EP1485768A1

EP1485768A1 - Verfahren und vorrichtung zur darstellung von abhängigkeiten von komponenten einer technischen anlage

Info

Publication number: EP1485768A1
Application number: EP03744311A
Authority: EP
Inventors: Joachim Morgenstern
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-12-15
Also published as: WO2003079127A1; DE10211951A1

Abstract

Für eine zuverlässige und besonders präzise Analyse aller Komponenten einer technischen Anlage sind erfindungsgemäss bei einem Verfahren zur Analyse von Komponenten (K1 bis Kn) der technischen Anlage (1), insbesondere einer Kraftwerksanlage, zugrundeliegende Abhängigkeiten der Komponenten (K1 bis Kn) in einem Strukturmodul 14 hinterlegt, wobei für eine zu analysierende Komponente (K7, K1 bis Kn) anhand der im Strukturmodul (14) hinterlegten Abhängigkeiten die mit dieser Komponente (K7, K1 bis Kn) im Wirkzusammenhang stehenden anderen Komponenten (K1 bis Kn) identifiziert und ausgegeben werden.

Description

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR DARSTELLUNG VON ABHÄNGIGKEITEN VON KOMPONENTEN EINER TECHNISCHEN ANLAGE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Komponenten einer technischen Anlage, insbesondere zur Analyse von Zusammenhängen der Komponenten einer Kraftwerksanlage. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vor- richtung zur Verarbeitung von Komponenten der technischen Anlage .

Zur Steuerung von technischen Anlagen, wie zum Beispiel einer Kraftwerksanlage, oder einem Produkt, wie zum Beispiel eines Fahrzeugs, werden heute üblicherweise zur Automatisierung des Anlagenprozesses bzw. Produktprozesses Datenverarbeitungsanlagen verwendet. Je nach Komplexität der technischen Anlage ist die Datenverarbeitungsanlage vergleichsweise groß dimensioniert oder dezentral strukturiert. D.h. Datenverarbei- tungsanlagen finden in unterschiedlichen Maßstäben vielseitige Anwendung im Rahmen von Automatisierungsprozessen der technischen Anlage, die in vergleichsweise groß dimensionierten komplexen Anlagen im industriellen Bereich oder auch in dezentral strukturierten, vergleichsweise klein gehaltenen Komponenten im mobilen Bereich oder in Verbraucherprodukten zum Einsatz kommen können. Dabei weist die Datenverarbeitungsanlage stets eine Anzahl von Komponenten auf, welche für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage miteinander verknüpft und vernetzt sind.

Aufgrund zunehmender Sicherheits- und Informationsanforderungen nimmt die Komplexität der technischen Anlage und daraus resultierend auch eine Vernetzung sowie die Anzahl der Komponenten der zu untersuchenden Anlage zu. Dies führt wiederum bei einer Funktionsprüfung der Komponenten aufgrund der zunehmenden Komplexität und Strukturierung zu einer äußerst schwierigen und sehr zeitaufwendigen Analyse von durch die Vernetzung bedingten Abhängigkeiten und Kombinationen der Komponenten.

