WO2013037987A1 - Identifikation wiederverwendbarer mechatronischer komponenten in der fabrikautomation - Google Patents

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WO2013037987A1
WO2013037987A1 PCT/EP2012/068183 EP2012068183W WO2013037987A1 WO 2013037987 A1 WO2013037987 A1 WO 2013037987A1 EP 2012068183 W EP2012068183 W EP 2012068183W WO 2013037987 A1 WO2013037987 A1 WO 2013037987A1
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plant
data
component
components
analysis
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PCT/EP2012/068183
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English (en)
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Inventor
Matthias Foehr
Lorenz Hundt
Arndt LÜDER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling

Definitions

  • the present invention relates to a computer-aided method for the identification of reusable mechatronic system components, based on a digital function-oriented hierarchical system model and an engineering system suitable for carrying out the method.
  • Mechatronics deals interdisciplinary with the interaction of mechanical, electronic and information technology units in mechatronic systems. In mechatronics, mechanics, electronics and computer science
  • Mechatronic systems have the function of solving a given technical problem with sensors, processors, actuators and elements of mechanics, electronics and computer science. Mechatronic systems solve the given problem by linking mechatronic units in a suitable way.
  • the mechatronic unit generally refers to the individual components of a mechatronic system.
  • a gripper arm or a conveyor belt can be, for example, mechatronic units.
  • Mechatronic systems that solve complex Problemstellun ⁇ gen can consist of a large number of individual mechatronic units. Not infrequently, a mechatronic system consists of several thousand mechatronic units.
  • the aim here is to simplify the engineering by interconnecting as large as possible, manually identified and pre-defined reusable objects.
  • This approach is based on the assumption that large, flexib ⁇ le, reusable components can be defined in terms of mechatronic objects.
  • 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, which means that the individual wishes of the customers can only be dealt with to a limited extent.
  • a computerimple ⁇ mentierts system for creating applications for building automation is disclosed based on predefined, comparable switchable standard objects.
  • the object is achieved through a computerized procedural ⁇ ren for identifying reusable mechatronic system components, based on a digital hierarchical see plant model, said method comprising the following
  • Steps includes:
  • Interfaces of the plant component in an internal structure ⁇ hierarchy of the plant component constituted by: Adjustebe- ne, signal level, control level, level of other data where ⁇ based on the automatic classification by analysis of the plant component with respect to internal and external physical and logical interfaces and connections on the Parameterization and the information structure of the plant component, where the analysis takes place in the following order: 1. Analysis of the device data and device interfaces
  • mechatronic (reusable) units whereby these units are instantiated from a library and then integrated.
  • mechatronic units can in turn be constructed from further mechatronic units.
  • 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 an installation component thus provides itself with a the reusable component and further, a gripping arm may also contain reusable subcomponents.
  • the analysis of the components is not arbitrary, but follows a logical order. This order is due to the fact that changes in the device data automatically result in changes in the signal, control and other data.
  • a new motor for example, automatically requires new signals to control the motor, which in turn cause a change in control (of the signals), which in turn affect the other data (new motor data sheet, etc.).
  • the sequence of analyzed data results.
  • devices also include other components if they are subordinate to the currently considered component.
  • Kings ⁇ nen child components are considered to be a unit and need not be further ausdetailliert (abstraction by black-box thinking).
  • an analysis of the connections between the individual electrical, hydraulic and pneumatic interfaces takes place.
  • 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.
  • a further advantageous embodiment of the invention lies in the fact that the hierarchical plant model comprises the following levels:
  • 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 Ebe ⁇ nenmodells the process of identifying the reusable system components expires. Each component is examined individually and the corresponding associated level is stored as a parameter.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the parameterization of the system component is derived from ei ⁇ nem existing digital system model. This parameterization can be performed efficiently and completely automatically if the reusable component is derived from an already existing digital model. So the function of a plant component, their technology and their "functional complexity" is often ⁇ times already stored in the form of a semantics for example.
  • data graftormat to deliver the configuration data may be used, among other suitable data formats (eg AutomationML).
  • 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 plant component to be examined, it can directly and au ⁇ tomatically classified into an existing plant model ⁇ to.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that a variant-determining discrimination ⁇ features (variant driver) automatic ⁇ table identifies for the facility component and with respect to the other Eigenschaf- the variant th be set, wherein the reference sequence is created according to the following relation hierarchy :
  • Variant drivers are properties of the component that the user selects or automatically identifies the system and, depending on the choice, is reflected in a variant version. Variant drivers result in the selection of special alternative values for a specific variant of the plant component.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the method is performed by an engineering system for the design of technical facilities.
  • 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.
  • 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,
  • c) means for automatically setting the plane type of the plant component based on the parameter and a predetermined level classification model and a specified differently surrounded rules
  • d) means for the automatic classification of all features and interfaces of the system component in an internal structure hierarchy of the plant component, constituted by: Gerä ⁇ teebene, 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 is performed based on the parameter and the information structure of the plant component which analysis takes place in the following (2004)nfol ⁇ ge:
  • the engineering system can be a commercially available computer (eg PC or workstation) with appropriate software with modeling tools (eg UML work environment) for carrying out the method.
  • software with modeling tools eg UML work environment
  • a suitably equipped industrial PC with communications ⁇ infrastructure eg Internet or connection to component databases
  • the means for carrying out the method are typically implemented as software components (programs Pro ⁇ ).
  • programs Pro ⁇ For comparisons and assignments, for example, means of artificial intelligence (eg decision tables) can be used.
  • An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained below.
  • FIG 3 is an exemplary flow diagram for ID Case ⁇ on plant components, an exemplary information model for mechatronic equipment units, an exemplary flow diagram for a com- component analysis, an exemplary flow diagram for boulderbil ⁇ dung, an exemplary flow diagram for performing the method, an exemplary implementation of the method on a facultyanläge, an exemplary functional structure of the facultyanläge, a exemplary parameterization and classification of a module of the sample system, an example information analysis of Aussor ⁇ formatter components, an exemplary variant driver table the off ⁇ grader components, an exemplary information analysis of the conveyor ⁇ bands components, an exemplary variant driver Table of För ⁇ derb software components , an exemplary result for a variant formation, and FIG 22 is an exemplary reusability recommendation for an investment component in the form of a message box ⁇ .
  • 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.
