order: 1. Analysis of device data and device interfaces 2. Analysis of the signal data 3. Analysis of the control data 4. Analysis of other data; e) means for automatic identification of variants of plant components by comparison with other plant components in the plant model and / or from a component library, whereby such plant components are classified as variants that match in function and technology, the comparison takes place in the following order: 1. Comparison of device data and device interfaces 2. Comparison of the signal data 3. Comparison of the control data and input and output behavior of the control functions 4. Comparison of other data.