Um eine derartige Analyse zu vereinfachen, ist daher ubli- cherweise der Anlagenprozess beziehungsweise die Anlage als solche in eine Vielzahl von kleinen Struktogrammen unterteilt, welche für den Benutzer die Abhängigkeiten und Kombinationen von Komponenten für Teilprozesse überschaubar machen. Nachteilig dabei ist, dass eine anlagen- oder produkt- übergreifende Änderung nur schwer erfasst werden kann. Darüber hinaus sind Auswirkungen einer Änderung nur in den betreffenden Struktogrammen identifizierbar. Auswirkungen von Fehlern auf die Gesamtanlage oder das Gesamtprodukt sind nicht prüfbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von Komponenten einer technischen Anlage anzugeben, das eine zuverlässige und besonders präzise Analyse aller Komponenten der technischen Anlage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß gelost für ein Verfahren zur Verarbeitung von Komponenten einer technischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage, bei dem zugrundeliegende Abhängigkeiten der Komponenten in einem Strukturmodul hinter- legt sind, wobei für eine zu analysierende Komponente anhand der im Strukturmodul hinterlegten Abhängigkeiten die mit dieser Komponente im Wirkzusammenhang stehenden anderen Komponenten identifiziert und ausgegeben werden.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass die Beschreibung einer jeden Anlage auf einer Analyse aller Komponenten anhand mindestens eines diese naher beschreibenden Kriteriums reduziert werden kann. Dabei sollte ein alle Komponenten gemeinsames sowie besonders einfaches und eine große Vielzahl von möglichen Einzelfunktionen abdeckendes Kriterium zur Analyse verwendet werden. Des Weiteren sollte die Komponente bei einer Analyse unverändert verarbeitet werden. Als Kriterium werden dabei den Anlagenprozess, die Anlage und/oder ein Produkt charakterisierende Verknüpfungen oder Abhängigkeiten von Komponenten bestimmt und analysiert. Dazu sind bevorzugt die den Komponenten zugrundeliegenden Abhän- gigkeiten in einem Strukturmodul hinterlegt. Mittels der im Strukturmodul hinterlegten Abhängigkeiten wird das Zusammenwirken aller Komponenten der gesamten Anlage vollständig bestimmt. Als Wirkzusammenhang wird dabei jenes Merkmal der Komponente angesehen, welches die Abhängigkeiten der Kompo- nenten voneinander und somit deren Verarbeitung in der Gesamtanlage beschreibt. Beispielsweise werden als Wirkzusammenhang logische Operationen von Komponenten angesehen. Mit anderen Worten: In diesem Zusammenhang beschreibt der Wirkzusammenhang sämtliche Abhängigkeiten aller Komponenten in der Anlage, das heißt die Wirkung jeder Komponente auf jede andere, insbesondere benachbarte Komponente.

In besonders vorteilhafter Ausführung wird als Abhängigkeit die Verknüpfung von Paaren von Komponenten bestimmt und im Strukturmodul hinterlegt. Bei einer Änderung einer der Komponenten der Anlage ist somit die zur Beschreibung und Analyse der Komponenten erforderliche Kenntnis reduziert auf die Analyse und Verarbeitung von paarweisen Abhängigkeiten der geänderten Komponenten.

Zweckmäßigerweise werden die mit der zu analysierenden Komponente im Wirkzusammenhang stehenden Komponenten chronologisch und/oder in logischer Abfolge ausgegeben. Dazu werden die jeweils mit der zu analysierenden Komponente im Wirkzusammen- hang stehenden Komponenten anhand ihres Einflusses zeitlich und/oder logisch analysiert und entsprechend geordnet. Dabei werden die Komponenten zeitlich und/oder logisch geordnet in Form von Ketten ausgegeben, insbesondere dargestellt.

Vorteilhafterweise wird eine den Wirkzusammenhang zwischen zwei Komponenten repräsentierende Wirkungsrichtung hinterlegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass ausgehend von der zu analysierenden Komponente sämtliche Abhängigkeiten dieser von anderen Komponenten rekursiv und/oder vorausschauend identifiziert und erstellt werden. Dabei erfolgt die Analyse unabhängig von der Art der Komponente. Das heißt als Komponente wird beispielsweise ein Produkt, ein Modul, eine Funktion und/oder ein Signal betrachtet.

Um insbesondere in einem Störungsfall betreffende Auswirkungen zeitlich analysieren zu können, wird eine den Wirkzusam- menhang zwischen zwei Komponenten repräsentierende Reaktionszeit hinterlegt. Hierdurch wird neben der Identifizierung der Reihenfolge der Auswirkungen der Störung auf weitere Komponenten die zeitliche Abfolge, insbesondere der zeitliche Verlauf analysiert und ausgegeben. Dies ermöglicht eine schnelle Bewertung und Erfassung der aktuellen Lage im Störfall, wodurch Reaktionen zur Beseitigung des Störfalls auch in ihren zeitlichen Zusammenhängen analysiert werden können.