  • FIG. 1 shows an exemplary device ES (engineering system) for carrying out the method according to the invention.
  • the process is carried software (C, C ++, Java etc.) reali ⁇ Siert and can by a computer program product, which on a program-controlled device C (workstation, PC, etc.) causes the carrying out the process are brought to exporting ⁇ tion ,
  • 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 do so Perform procedure.
  • a computer-readable medium eg floppy disk, CD, smart media card, USB stick
  • 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 plant components) or . models and a processing unit C.
  • Ver ⁇ processing unit C may be a commercially available computer (eg laptop, PC) as well as a networked client-server computer system correspond (more centralized servers and several client PCs, for example) with multiple user accounts.
  • the method is in principle also implemented by distributed computer architectures (cluster, cloud computing) or web-based. sierbar.
  • suitable communication means eg Internet, LAN, WLAN
  • the engineering system ES can be connected to further remote units (eg component database).
  • the method can thus any conventional engineering system ES for creating a plant layout Runaway ⁇ leads and used.
  • the method according to the invention is based on a digital plant model.
  • the digital system model is an infor ⁇ mations arrangementation of the plant that represents the electrics, mechanics and logic of the system.
  • Plant models can be created by engineering systems (eg CAD systems such as AutoCAD).
  • CAD CAD systems
  • UML Unified Modeling Language
  • UML Unified Modeling Language
  • the representation of the plant model in XML formats is also possible.
  • 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
  • the classification of the plant is function-oriented. It is checked in several iterations, on which level the currently considered component lies. In addition, the corresponding component is parameterized.
  • the plant level model used has six levels, but it also applies to plant models with a different number of levels.
  • FIG. 2 shows an example plant level model.
  • Ba ⁇ sis this level model of the process takes place to identify system components.
  • each component is individually examined and stored according to the corresponding layer as parame ter ⁇ .
  • These parameters can, if the reusable component is derived from an existing digita ⁇ len model already exist.
  • the function of a component its technology so ⁇ as their "functional complexity" often already in the form of a semantics stored.
  • An example of this can the As ⁇ ten Cardformat AutomationML or XML call.
  • Function groups and function groups are characterized by the execution of a single Grundfunkti ⁇ on.
  • Basic functions are to be understood as basic transport and tool functions (joining, separating, etc.).
  • Function groups differ from sub-function groups in how often the primitive 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. It consists of several tensioners and provides the system with the functions "clamping in.” However, to perform this basic function, the "clamping" function is executed several times by each individual tensioner. Thus, the individual tensioners each result as a sub-functional group, while the clamping table results as a functional group.
  • main groups differ from sub-function groups in how often the primitive 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. It consists of several tensioners and provides the system with the functions "clamping in.” However, to perform this basic function, the "clamping" function is executed several times by each individual tensioner. Thus, the individual tensioners each result as a sub-functional group, while the clamping table results as a functional group.
  • 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 two of them require the basic function "Part hold / tension", once the basic function “merge parts” (transport) and once the basic function "welding".
  • the level of the cells is the plant / ribbon level.
  • units of all levels are used to integrate several complex assemblies (which were manufactured in cells) to the overall product.
  • FIG. 3 shows an example of a flow chart for identifying plant components. Based on the rules presented above and the parameterization of the individual system components, it is now possible to carry out the method / system for identifying the mechatronic and potentially reusable components ,
  • the system checks for each component which values of the parameters are set. Thus, it is possible to hand the above rules and regulations of each component automatically assign an Klas ⁇ fication. Is at parameter "Type of unit” If the type "mechatronic" is not stored, the component is automatically identified as “mechanical component / module, device / component”. For as “mechatronics" typed components and the other four parameters are additionally evaluated and a corresponding classification is automatic ⁇ table determined by a software program (for example, via decision tables or spreadsheets).
  • FIG. 4 shows an exemplary information model for mechatronic system units, which is used in particular in component analysis and variant formation.
  • the information model represents references to all data relevant to a mechatronic unit, e.g. topological data, control-technical data, function-describing data, etc.
  • Steps to compare components compare of similarities and differences
  • variant formation In this case is considered individually depending ⁇ de plant component. All necessary data in a data structure according to FIG. 4 are recorded. The analyzed data are collected and recorded in a machine-readable component description / information model (eg UML, XML, proprietary).
  • a machine-readable component description / information model eg UML, XML, proprietary.
  • FIG. 5 shows an example flow chart for a component analysis.
  • the analysis of the components is not arbitrary, but follows a logical order. This results as follows:
  • devices also include other components if they are subordinate to the currently considered component.
  • subordinate components per ⁇ but considered as a unit and not ausdetailliert (black-box thinking).
  • 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.
  • 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 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:
  • Costs can be determined directly for purchased parts or via a cost estimate for production according to the CAD data.
  • FIG. 6 shows an example flow chart for variant formation. Variants are now identified on the basis of the previously performed component analysis. This is a comparison of the similarities and differences with the
  • Component descriptions of existing components (created for reuse) (hereinafter referred to as library elements) necessary.
  • the system compares this automatically the individual analyzed components 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 be only the variant of an existing Bib ⁇ liothekselements when the function of both elements coincide. 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.
  • the system automatically checks whether the technology for executing this function (eg: "transport”) is the same for both components differ, so it is up to the component developer to decide whether this technology is a variant of the existing library element (marked by the function) to treat or whether the component as a variant of a want to create new whether ⁇ jektes (characterized by function and technology) be ⁇
  • This decision is strongly 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 can the inventive system / Verf completely automated in this case.
  • the system / process can automatically identify and define valid variants from the existing component set or library.
  • three different types of elements can be identified:
  • Each element can be classified accordingly.
  • An automatic classification is possible, may change the classification of the elements with new ⁇ s variants.
  • a device "motor" was previously included in every variant of the library component and thus classified as a standard element, but in a newly added variant this motor is not included at all and would automatically no longer be a standard element by the system but are also classified as an optional element, which also makes it clear in which elements the variants actually differ and which elements they all have in common.
  • Variant drivers are properties of the component that the user selects and, depending on the choice, are reflected in a corresponding variant execution. This is, for example, a car door. Color, audio system of the vehicle, type of air conditioner, etc. can be selected. These variable drivers lead to a very 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 of the number of variant drivers due to their hierarchization according to the logical order described above and thus to a clear definition of rather variant driver is to use.
  • the variant drivers are listed as shown in Table 1.
  • Table 1 Table for the collection of variant drivers
  • 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 versus the normal creation of those components without reuse.
  • the straight line resulting from the investment costs and savings can erode along with a line for the Engineeringskos ⁇ th without multiple use in a chart. 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 basic prob ⁇ lem in the economic consideration is that the number of future applications can not be predicted with absolute certainty.
  • Weighting factor for the number of applications a
  • mohne_WV Cost factor for a unit without reuse mmit_WV Cost factor for a unit with reuse f, cost factor for creating an object of type T t within a reusable unit
  • This formula for calculating the reuse potential should be considered as an example. It was specified based on the considerations below executed and can always be replaced by another scientifically sound Be ⁇ accounting rules.
  • 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.
  • the factors a, b and c can be determined / estimated according to the following rules.
  • 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. Will be examined at the end of a project which of the created components may be reused, so you will 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.
  • the cost curve with reuse can also be described by a simple straight line equation: y with WV ⁇ m with _ WV 'X n with WV
  • the number of reuses x is the number of reuses through which a profit can be made, x thus results from the number of current and future applications (can in completed projects with a new reusable compo ⁇ nent no profit is made).
  • the factors b and c are to be selected analogously to the above statements.
  • x b ⁇ n ⁇ ktueU + c ⁇ n future •
  • the intersection of the straight line with the ordinate corresponds to the investment costs.
  • the cost factor f i is dependent on the object type T i .
  • FIG. 7 shows an exemplary flow chart for carrying out the computer-aided method for identifying reusable mechatronic plant components based on a digital function-oriented hierarchical plant model.
  • the method may for example be an object-oriented programming language such as C ++ or Java implemen ⁇ advantage and on commercially available computers (such as PC, industrial PC or workstation) to be executed.
  • the method comprises the following steps:
  • step S6 to review the Appendices ⁇ gene component in terms of their potential for re-usability can be made based on a specified gleichfunkti ⁇ on.
  • FIGS. 8-14 show an example implementation of the method in an example installation.
  • FIG. 8 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 light barriers at the inputs and outputs of the modules, these can communicate with each other without the need to exchange information
  • 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 be ⁇ . In this special case, the plants and plant level are identical.
  • (Item 1) can be subdivided into the provision of workpieces from the magazine at the magazine output and the conversion of the workpieces from the magazine output onto the conveyor belt of the second module.
  • the separation of workpieces made of metal and plastic is realized by first of all
  • FIG. 15 shows an exemplary functional structuring of the system.
  • This structure can be automatically identified by the illustrated method.
  • the mechatronic units from FIG. 14 are each parameterized. Each unit is assigned its function, function type and technology used.
  • the hierarchy information and the type of the unit automatically from the plant structure and out of the base object type (for example, reference to the Biblio ⁇ thekskomponente from which the unit was instantiated) he ⁇ averages.
  • an algorithm is executed for each WEL rather mechatronic unit (ME) which performs CLASSIFICA ⁇ approximate calculation
  • the calculation of the classification in each ME can be considered as
  • the eBlock (exemplary implementation of the method according to the invention) serves only to trigger this script calculation for all components within the plant structure.
  • FIG. 17 gives an overview of the analyzed information of the two rejecter components.
  • the data of the devices and signal level are each provided ⁇ , done in the right part 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.
  • Figure 18 shows an example variant driver table of the rejector components.
  • FIG. 19 shows an exemplary information analysis of the conveyor belt components
  • Figure 20 shows an exemplary variant driver table of the conveyor belt components.
  • the process of variant formation can also be automated. For example, by an algorithm which searches the variants according to the procedure described in Figure 6 the entire plant tree. For this, a list of all identi ⁇ fied component is first 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.). In the case that through the system potential variants detected, the ⁇ se appear at the end of script execution eg via message box (exemplary implementation of erfindugnsdorfen process) or in another presentation.
  • message box exemplary implementation of erfindugnsdorfen process
  • the result of a variant formation in the form of an exemplary message box after script execution is too see.
  • the variant drivers are also output. Depending on the parameterization, this is optionally done by an operator.
  • the formula is reacted to calculate the reuse ⁇ potentials such as 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.
  • FIG. 22 shows the output using the example of the conveyor belt component in the form of a message box.

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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.

Description

Beschreibung
Identifikation wiederverwendbarer mechatronischer Komponenten in der Fabrikautomation
Die vorliegende Erfindung betrifft ein computergestütztes Verfahren zur Identifikation von wiederverwendbaren mechatro- nischen Anlagenkomponenten, basierend auf einem digitalen funktionsorientierten hierarchischen Anlagenmodell und ein Engineeringsystem geeignet zur Durchführung des Verfahrens.
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 bereit¬ gehalten, die für die Schaffung einer individuellen Ausprägung des Systems nach spezifischen Regeln kombiniert werden können .
Die projektübergreifende Wiederverwendung von Engineeringda¬ ten 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 ein- zelnen Stellen individuelle Teillösungen erwarten und andererseits in der Regel einzelne identische Teillösungen ande¬ rer Projekte schwer herauslösbar sind und daher oft nicht au¬ tomatisch 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.
Ein Lösungsansatz liegt in der Identifikation und Verwendung sogenannter „Mechatronischer Objekte". 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, Akto- rik und Elementen der Mechanik, Elektronik und Informatik eine gegebene technische Problemstellung zu lösen. Mechatroni- sehe Systeme lösen die gegebene Problemstellung indem sie Me- chatronikeinheiten in geeigneter Weise verknüpfen. Als Me- chatronikeinheit werden im Allgemeinen die einzelnen Bestandteile eines mechatronischen Systems bezeichnet. Ein Greifarm oder ein Förderband können zum Beispiel Mechatronikeinheiten sein. Mechatronische Systeme, welche komplexe Problemstellun¬ gen 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.