Um die Nutzbarkeit des Strukturmodells weiter zu verbessern, wird zweckmäßigerweise der jeweiligen Komponente ein Wichtungsfaktor zugeordnet, der im Strukturmodell hinterlegt ist. Der Wichtungsfaktor der jeweiligen Komponente ist dabei bevorzugt derart gewählt, dass aus diesem eine Priorisierung oder hierarchische Abstufung der betreffenden Komponente eindeutig ableitbar ist. Alternativ kann der Wichtungsfaktor eine Wertigkeit der betreffenden Komponente repräsentieren. Je nach Art und Ausführung wird der Wichtungsfaktor bevorzugt als ein Zahlenwert vorgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Wichtungsfaktor in Form eines funktionalen Zusam- menhangs von Paaren von Komponenten, insbesondere als Kennlinie, vorgegeben werden.

Für die Analyse des der Anlage zugrunde liegenden Prozesses werden zweckmäßigerweise alle Komponenten anhand der ihnen zugrunde liegenden Abhängigkeiten mittels einer Tabelle oder einer Datenbank im Strukturmodell hinterlegt. Dabei wird beispielsweise in der Art einer Zuordnungstabelle eine Liste al- ler Komponenten erzeugt, welche die einzelnen Komponenten in ein Verhältnis zueinander setzt. Je nach Strukturierungsgrad der Anlage werden die Komponenten mittels der Zuordnungstabelle derart analysiert und verarbeitet, dass mittels einfa- eher Zuordnung geprüft wird, ob eine Komponente Bestandteil einer anderen Komponente ist oder nicht ist. Dies stellt die einfachste Form der Zuordnung dar. Mit anderen Worten: Mittels des Strukturmoduls werden jeweils zwei Komponenten zueinander betrachtet, wobei wiederum jede Komponente auf Wir- kungen gegenüber anderen Komponenten betrachtet wird, so dass eine Wirkungskette von miteinander zusammenwirkenden Komponenten erzeugt wird. Mittels derartiger Wirkungsketten ist es für das Bedienpersonal besonders leicht erkennbar, welche weiteren Komponenten, weitere Module oder weitere Produkte in Zusammenhang mit der zu analysierenden Stormeldung stehen.

Auf diese Weise ist eine Signalverfolgung und somit eine Fehlerdiagnose besonders zuverlässig und schnell möglich. Eine verbesserte Form kann darüber hinaus durch Analyse der den betreffenden Wirkzusammenhang von zwei Komponenten reprasen- tierenden Wirkungsrichtung beziehungsweise Reaktionszeit erzielt werden.

Für eine Diagnose des Anlagenzustandes wird zweckmaßigerweise als Komponente ein Storsignal ausgewählt. Je nach Art und Ausfuhrung kann zum Zweck einer Ruckverfolgung auch ein archiviertes oder ein online-erfasstes Signal vorgegeben werden. Hierdurch ist eine schnelle Ermittlung von zu diesem online-erfassten Signal korrelierten anderen Prozesssignalen und somit ggf. eine Ursachenerkennung für die Fehlermeldung besonders schnell und sicher ermittelbar.

Bei einem weiteren Anwendungsfall des Analyseverfahrens wird zweckmaßigerweise für eine Inbetriebnahme der Anlage als Komponente ein Prozesssignal ausgewählt. Anhand des Strukturmo- duls wird dabei für das Prozesssignal mittels der Abhängigkeiten als Wirkungskette eine Kette von auszuführenden Testschritten generiert. Das heißt ausgehend von dem vorgegebenen Prozesssignal wird dem Bedienpersonal eine Anzahl von zum Testen einer Operation oder eines Signals notwendigen technischen Test- oder Verfahrensschritten ausgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann als Komponente ein Hardware und/oder Software-Modul ausgewählt werden. Mit anderen Worten: Zur besseren Übersichtlichkeit bei der Analyse eines Störfalls oder einer Inbetriebnahme werden ausgehend von einem vorgegebenen Signal, Störsignal bzw. Prozesssignal, alle jene Signale, Module und/oder Funktionen, ausgegeben, insbesondere angezeigt, welche das betreffende Signal direkt oder indirekt verarbeitet .

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Komponenten einer tech- nischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage, umfassend eine Datenverarbeitungsanlage mit einem Erfassungsmodul zur Bestimmung aller Komponenten der Anlage, einem Strukturmodul zur Hinterlegung von den Komponenten zugrunde liegenden Abhängigkeiten und einem Analysemodul zur Auswahl einer zu analysierenden Komponente sowie zur Identifizierung von mit der zu analysierenden Komponente im Wirkzusammenhang stehenden anderen Komponente anhand der im Strukturmodell hinterlegten Abhängigkeiten. Ausgehend von der zu analysierenden Komponente kann durch eine derartige Vorrichtung die gesamte Struktur einer beliebigen Anlage oder eines Produkts detailliert erstellt werden, unabhängig davon, ob die Komponente das Produkt selbst, ein Modul und/oder eine Funktion ist .

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine geeignete und besonders einfache auf Zweierbeziehungen basierende Beschreibung des Zusammenhangs, insbesondere des Wirkzusammenhangs zwischen Komponenten, innerhalb kurzer Zeit beliebig vernetzte und struktu- rierte Prozessabläufe und/oder Anlagen hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Funktionsfähigkeit ausgewertet und analysiert werden können. Insbesondere durch die Bildung von Beziehungen zwischen zwei Funktionen oder Komponenten und deren Bewertung ist eine selektive Betrachtung von Kombinationen einer einzelnen Komponente ermöglicht. Eine aufwendige Bewertung von komplexen Struktogrammen ist sicher umgangen. Somit ermöglicht eine derartige Reduzierung auf Zweierbeziehungen von Komponenten eine Daten- und Strukturverdichtung der betreffenden und zu analysierenden Anlage beispielsweise anhand der Generierung von Wirkungsketten, welche für das Bedienpersonal besonders schnell und sicher überschaubar sind. Darüber hinaus kann eine derartige Vorrichtung neben der Prozessanalyse auch zur Prozesssteuerung eingesetzt werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1 ein Funktionsschema mit zur Durchführung eines Analyseverfahrens für eine technische Anlage vorgesehenen Komponenten, FIG 2 bis 7 schematisch verschiedene Ausführungsformen für ein Strukturmodul.

Als technische Anlage ist in der Figur 1 eine Kraftwerksanlage 1 schematisch dargestellt. Die Kraftwerksanlage 1 ist als eine Gas- und Dampfturbinenanlage 2 ausgebildet. Die Gas- und Dampfturbinenanlage 2 umfasst eine Gasturbine 4 und einen dieser rauchgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger 6, dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf 8 einer Dampfturbine 10 geschaltet sind.

Von (nicht dargestellten) Sensoren erfasste Messwerte MW so- wie von (nicht dargestellten) Meldeelementen abgegebene Meldesignale MS werden einem Automatisierungssystem 12 zugeführt. Mittels des Automatisierungssystems 12 werden die Messwerte MW und die Meldesignale MS verarbeitet. Gegebenenfalls werden Steuersignale SI an Komponenten der Gas- und Dampfturbinenanlage 2 abgegeben. Durch die innerhalb des Automatisierungssystems 12 ablaufenden Prozesse wird die Gas- und Dampfturbinenanlage 2 automatisch gesteuert und über- wacht. Seiner Struktur nach sind der Anlagenprozess der Gas- und Dampfturbinenanlage 2 sowie der Auto atisierungsprozess des Automatisierungssystems 12 in eine Anzahl von Komponenten Kl bis Kn unterteilt.

Als Komponenten Kl bis Kn werden dabei sowohl Software- als Hardwarekomponenten, insbesondere Produkte, bezeichnet. Beispielsweise kann eine Komponente Kl bis Kn ein Produkt Pa bis Pz, ein Modul Ma bis Mz, eine Funktion Fa bis Fz und/oder ein Signal Sa bis Sz repräsentieren. Je nach Art und Aufbau der als Komponente Kl definierten Gas- und Dampfturbinenanlage 2 umfasst diese zum Beispiel bei einem Softwareprodukt in der Art ^"einer Subroutine eines Computerprogramms eine Anzahl von Modulen Ma bis Mz mit zugehörigen in technischen Verfahrens- schritten ablaufenden Funktionen Fa bis Fz, welche wiederum ggf. Signale Sa bis Sz verarbeiten, welche als fortlaufende Komponenten K2 bis Kn bestimmt und verarbeitet werden kann.