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 Modellie¬ rung aus den einzelnen mechatronischen Objekten entstehen. Diesem Ansatz liegt die Annahme zugrunde, dass große, flexib¬ le, 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. In der US Patentschrift US 6,119,125 ist ein computerimple¬ mentiertes System zur Erstellung von Applikationen für die Gebäudeautomatisierung basierend auf vordefinierten, ver- schaltbaren Standardobjekten offenbart.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein automatisierba¬ res Verfahren zur Identifikation von effizient einsetzbaren wiederverwendbaren mechatronischen Anlagenkomponenten bereitzustellen um die oben genannten Einschränkungen bei der Nut- zung mechatronischer Objekte zu überwinden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein computergestütztes Verfah¬ ren zur Identifikation von wiederverwendbaren mechatronischen Anlagenkomponenten, basierend auf einem digitalen hierarchi- sehen 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 Kommunikationsschnittstel- len;
b) automatisches Parametrieren der Anlagenkomponente hinsichtlich Funktion, genutzter Technologie, Funktionstyp, Hierarchieinformationen und Gewerketyp basierend auf einer semantischen Analyse der Informationsstruktur der Anlagenkom- ponente und/oder einzelner Typen der Informationsstruktur und/oder einzelner Informationsstrukturen hierarchisch untergeordneten Komponenten;
c) automatisches Festlegen des Ebenentyps der Anlagen¬ komponente basierend auf der Parametrierung und einem vorge- gebenen Ebenenklassifizierungsmodell und einem vorgegebenen Regelwerk;
d) automatische Einordnung aller Eigenschaften und
Schnittstellen der Anlagenkomponente in eine interne Aufbau¬ hierarchie der Anlagenkomponente, gebildet durch: Geräteebe- ne, Signalebene, Steuerungsebene, Ebene sonstiger Daten, wo¬ bei 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 Ausgangsver- halten der Steuerungsfunktionen
4. Vergleich sonstiger Daten.
Auf Grund des steigenden Kostendrucks in der Planung von Pro¬ duktionsanlagen 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 Biblio- thek 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 Mechatronikeinhei- ten, wie einem elektrischen Motor, mindestens einem Positionssensor und einer mechanischen Greifeinheit bestehen. Ein Greifarm als Anlagenkomponente stellt somit selbst eine wie- derverwendbare Komponente dar und weiterhin kann ein Greifarm auch wiederverwendbare Teilkomponenten enthalten.
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-, Steuerungsund 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 ak- tuell betrachteten Komponente untergeordnet sind. Dabei kön¬ nen 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 elektri- sehen, hydraulischen und pneumatischen Schnittstellen.
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 Kompo- nenten maßgeblich von den Investitionskosten zur Erstellung der Komponenten sowie von der erzielten Einsparung pro Anwendung gegenüber der normalen Erstellung dieser Komponenten ohne Wiederverwendung ab. 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 Ebe¬ nenmodells läuft der Prozess zur Identifikation der wiederverwendbaren Anlagenkomponenten ab. Dabei wird jede Komponente einzeln untersucht und die entsprechend zugehörige Ebene als Parameter hinterlegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Parametrierung der Anlagenkomponente aus ei¬ nem bereits bestehenden digitalen Anlagenmodell abgeleitet wird. Diese Parametrierung kann effizient und vollständig au- tomatisiert 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" oft¬ mals bereits in Form einer Semantik gespeichert. Als Daten- austauschtormat zur Lieferung der Parametrierung können unter anderem geeignete Datenformate (z.B. AutomationML) verwendet werden .
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 au¬ tomatisch in ein bestehendes Anlagenmodell eingeordnet wer¬ den . Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die eine Variante bestimmenden Unterscheidungs¬ merkmale (Variantentreiber) für die Anlagenkomponente automa¬ tisch identifiziert und in Bezug zu den weiteren Eigenschaf- ten 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 Varianten- ausführung widerspiegeln. Variantentreiber führen durch die Auswahl von speziellen alternativen Werten zu einer ganz bestimmten Variante der Anlagenkomponente.
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 ei¬ nem Engineeringsystem ist keine neue HW-Infrastruktur zur Durchführung des Verfahrens nötig.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in einem computerlesbaren Medium, umfassend Instruktionen, die, wenn sie auf einem geeigneten Computer ausgeführt wer- den, 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. 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 Anlagen- komponente hinsichtlich Funktion, genutzter Technologie,
Funktionstyp, Hierarchieinformationen und Gewerketyp basie¬ rend auf einer semantischen Analyse der Informationsstruktur der Anlagenkomponente und/oder einzelner Typen der Informationsstruktur und/oder einzelner Informationsstrukturen hierar- chisch untergeordneten Komponenten;
c) Mittel zum automatischen Festlegen des Ebenentyps der Anlagenkomponente basierend auf der Parametrierung und einem vorgegebenen Ebenenklassifizierungsmodell und einem vorgege¬ benen Regelwerk;
d) Mittel zur automatischen Einordnung aller Eigenschaften und Schnittstellen der Anlagenkomponente in eine interne Aufbauhierarchie der Anlagenkomponente, gebildet durch: Gerä¬ teebene, Signalebene, Steuerungsebene, Ebene sonstiger Daten, wobei die automatische Einordnung durch Analyse der Anlagen- komponente 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 Reihenfol¬ ge 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 Komponenten- bibliothek, wobei solche Anlagenkomponenten als Varianten klassifiziert werden, die in Funktion und Technologie über¬ einstimmen, 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.
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 Kommunikations¬ infrastruktur (z.B. Internet oder Verbindung zu Komponentendatenbanken) verwendet werden. Die Mittel zum durchführen des Verfahrens sind üblicherweise als Softwarekomponenten (Pro¬ gramme) realisiert. Für Vergleiche und Zuordnungen können z.B. Mittel der künstlichen Intelligenz (z.B. Entscheidungstabellen) verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden erläutert.
Dabei zeigen: FIG 1 ein beispielhaftes Engineeringsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
FIG 2 ein beispielhaftes Anlagenebenenmodell , FIG 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Identifikati¬ on von Anlagenkomponenten, ein beispielhaftes Informationsmodell für mechatro- nische Anlageneinheiten, ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für eine Kompo- nentenanalyse, ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Variantenbil¬ dung, ein beispielhaftes Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens ein beispielhaftes Umsetzen des Verfahrens an einer Beispielanläge, eine beispielhafte funktionale Strukturierung der Beispielanläge, eine beispielhafte Parametrierung und Klassifizie- rung eines Moduls der Beispielanlage, eine beispielhafte Informationsanalyse der Aussor¬ tierer-Komponenten, eine beispielhafte Variantentreibertabelle der Aus¬ sortierer-Komponenten, eine beispielhafte Informationsanalyse der Förder¬ bänder-Komponenten, eine beispielhafte Variantentreibertabelle der För¬ derbänder-Komponenten, ein beispielhaftes Ergebnis für eine Variantenbil dung, und FIG 22 eine beispielhafte Wiederverwendbarkeitsempfehlung für eine Anlagenkomponente in Form einer 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.