Beispielsweise umfasst die Komponente Kl die Gas- und Dampf- turbinenanlage 2 als Produkt Pa die Module Ma, Mb, Mc und Md, das heißt die Gasturbine 4 (= Modul Ma) , den Abhitzedampferzeuger 6 (= Modul Mb) , den Wasser-Dampf-Kreislauf 8 (= Modul Mc) und die Dampfturbine 10 (= Modul Md) . Des Weiteren können die einzelnen Module Ma, Mb, Mc und Md als weitere Komponen- ten Kn wiederum Funktionen Fa, Fb, Fc, Fd bis Fz umfassen.

Beispielsweise umfasst das Modul Ma, das heißt die Gasturbine 4, als Funktion Fa: "Notabschaltung der Pumpe". Diese Funktion Fa "Notabschaltung der Pumpe" ist durch eine Kombination von Verfahrensschritten, welche als Signal Sa bis Sz Steuersignale SI generieren, wie- folgt beschrieben:

"Energiezufuhr der Pumpe abschalten" (Signal Sa) , "Zu- und Ableitungen der Pumpe absperren" (Signal Sb) und "Reservepumpe aktivieren" (Signal Sc) .

Somit ergibt sich für die Komponente Kl - die Gas- und Dampfturbinenanlage 2 - als Produkt Pa, eine Anzahl von Modulen Ma bis Mz, die wiederum eine Anzahl von Funktionen Fa bis Fz, die wiederum eine Anzahl von Signalen Sa bis Sz umfassen. Beispielsweise wird bei der als Komponente K2 und Produkt Pb definierten alternativen Gas- und Dampfturbinenanlage 2 lediglich eine Gasturbine 4 als Modul Ma verarbeitet. Je nach Funktion der betreffenden Gas- und Dampfturbinenanlage 2 werden die Komponenten Kl bis Kn entsprechend kombiniert und strukturiert .

Für eine Analyse der Struktur des Anlagenprozesses der Gas- und Dampfturbinenanlage 2 sowie des Automatisierungsprozesses der Automatisierungssystem 12 ist ein Strukturmodul 14 vorgesehen, in welchem die den Komponenten Kl bis Kn zugrunde liegenden Abhängigkeiten als Information I hinterlegt sind. Mittels des Strukturmoduls 14 sind die Komponenten Kl bis Kn anhand einer alle Komponenten Kl bis Kn, das heißt alle Produkte Pa bis Pz, alle Module Ma bis Mz und alle Funktionen Fa bis Fz, umfassenden Liste mittels der ihnen zugrunde liegenden Korrelationen oder Abhängigkeiten zueinander formiert. Mit anderen Worten: Die Abhängigkeiten aller Komponenten Kl bis Kn werden beispielsweise mittels einer Tabelle bestimmt und zugeordnet. Alternativ kann anstelle einer Tabelle eine Datenbank verwendet werden.

Je nach Art und Aufbau des Strukturmoduls 14 werden die die Komponenten Kl bis Kn repräsentierenden Produkte Pa bis Pz, Module Ma bis Mz, Funktionen Fa bis Fz und/oder Signale Sa bis Sz chronologisch oder hierarchisch bestimmt und hinterlegt. Alternativ kann je Komponente Kl bis Kn ein zugehöriges Strukturmodul 14 vorgesehen sein. Beispielsweise sind in ei- nem Strukturmodul 14 nur Produkte Pa bis Pz und deren Abhängigkeiten hinterlegt.

Für eine Analyse einer Art der Gas- und Dampfturbinenanlage 2 wird als zu analysierende Komponente Kl das Produkt Pa ausge- wählt. Dazu ist ein Analysemodul 16 vorgesehen, welches anhand von in dem Strukturmodul 14 hinterlegten Informationen I die mit dieser Komponente Kl im Wirkzusammenhang stehenden anderen Komponenten K2 bis Kn identifiziert und ausgibt. Je nach Art und Ausführung des Analysemoduls 16 kann dabei das Analyseverfahren rekursiv oder vorausschauend ausgeführt werden. Das heißt mittels des Analysemoduls 16 werden ausgehend von der zu analysierenden Komponente Kl die im Prozessablauf oder Automatisierungsprozess nachfolgenden Kombinationen oder Abhängigkeiten mit anderen Komponenten K2 bis Kn identifiziert und analysiert. Somit eignet sich das Analyseverfahren für eine beliebige Analyse von einem x-beliebigen Punkt oder Merkmal ausgehend, das heißt von einem x-beliebigen Produkt

Pa bis Pz, Modul Ma bis Mz oder Funktion Fa bis Fz ausgehend.