Figur 1 zeigt eine beispielhafte Einrichtung ES (Engineeringsystem) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren wird durch Software (C, C++, Java etc.) reali¬ siert und kann durch ein Computerprogramm-Produkt, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung C (Workstation, PC, etc.) die Durchführung des Verfahrens veranlasst zur Ausfüh¬ rung gebracht werden. Weiterhin kann die Software auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein (z.B. Floppy Disk, CD, Smart Media Card, USB-Stick) , umfassend Anweisungen, wel- che, 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 Ver¬ arbeitungseinheit 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 reali- sierbar. 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 Engi- neeringsystem ES zur Erstellung eines Anlagenlayouts durchge¬ führt und verwendet werden. Die Kopplung zum Engineeringsystem ES und die Möglichkeit identifizierte wiederverwendba¬ re Komponenten direkt im Engineeringsystem ES für die Erstellung eines Anlagenlayouts zu verwenden, steigert die Effi- zienz bei der Planung von technischen Anlagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem digitalen Anlagenmodell. Das digitale Anlagenmodell stellt eine Infor¬ mationspräsentation der Anlage dar, das die Elektrik, Mecha- nik 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.
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 Engi¬ neeringdaten erzeugt) handelt.
Das Verfahren wird in drei Schritte unterteilt:
Identifikation und Klassifikation der Anlagenkomponenten Komponentenanalyse und Variantenbildung
Bewertung der Wiederverwendbarkeit der Komponenten (op- tional) .
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 .
Das verwendete Anlagenebenenmodell umfasst sechs Ebenen, es ist aber auch auf Anlagenmodelle mit anderer Ebenenanzahl anwendbar .
Figur 2 zeigt ein beispielhaftes Anlagenebenenmodell. Auf Ba¬ sis dieses Ebenenmodells läuft der Prozess zur Identifikation von Anlagenkomponenten ab. Dabei wird jede Komponente einzeln untersucht und die entsprechend zugehörige Ebene als Parame¬ ter hinterlegt. Diese Parametrierung kann, wenn die wieder verwendbare Komponente aus einem bereits bestehenden digita¬ len Modell abgeleitet wird, schon vorhanden sein. So ist zum Beispiel die Funktion einer Komponente, ihre Technologie, so¬ wie ihre „Funktionskomplexität" oftmals bereits in Form einer Semantik gespeichert. Als Beispiel hierfür lässt sich das Da¬ tenaustauschformat AutomationML oder XML nennen. Über das integrierte Rollenkonzept werden Funktionen und Technologien semantisch mit dem Objekt verlinkt. Sollte eine solche Para¬ metrierung 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", „Rollenförde¬ rer", „Kettenförderer", ...)
3. Funktionstyp („Grundfunktion" oder „zusammengesetzte
Funktion")
4. Hierarchieinformationen (untergeordnete & übergeordnete Einheiten)
5. Typ der Einheit („mechanisch", „elektrisch", „steue- rungstechnisch" , „mechatronisch" )
Hierbei ist festzuhalten, dass insbesondere die Hierarchiein¬ formationen 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 mehre¬ re 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 Grundfunkti¬ on 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. Hauptgruppen
Hauptgruppen zeichnen sich durch die Ausführung mehre rer 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 zweima 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 Hauptgrup¬ pen genutzt um in einer logischen Prozessreihenfolge ein (Teil-) Produkt zu fertigen. Als Beispiel hierfür lässt sich die der Zusammenbau des Armaturenbretts ei¬ nes 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.
Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Identifi- kation von Anlagenkomponenten, Auf Basis des oben vorgestell- ten Regelwerkes und der Parametrierung der einzelnen System- komponenten lässt sich nun das Verfahren / System zur Identi- fizierung der mechatronischen und potenziell wieder verwend- baren Komponenten durchführen.
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 Klas¬ sifizierung 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 aus- gewertet und eine entsprechende Klassifizierung wird automa¬ tisch durch ein Softwareprogramm (z.B. über Entscheidungstabellen oder Tabellenkalkulationsprogramme) ermittelt.
Figur 4 zeigt ein beispielhaftes Informationsmodell für me- chatronische 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. topologi- sche Daten, steuerungstechnische Daten, funktionsbeschreiben- de Daten, 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 je¬ de Anlagenkomponente einzeln betrachtet. Es werden alle not¬ wendigen Daten in einer Datenstruktur nach Figur 4 erfasst. Die analysierten Daten werden gesammelt und in einer maschi- nenlesbaren Komponentenbeschreibung / Informationsmodell (z.B. UML, XML, proprietär) festgehalten.
Figur 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 Diese Reihenfolge bedingt sich aus der Tatsache, dass Ände¬ rungen 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 des¬ sen ergibt sich die Abfolge der analysierten Daten.
Als Geräte verstehen sich in diesem Fall auch weitere Kompo- nenten, so Sie denn der aktuell betrachteten Komponente untergeordnet sind. Dabei werden untergeordnete Komponenten je¬ doch als ein Gerät betrachtet und nicht weiter ausdetailliert (Black-Box-Denken) .
Bei der Analyse der Gerätedaten handelt es sich um topologi- sche 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 topologi- schen 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.). Anschließend erfolgt die automatische Analyse der Steuerungs¬ daten. Hierbei werden SPS Funktionsbausteine, Funktionsmodel¬ le, -parameter und Technologiebeschreibungen betrachtet.
Sollten diese bereits vorhanden sein, können sie den entspre- chenden Kategorien im Informationsmodell zugeordnet werden. Andernfalls muss auf Grundlage der bereits analysierten Sig¬ nale eine manuelle (mindestens verbale) Verhaltensbeschrei¬ bung erfolgen, in welcher das Verhalten der Ausgangsschnitt- stellen in Abhängigkeit von den Eingangsschnittstellen beschrieben wird.
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.)
Als Ergebnis dieser Analyse sind alle physikalischen und lo¬ gischen Verbindungen der Komponente, sowohl extern als auch intern, beschrieben.
Figur 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 Bib¬ liothekselements 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 .