Die Figur 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform für das Strukturmodul 14 in Form einer Tabelle. Dabei werden alle Komponenten Kl bis Kn der technischen Anlage 1 beispielsweise in Form einer Liste erfasst. Die Komponenten Kl bis Kn bilden dann sowohl die Zeilen als auch die Spalten einer Matrix 18. In die Matrix 18 werden die Abhängigkeiten der einzelnen Komponenten Kl bis Kn zueinander geordnet. Beispielsweise ist dies gekennzeichnet durch die Großbuchstaben X und N. Komponenten Kl bis Kn, welche von einander abhängig sind, werden durch X gekennzeichnet. Komponenten Kl bis Kn, welche nicht miteinander verknüpft werden dürfen, werden durch den Großbuchstaben N gekennzeichnet. Mittels des Strukturmoduls 14 wird somit anhand von einfachen Zweierbeziehungen der gesamte Anlagenprozess beziehungsweise der gesamte Automatisierungsprozess analysiert und strukturiert. Die einfachste Form ist dabei die Tabellenform. Alternativ kann die Beziehung zweier Komponenten Kl bis Kn auch mittels eines Funktionsdiagramms oder einer anderen Darstellungsform für eine Kombinationsstruktur beschrieben und erfasst werden.

Bei der Analyse der Gas- und Dampfturbinenanlage 2 werden mittels des Analysemoduls 16 die im Strukturmodul 14 als In- formationen I hinterlegten Abhängigkeiten der Komponenten Kl bis Kn analysiert. Dazu wird ausgehend von einer zu analysierenden Komponente Kl bis Kn, zum Beispiel von der Komponente K7, chronologisch und/oder in logischer Abfolge die mit dieser Komponente K7 in Wirkzusammenhang stehenden weiteren Komponenten Kl und K4 beziehungsweise K8, K13 und K15 bestimmt. Die zu analysierende Komponente K7 wird als Basis- Komponente einer ersten Ebene El definiert. Die weiteren mittels des Strukturmoduls 14 ermittelten abhängigen Komponenten Kl, K4, K8, K13 und K15 werden einer weiteren zweiten Ebene E2 zugeordnet . Die der zweiten Ebene E2 zugeordneten Komponenten Kl, K4, K8, K13 und K15 werden anschließend wiederum auf Abhängigkeiten von weiteren Komponenten Kl bis Kn untersucht. Dabei identifizierte und von den Komponenten Kl, K4 , K8, K13 und K15 der Ebene E 2 abhängigen weiteren Komponenten Kl und K4 werden einer weiteren Ebene E3 zugeordnet. Dieser Algorithmus wird mittels des Analysemoduls 16 solange ausge- führt, bis keine Abhängigkeiten von Komponenten Kl bis Kn identifiziert werden. Eine derartige Bildung von Ebenen El bis En beschreibt somit die Verästelung oder Verschachtelung der Abhängigkeiten von Komponenten Kl bis Kn in der Art einer Baumstruktur. Die Summe aller Basismerkmale der Ebene El re- präsentiert dabei die gesamte Anlagenstruktur beziehungsweise die gesamte Automatisierungsstruktur ausgehend von der zu analysierenden Komponente K7 in Form von Zweigen oder Wirkungsketten Wn. Ein derartiger Zweig oder eine derartige Wirkungskette Wn ist beispielsweise in der Figur 3 dargestellt.

Die Figur 3 zeigt die Wirkungsketten Wn für die mit der zu analysierenden Komponente K7 im Wirkzusammenhang stehenden Komponenten Kl, K4, K8, K13 und K15. Je nach Art und Ausführung des Analysemoduls 16 werden diese Wirkungskette Wn chro- nologisch, das heißt zeitlich geordnet, und/oder in logischer Abfolge bestimmt und ausgegeben. Ein Unterzweig repräsentiert eine Teilstruktur der Anlage 1 oder des Automatisierungsprozesses in Form von Teilketten.