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 Ob¬ jektes (gekennzeichnet durch Funktion und Technologie) be¬ trachtet 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 Nut¬ zer abzufordern. 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 Figur 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 Entspre¬ chung 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 Ver- fahren 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) ) . Werden durch das erfindungsgemäße System/Verfahren Unterschiede auf der Geräteebene festgestellt, so führt dies auto¬ matisch auch zu Unterschieden auf den unterlagerten Ebenen. Zusätzliche oder veränderte Geräte führen zum Beispiel zu zu¬ sätzlichen und veränderten Signalen zur Ansteuerung eben die- ser 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 zugehö- rigen Signale untersucht.
Aber auch wenn alle Daten der Geräteebene übereinstimmen, müssen die darüber liegenden Informationsebenen betrachtet werden. Auf der Signalebene können zur Ansteuerung eines Ge- rätes zum Beispiel zusätzliche Signale existieren, oder exis¬ tierende Signale können unterschiedlich parametrisiert sein. Aspekte die das System in diesem Zusammenhang automatisch untersucht sind zum Beispiel: • Sind die dem Gerät zugeordneten Signale gleich?
o Handelt es sich um die gleich Funktion, die ausge¬ führt werden soll? (z.B.: Motor einschalten) o Sind die Parameter des Signals gleich? (z.B.: Eingang - Ausgang - Richtungsneutral; Bool - Integer - String)
• Gibt es zusätzliche Signale zur Ansteuerung der Kompo¬ nente / des Gerätes oder sind Signale entfallen?
· usw.
Auch hier gilt, dass Änderungen auf Ebene der Signaldaten Änderungen auf den übergeordneten Informationsebenen nach sich ziehen. Zusätzliche oder entfallene Signale führen zum Bei- spiel 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 Umgebungsva¬ riablen erreicht werden?
• Unterscheiden sich interne Zustände beider Komponenten?
• usw .
Ist die Analyse dieser Ebene ebenfalls abgeschlossen, so er¬ folgt durch das System abschließend ein automatischer Vergleich der sonstigen Daten.
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 ent- halten sind,
Variantenelemente: Elemente, die immer enthalten, je¬ doch je nach Variante unterschiedlich ausgeprägt sind, optionale Elemente: Elemente, die enthalten sein können, jedoch nicht müssen.
Jedes Element kann entsprechend klassifiziert werden. Eine automatische Klassifizierung ist möglich, wobei sich mit neu¬ en 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.
Abschließend werden die Variantentreiber identifiziert. Vari- antentreiber 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 Va- riantentreiber 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 Hie- rarchisierung gemäß der weiter oben beschriebenen logisch bedingten Reihenfolge und somit zu einer klaren Definition wel- eher Variantentreiber zu nutzen ist. Die Variantentreiber werden, wie unter Tabelle 1 dargestellt, aufgelistet.
Der Vorteil dieser durch die Ebenenklassifizierung erweiter- ten 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. Kompo¬ nente 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 Mo¬ tors? 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 al- leiniger 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 identifi¬ zierten Variantentreiber zugeordnet (siehe Tabelle 1).
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Tabelle 1: Tabelle zur Sammlung der Variantentreiber
Komponente
Als Ergebnis der Komponentenanalyse und Variantenbildung er¬ hält man somit eine genaue Beschreibung der einzelnen Komponenten, eine Zuordnung der Komponenten zu Bibliothekselementen als deren Varianten, sowie eine Tabelle der einzelnen Va- riantentreiber einer Komponente.
In einem optionalen Schritt werden die zuvor identifizierten und parametrierten Komponenten bzw. auch deren Varianten auf Ihre Wiederverwendbarkeit hin untersucht. Der Nutzen von wie- der 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 Entwicklungskos¬ ten 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 Prob¬ lem bei der wirtschaftlichen Betrachtung besteht darin, dass die Anzahl der zukünftigen Anwendungen nicht mit absoluter Sicherheit vorhergesagt werden kann.
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 je¬ weilige 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 .
Im Allgemeinen ist davon abzusehen gesamte Zellen als wieder verwendbare Komponenten in der Bibliothek (Komponenetenbibli- othek, 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 Auf¬ bau einer Zelle aus mehreren Hauptgruppen, so ist es im Allgemeinen ein geringerer Aufwand, wieder verwendete Hauptgrup¬ pen zu integrieren, als eine gesamte Zelle wieder zu verwenden und an mehreren Stellen Customizing (Anpassungen) betreiben zu müssen, um diese Zelle den aktuellen Projektanforde¬ rungen anzupassen. 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 Wiederverwen¬ dungspotentials WVP als Quotient der beiden Kostenfunktionen definiert. Tabelle 2 enthält alle im Folgenden genutzten Va¬ riablen und deren Kurzerklärung.
Variable Bedeutung
WVP Wiederverwendungspotential
y<>hne_ WV Kostenfunktion ohne Wiederverwendung
ymit WV Kostenfunktion mit Wiederverwendung
Gewichtungsfaktor für die Anzahl der Anwendungen a
dieser Einheit in abgeschlossenen Projekten
Anzahl der Anwendungen dieser Einheit in abgeschlos¬
Fl Vergangenheit
senen Projekten
Gewichtungsfaktor für die Anzahl der Anwendungen b
dieser Einheit im aktuellen Projekt
Anzahl der Anwendungen dieser Einheit im aktuellen n Aktuell
Proj ekt
Gewichtungsfaktor für die Anzahl der Anwendungen
C
dieser Einheit in zukünftigen Projekten
Anzahl der Anwendungen dieser Einheit in zukünftigen
Zukunft
Proj ekten
mohne_WV Kostenfaktor für eine Einheit ohne Wiederverwendung mmit_WV Kostenfaktor für eine Einheit mit Wiederverwendung f, Kostenfaktor für die Erstellung eines Objektes vom Typ Tt innerhalb einer wieder verwendbaren Einheit
T, Typ eines Objektes i Tabelle 2: Bedeutung der genutzten Variablen
ψγρ = ohne _ WV
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 Be¬ rechnungsregel ersetzt werden.
Die Kostenfunktion ohne Wiederverwendung entspricht dabei der (gewichteten) Summe aller Anwendungen bis zu einem bestimmten Zeitpunkt t multipliziert mit dem Geradenanstieg. yohne WV ~ m ohne WV ' ( ' n Vergangenheit + ^ ' n Aktuell + C ' n Zukunft )
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 ge¬ sagt werden kann sollte a im Bereich 0 <a< 0,05 fest- gelegt 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 Projek- tes 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.
Die Kostenkurve mit Wiederverwendung lässt sich ebenfalls über eine einfache Geradengleichung beschreiben: y mit WV ~ mmit _ WV ' X n mit WV
• Der Anstieg m der Geraden korreliert mit dem Kostenge¬ winn 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)
< m0hne wv , Funktions - 1 Unterfunktionsebene « mohne wv , Hauptgruppen - 1 Zellenebene
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 Kompo¬ nente kein Gewinn mehr erzielt werden) . Die Faktoren b und c sind analog den obigen Ausführungen zu wählen. x = b■ nÄktueU + c■ nZukunß • 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 fi ist dabei abhängig vom Objekttyp Ti .
Dies ist der Tatsache geschuldet, dass bei der Erstel¬ lung wieder verwendbarer Komponenten „dumme" Geräte und Signale recht einfach modelliert werden könne, während deren Verhaltensmodellierung z.B. wesentlich mehr Aufwand bedeutet.
Für das Wiederverwendungspotential ergibt sich somit: ^Yp _ mohne_ WV ' ( ' ^Vergangenheit ^ ' n Aktuell C ' n Zukunft )
m mit WV n Aktuell + C ' n Zukunft)+Σf' '
Über eine entsprechende Festlegung der oben genannten Parameter lässt sich nun das Wiederverwendungspotential der Kompo¬ nente automatisch ermitteln. Bei einem Potential von über „1" sollte auf jeden Fall eine wiederverwendbare Komponente er¬ stellt werden. Die Grenze ab wann eine Wiederverwendung vom Programm empfohlen wird kann zwischen „0" (auf keinen Fall wieder verwendbar) und „1" frei gewählt werden.
Figur 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 implemen¬ tiert werden und auf handelsüblichen Computern (z.B. PC, Industrie-PC oder Workstation) ausgeführt werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
51) Bereitstellen einer zu untersuchenden Anlagenkomponente über ein Engineeringsystem (ES) oder über eine Datenbank mit Anlagenkomponenten über geeignete Kommunikations- Schnittstellen;
52) automatisches Parametrieren der Anlagenkomponente hinsichtlich Funktion, genutzter Technologie, Funktionstyp, Hierarchieinformationen und Gewerketyp basierend auf einer semantischen Analyse der Informationsstruktur der Anlagenkom- ponente und/oder einzelner Typen der Informationsstruktur und/oder einzelner Informationsstrukturen hierarchisch untergeordneten Komponenten;
53) automatisches Festlegen des Ebenentyps der Anlagen¬ komponente basierend auf der Parametrierung und einem vorge- gebenen Ebenenklassifizierungsmodell und einem vorgegebenen Regelwerk;
54) automatische Einordnung aller Eigenschaften und Schnittstellen der Anlagenkomponente in eine interne Aufbau¬ hierarchie der Anlagenkomponente, gebildet durch: Geräteebe- ne, Signalebene, Steuerungsebene, Ebene sonstiger Daten, wo¬ bei 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 Anlagenkompo- nente 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;
55) 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 Ausgangsver- halten der Steuerungsfunktionen
4. Vergleich sonstiger Daten.
Optional kann in einem Schritt S6) eine Bewertung der Anla¬ genkomponente hinsichtlich ihres Potenzials für eine Wieder- Verwendbarkeit basierend auf einer festgelegten Kostenfunkti¬ on vorgenommen werden.
Im Folgenden wird eine beispielhafte Anwendung des Verfahrens zur Identifikation von wiederverwendbaren Anlagenkomponenten gezeigt.
Die Figuren 8-14 zeigen ein beispielhaftes Umsetzen des Verfahrens an einer Beispielanlage. Figur 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 Informationsaus- tausch untereinander den Eingang oder das Verlassen eines
Werkstückes registrieren. Das Verhalten der Module wird ent¬ sprechend so angepasst, dass sie sich in Ruhe befinden, wenn keine Teile im Modul lokalisiert sind. Im Folgenden wird bei¬ spielhaft 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 Algorith- men in Software implementiert. Die Figuren 9 - 13 zeigen Module der Beispielanlage. Die Bei¬ spielanlage wird im Rahmen des Anlagenengineering im Engineeringwerkzeug komplett abgebildet. Figur 14 zeigt als Ergebnis die abgebildete Modellierung der Beispielanlage in einem beispielhaften Engineeringwerkzeug. Dabei zeigt die Notation die Struktur der Beispielanlage.
Identifikation und Klassifikation der Beispielkomponenten
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 be¬ trachtet werden. In diesem speziellen Fall sind somit die An- lagen und Werksebene identisch.
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) 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 Förder¬ band des zweiten Moduls. Die Trennung von Werkstücken aus Me- tall 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 Plas¬ tikwerkstücke übergeben. Hier werden die Werkstücke zunächst wieder durch ein Förderband transportiert. An einem bestimm- ten Punkt werden die Werkstücke erkannt und anschließend ge¬ stoppt. Danach werden Sie mit Plättchen befüllt. Sobald die¬ ser Befüllvorgang abgeschlossen ist, wird der Transportvorgang fortgesetzt. An das vierte Modul werden dann die befüll¬ ten 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, identifi¬ ziert werden.
Somit können bei der Beispielanlage insgesamt vier Hauptgrup¬ pen, neun Funktionsgruppen und zwei Untergruppen identifiziert werden. Figur 15 eine beispielhafte funktionale Strukturierung der Anlage. Diese Struktur kann durch das dargestellte Verfahren automatisch identifiziert werden. Hierzu werden die mechatro- nischen Einheiten aus Figur 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 Biblio¬ thekskomponente, aus der die Einheit instanziiert wurde) er¬ mittelt. Anschließend wird ein Algorithmus ausgeführt, wel- eher für jede mechatronische Einheit (ME) die Klassifizie¬ rungsberechnung ausführt 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 Skriptbe- rechnung für alle Komponenten innerhalb der Anlagenstruktur zu triggern.
Sowohl die Parametrierung, als auch die automatische Klassi¬ fizierung ist in Figur 16 für das Beispiel des Förderbandes aus dem Modul 2 dargestellt. Wie in Figur 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 Identifizie¬ rung und Klassifikation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, z.B. mit Hilfe der Skripttechnologie, möglich ist.