Alternativ kann je nach Vorgabe die jeweilige Wirkungskette Wn gemäß Figur 3 vorausschauend und/oder rückschauend ausgegeben werden. Dazu wird mittels des Analysemoduls 16 eine als Information I im Strukturmodul 14 hinterlegte, den Wirkzusammenhang zwischen zwei Komponenten Kl bis Kn repräsentierende Wirkungsrichtung bestimmt und analysiert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zusätzlich zur Analyse der Wirkungsrichtung der Wirkzusammenhänge von mehreren Komponenten Kl bis Kn eine den Wirkzusammenhang zwischen Komponenten Kl bis Kn repräsentierende Reaktionszeit bestimmt und analysiert werden.

Eine derartige Generierung und Ausgabe von Wirkungsketten Wn für den Anlagenprozess beziehungsweise den Automatisierungs- prozess ermöglicht beispielsweise bei einer Inbetriebnahme der Gas- und Dampfturbinenanlage 2 eine besonders einfache und das Bedienpersonal unterstützende Testroutine. Zur besse- ren Übersichtlichkeit werden ausgehend von der vorgegebenen Komponente K7, alle jene Module Ma bis Mz und Funktionen Fa bis Fz als Komponenten Kl bis Kn verarbeitet und ausgegeben, die direkt oder indirekt die Komponente K7 verarbeiten.

Bei einem weiteren Anwendungsfall kann anhand des Vergleiches von Wirkungsketten Wn eine Änderung im Anlagenprozess beziehungsweise im Automatisierungsprozess identifiziert werden. Ein Beispiel dafür ist in der Figur 4 anhand der Erweiterung der Komponente K10, das heißt der Erweiterung der Funktion Fj um weitere Abhängigkeiten von dem Modul Mb und den Funktionen Fg, Fh und Fi, beschrieben (mittels fettgedruckter Buchstaben X gekennzeichnet) .

In der Figur 5 sind die aus der Funktionserweiterung resul- tierende Änderungen der Anlagenstruktur dargestellt. Die

Figur 5 zeigt dabei die anhand des Analysemoduls 16 mittels des Strukturmoduls 14 generierten Wirkungskette Wn, wobei sowohl die vor der Änderung der Funktion Fj generierten Wirkungsketten W als auch die nach der Änderung der Funktion Fj generierten Wirkungsketten W'n dargestellt sind. Dabei wurden die als neu ermittelten Wirkungsketten W'n mittels des Analysemoduls 16 anhand eines Vergleichs von bisherigen und aktuellen Wirkungsketten Wn vor und nach der Änderung identifiziert .

Anstelle der Verwendung von Wirkungsketten Wn und eines Vergleichs dieser kann die Abhängigkeit der Komponenten Kl bis Kn voneinander mittels eines Wichtungsfaktors G beschrieben werden. Beispielhaft ist in der Figur 6 für die jeweilige Komponente Kl bis Kn ein Wichtungsfaktor G in Form einer Priorität von.1 bis 5 als Information I im Strukturmodul 14 hinterlegt.

Die Figur 7 zeigt eine mittels des Analysemoduls 16 ausgeführte Analyse der Wichtungsfaktoren G ausgehend von der Funktion Fj . Dabei wird anhand der im Strukturmodul 14 hin- terlegten Wichtungsfaktoren G für die eine einzelne Wirkungskette Wn bildenden Komponenten Kl bis Kn ein Mittelwert gebildet. Der Wert der dabei für die betreffende Wirkungskette Wn ermittelt wird, repräsentiert den Grad der Korrelation der betreffenden Komponenten Kl bis Kn einer einzelnen Wirkungskette Wn. Ein besonders geringer Mittelwert von 1,5 für die Wichtungsfaktoren G der betreffenden Wirkungskette W6 stellt dabei einen besonders hohen Grad der Korrelation der betreffenden Komponenten Kl bis Kn dar.

Das hier beschriebene Analyseverfahren kann darüber hinaus auch zur Prozesssteuerung verwendet werden. Dabei werden beispielsweise anhand einfacher Beschreibungen von Beziehungen von verschiedenen Komponenten Kl bis Kn der Gas- und Dampfturbinenanlage 2 chronologisch ablaufende Verfahrensschritte nachgebildet: „Pumpe A einschalten", "Druck A steigt", "Entnahmeventil B öffnen", "Druck A fällt". Bei einer Analyse eines Störfalls wird dann mittels des Analysemoduls 16 anhand des Strukturmoduls 14 als Komponente Kl bis Kn das Meldesignal MS "Ein Rohr ist undicht" identifiziert und analysiert.

Anhand der mittels des Strukturmoduls 14 generierten Wirkungsketten Wn werden die Auswirkungen des Störfalles vor dem Eintreten der eigentlichen vom Anlagenprozess erfassten nachfolgenden Meldungen identifiziert, wodurch entsprechende Steuersignale SI generiert werden können. Beispielsweise wird mittels des Strukturmoduls 14 erfasst, dass der Druck sinkt. Anhand der Analyse der Abhängigkeiten mittels des Strukturmoduls 14 wird daraufhin als eine mögliche Reaktion zur Beseitigung des Störfalles automatisch vor Erfassung des eigentlichen Meldesignals MS „Druck sinkt" die Reservepumpe eingeschaltet. Alternativ kann eine Entnahme verringert werden. Je nach Art und Ausführung des Strukturmoduls 14 wird bei im Strukturmodul 14 hinterlegten zusätzlichen Informationen I, wie zum Beispiel hinterlegten Reaktionszeiten oder hinterlegten Betriebswerten, der Betrieb der Anlage unter Einwirkung der identifizierten Störung anhand der Generierung von Wirkungsketten prognostiziert und beschrieben. Somit ist das hier beschriebene Analyseverfahren nicht nur für die Prozesssteuerung, sondern vielmehr auch für eine Prozessanalyse, Simulation oder Prognose einer technischen Anlage einsetzbar .

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verarbeitung von Komponenten (Kl bis Kn) einer technischen Anlage (1), insbesondere einer Kraftwerksan- läge, bei dem zugrundeliegende Abhängigkeiten der Komponenten (Kl bis Kn) in einem Strukturmodul 14 hinterlegt sind, wobei für eine zu analysierende Komponente (K7, Kl bis Kn) anhand der im Strukturmodul (14) hinterlegten Abhängigkeiten die mit dieser Komponente (K7, Kl bis Kn) im Wirkzusammenhang ste- henden anderen Komponenten (Kl bis Kn) identifiziert und ausgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mit der zu analysierenden Komponente (Kl bis Kn) im Wirkzusammenhang stehenden Komponenten (Kl bis Kn) chronologisch und/oder in logi- scher Abfolge ausgegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem eine den Wirkzusammenhang zwischen zwei Komponenten (Kl bis Kn) repräsentierende Wirkungsrichtung im Strukturmodul (14) hinterlegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine den Wirkzusammenhang zwischen zwei Komponenten (Kl bis Kn) repräsentierende Reaktionszeit im Strukturmodul (14) hinterlegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der jeweiligen Komponenten (Kl bis Kn) ein Wichtungsfaktor (G) zugeordnet wird, der im Strukturmodul (14) hinterlegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem alle Komponenten (Kl bis Kn) anhand der ihnen zugrundeliegenden Abhängigkeiten mittels einer Tabelle oder einer Datenbank im Strukturmodul (14) hinterlegt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem als Komponente (Kl bis Kn) ein Störsignal (Sa bis Sz) ausgewählt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem als Komponente (Kl bis Kn) ein Prozesssignal (Sa bis Sz) ausgewählt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem als Komponente (Kl bis Kn) ein Hardware- oder Software-Modul (Ma bis Mz) ausgewählt wird.

10. Vorrichtung zur Verarbeitung von Komponenten (Kl bis Kn) einer technischen Anlage (1), insbesondere einer Kraftwerksanlage, umfassend eine Datenverarbeitungsanlage (12) mit einem Strukturmodul (14) zur Hinterlegung von den Komponenten (Kl bis Kn) zugrundeliegenden Abhängigkeiten und einem Analy- semodul (16) zur Auswahl einer zu analysierenden Komponente (Kl bis Kn) sowie zur Identifizierung von mit der zu analysierenden Komponente (Kl bis Kn) im Wirkzusammenhang stehenden anderen Komponenten (Kl bis Kn) anhand der im Strukturmodul (14) hinterlegten Abhängigkeiten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei dem ein Erfassungsmodul (18) zur Bestimmung aller Komponenten der Anlage vorgesehen ist.