Komponentenanalyse und Variantenbildung
Im Folgenden wird eine grobe Übersicht über die zu analysie¬ renden 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 konzentrie¬ ren. Daher werden hier beispielhaft die Förderbänder und Ausssortierer analysiert.
Figur 17 gibt eine Übersicht über die analysierten Informati- onen der beiden Aussortierer-Komponenten. In der linken Tabelle sind jeweils die Daten der Geräte und Signalebene dar¬ gestellt, 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.
Auf dieser Basis lassen sich durch das oben beschriebene Verfahren leicht die Varianten und Variantentreiber identifizieren .
Figur 18 zeigt eine beispielhafte Variantentreibertabelle der Aussortierer-Komponenten.
Figur 19 zeigt eine beispielhafte Informationsanalyse der Förderbänder-Komponenten
Figur 20 zeigt eine beispielhafte Variantentreibertabelle der Förderbänder-Komponenten. Auch der Prozess der Variantenbildung kann automatisiert werden. Z.B. durch einen Algorithmus, welcher nach dem in Figur 6 beschriebenen Vorgehen den gesamten Anlagenbaum nach Varianten durchsucht. Dazu wird zunächst eine Liste aller identi¬ fizierten 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 die¬ se am Ende der Skriptausführung z.B. per Messagebox (beispielhafte Implementierung des erfindugnsgemäßen Verfahrens) oder in einer anderen Darstellungsweise angezeigt.
In Figur 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. Vorteilhafterwei¬ se werden auch die Variantetreiber ausgegeben. Dies erfolgt je nach Parametrierung durch einen Bediener optional.
Bewertung der Wiederverwendbarkeit der identifizierten Komponenten
Hierzu wird die Formel zur Berechnung des Wiederverwendungs¬ potentials 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 fi notwendig.
Die Umsetzung dieser Formel wurde beispielhaft überprüft. Al¬ lerdings sind die Ergebnisse auf Grund der fehlenden realen Datenbasis nicht belastbar, womit hier nur eine prinzipielle Umsetzung des Verfahrens möglich war.
Figur 22 zeigt die Ausgabe am Beispiel der Förderband- Komponente in Form einer Messagebox.
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. Bezugs zeichen
ES Engineeringsystem
M Monitor
C ComputerSystem
DB Datenbank
V Verbindung
EM Eingabemittel
Verfahrensschritt

Claims

Patentansprüche
1. 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 (ES) oder über eine Datenbank mit Anlagenkomponenten über geeignete Kommunikations- schnittsteilen;
b) automatisches Parametrieren der Anlagenkomponente hinsichtlich Funktion, genutzter Technologie, Funktionstyp, Hierarchieinformationen und Gewerketyp basierend auf einer semantischen Analyse der Informationsstruktur der Anlagenkom- ponente und/oder einzelner Typen der Informationsstruktur und/oder einzelner Informationsstrukturen hierarchisch untergeordneten Komponenten;
c) automatisches Festlegen des Ebenentyps der Anlagen¬ komponente basierend auf der Parametrierung und einem vorge- gebenen Ebenenklassifizierungsmodell und einem vorgegebenen Regelwerk;
d) automatische Einordnung aller Eigenschaften und
Schnittstellen der Anlagenkomponente in eine interne Aufbau¬ hierarchie der Anlagenkomponente, gebildet durch: Geräteebe- ne, Signalebene, Steuerungsebene, Ebene sonstiger Daten, wo¬ bei 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 Anlagenkompo- nente 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Bewertung der Anlagenkomponente hinsichtlich ihres Potenzials für eine
Wiederverwendbarkeit basierend auf einer festgelegten Kosten¬ funktion .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das hierarchische Anlagenmodell folgende Ebenen umfasst:
- Einzelteile / Baugruppen,
- Unterfunktionsgruppen,
- Funktionsgruppen,
- Hauptgruppen,
- Zellen und
- Produktionssystem.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Parametrierung der Anlagenkomponente aus einem bereits beste- henden digitalen Anlagenmodell abgeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei über ein im digitalen Anlagenmodell integriertes Rollenkonzept die Funktion und Tech¬ nologie automatisch als Parameter aus dem Rollenkonzept abge- leitet werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eine Variante bestimmenden Unterscheidungsmerkmale (Varian- tentreiber) für die Anlagenkomponente automatisch identifi¬ ziert und in Bezug zu den weiteren Eigenschaften der Variante gesetzt werden, wobei die Bezugsfolge nach der folgenden Be¬ zugshierarchie erstellt wird:
1. Unterscheidungsmerkmale auf Geräteebene
2. Unterscheidungsmerkmale Signalebene
3. Unterscheidungsmerkmale Steuerungsebene
4. Unterscheidungsmerkmale auf Ebene sonstiger Daten.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren durch ein Engineeringsystem (ES) für den Entwurf technischer Anlagen durchgeführt wird.
8. Computerlesbares Medium, umfassend Instruktionen, die, wenn sie auf einem geeigneten Computer (C) ausgeführt werden, den Computer (C) veranlassen ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
9. Engineeringsystem (ES) für den Entwurf technischer Anlagen geeignet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, das Engineeringsystem (ES) umfasst dabei:
- Ein-/Ausgabemittel (EM, M) ,
- Datenverarbeitungsmittel (C) ,
- Speichermittel (DB) ,
- Kommunikationsmittel (V) , sowie
a) Mittel zum Bereitstellen einer zu untersuchenden Anlagenkomponente über ein Engineeringsystem oder über eine Da- tenbank mit Anlagenkomponenten über geeignete Kommunikations¬ schnittstellen;
b) Mittel zum automatischen Parametrieren der Anlagenkomponente hinsichtlich Funktion, genutzter Technologie, Funktionstyp, Hierarchieinformationen und Gewerketyp basie- rend 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 vorgege¬ benen Regelwerk;
d) Mittel zur automatischen Einordnung aller Eigenschaften und Schnittstellen der Anlagenkomponente in eine interne Aufbauhierarchie der Anlagenkomponente, gebildet durch: Gerä¬ teebene, Signalebene, Steuerungsebene, Ebene sonstiger Daten, wobei die automatische Einordnung durch Analyse der Anlagen- komponente 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 Reihenfol¬ ge 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 über¬ einstimmen, 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.
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