XML-basierte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierung. Boppard, November 2009

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1 XML-basierte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierung Boppard, November 2009

2 Agenda 1. Leitsystem 2. Motivation 3. Engineering-Framework und Anwendungsbeispiel XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng 4. Computer Aided Engineering Exchange (CAEX) 5. Produkt-Prozess-Ressourcen-Konzept und Visualisierung 6. Zusammenfassung und Ausblick Seite 2

3 1. Leitsystem Definition des Fraunhofer IITB - komplexes zentrales oder dezentrales IT- System zur Erfassung, Aggregation/Verdichtung und Verarbeitung von Prozesssignalen und werten in Realzeit XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng - wirkt entweder automatisiert oder durch Benutzereingriffe steuernd auf Fertigungsund Montageprozesse ein - Unterstützt tüt t Mitarbeiter in der Produktion bei der Führung ihrer Anlagen und der Steuerung und Überwachung der Produktionsprozesse Bild: [Daimler AG] Seite 3

4 2. Investitionskostenstruktur der heutigen Automatisierungs- und Steuerungstechnik am Beispiel Rohbau (Quelle: AIDA 2005) - Relativer Anteil an Engineering-Kosten i steigt t kontinuierlich i - Kosten von Engineering-Aufgaben: 15-20% des Invests für Anlage ng rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun XML-basie Seite 4

5 4. Leitbild zum plug-and-work von Produktionsanlagen EIN W Neue Anlage erkannt! Seite 5 XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng

6 2. Frühzeitige Kopplung von Planung und Betrieb Zeit- und Kostenersparnis Leittechnik-Projektierung nach [VDI 4499 Blatt 2] Lieferung und heute: Projektierung Leitsystem u. Anlagenüberw achung Layout- Prozess- Mechanische planung planung p g Konstruktion Elektro- und Programm- Virtuelle Montage, Anlauf, Fluid- erstellung Inbetrieb- Inbetrieb- Serien- Konstruktion (SPS) nahme nahme produktion zukünftig: Layout- Prozess- Mechanische h i h planung planung Konstruktion Lieferung und Projektierung Leitsystem/Anlagenüberwachung achung Elektro- und Fluid- Konstruktion rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng Programmerstellung Virtuelle Inbetriebnahme Montage, Inbetriebnahme Anlauf, Serienproduktion Δ time-to-market XML-basie Durchgängiges Datenmanagement Durchgängiges Datenmanagement Seite 6

7 ng für die Leittechnik-Projektierun 3. Das Engineering-Framework für Leitsysteme (1) Was wird kommuniziert? Die nötigen Inhalten müssen strukturiert werden. Ebenso muss aber auch Klarheit darüber herrschen, welche Bedeutung die Inhalte haben. Wie wird kommuniziert? Die Kommunikationsmechanismen müssen festgelegt werden. Dies beinhaltet t sowohl den Ablauf, als auch die Methoden, etc. Engineeering i Framework für das automatische Leitsystem -/ MES-Engineering CAEX- Beschreibung der Anlage (aus verschiedenen Quellen) Projektiertes Leitsystem Generierte Prozess- führungsbilder... rte Produkt- und Prozessdaten XML-basie Datenformat CAEX Kommunikation und Verarbeitung OPC-UA Projektiertes Manufacturing- Execution- System (MES) Systeme/Tools Seite 7

8 3. Das Engineering-Framework für Leitsysteme (2) CAEX Anlage/SPS liefert CAEX-Datei mit: Projektierungsdaten - Anlagen -EA Visualisierungsdaten -EA - Topologie Webservice Validierung der CAEX- Datei XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng Direkt einlesen Projektierungsdatenbank XSLT- Transformation Vorschrift zur - Aufteilung - leitsystemspezifischen Zuordnung OPC-UA-Client-Server-Architektur Projektierungsrelevante Daten Visualisierungsrelevante Daten Prozessführungsbilder generieren Layoutmanager PPR- Visualisierung i Angabe der Prioritäten und Präferenzen bei der Visualisierung von anlagen Seite 8

9 3. Anwendungsbeispiel 7 für die Leittechnik-Projektierung Seite 9 XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten

10 4. Datenformat Computer Aided Engineering Exchange (CAEX) Datendurchgängigkeit, die zur Effizienzsteigerung nötig wird - CAEX (IEC-62424) XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng Entwickelt von RWTH Aachen und ABB Forschungszentrum Ladenburg Semi-formale Beschreibungssprache / XML-Metamodell zur Beschreibung des Aufbaus und der Struktur von Anlagendaten Momentaner Einsatz: lebenszyklus-begleitender Austausch von Planungsdaten in verfahrenstechnischen Anlagen Seite 10

11 4. Elemente von CAEX - 3 Basisbibliotheken (Konzeptdefinition) iti SystemHierarchy Exemplar1 RoleClass RoleLibrary Rolle3 Rolle2 Rolle1 - Instanzhierarchie (Aktuelle Anlage) Exemplar2 XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng - Ähnlichkeit zu Ontologien - Entwickelt für einen durchgängigen Datenaustausch Exemplar3 SystemUnitLibrary Typ2 Typ2 SystemUnitClass Typ1 InterfaceLibrary InterfaceClass Seite 11

12 4. Modellierung in CAEX CAEX SystemHierarchy Anlage Verknüpfungen Ressourcen Produkte Prozesse TB1... 3) Erstellung einer neuen Instanz der Klasse XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng InterfaceClassLibrary RoleClassLibrary prozesslink produktlink anlagentopologielink Ressourcen Produkte Prozesse SystemUnitCölassLibrary Ressourcen Produkte Prozesse Transportband Drehtisch... Anlagentypen ProVis.Agent-Klasse... 1) Zuweisung der Schnittstellen 2) Zuweisung der Rolle Seite 12

13 5. Verbindung zwischen Produkten, Prozessen und Ressourcen (1) Produkt- Sicht Produktkomponenten (Karossen, Bodengruppen, Motor, Getriebe, Fahrwerk) Abc Interface Link Prozess Ressource Produkt XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng Prozess- Sicht PPRConnector PROZESS Transport PRODUKT Prozess s um Produkt zu produzieren Produktionsprozess (Montage, Schweißen, Messen, Gießen) PPRConnector Produkt wird auf Ressource produziert Prozess läuft auf Ressource RESSOURCE Ressource (Anlage, Zelle, Linie, Halle, Maschine, Roboter) Prozessrichtung PPRConnector Ressourcen- Sicht Seite 13

14 5. Verbindung zwischen Produkten, Prozessen und Ressourcen (2) - Zusätzliche semantische Bedeutung - Ich bin eine Ressource - ein Transportband. Ich kann Prozesse ausführen und Produkte produzieren und bin Teil einer Anlagentopologie -Produkt für die Leittechnik-Projektierun XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten ngtransportierekarosse DT1 TB1... -Prozess - Ressource - Produktlink - Prozesslink Seite 14

15 5. Bildgenerierung Informationsleiste - Zusätzliche Information für Ressourcen Ressourcenleiste Seite 15 XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierung

16 5. Bildgenerierung Prozessausführungsrichtung - Prozessfluss ist nicht ohne zusätzliches Wissen sichtbar - Repräsentation durch Pfeilsymbol - Sichtbarkeit nur bei Prozessausführung Richtung Nicht angezeigt Wert 0 Symbol - XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng Nach links Nach rechts Aufwärts Abwärts Seite 16

17 5. Bildgenerierung Tooltiptext, Infoleiste (Produkt, Prozess) - Zusätzliche Informationen für Produkte und Prozesse - Hilfreiche Verwirrende Informationen Prozessleiste Prozessausführungsrichtung Tooltiptexte Prozess Richtung der Prozessausführung ng rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun XML-basie Seite 17

18 5. Anwendungsbeispiel, Zeitpunkt t=0 Seite 18 XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierung

19 5. Anwendungsbeispiel, Zeitpunkt t=1 Seite 19 XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierung

20 6. Zusammenfassung und Ausblick XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng - Zusammenfassung Motivation für das automatisierte Engineering Leitsystem-Engineering-Framework t i i - Unterlagerte Standards CAEX und OPC-UA - CAEX, um Produktionsszene zu beschreiben - Konzept für die Integration von Produkten und Prozessen in die Leitsystemvisualisierung Anwendungsbeispiel - Ausblick Kombination mit Identsystem Erweiterung der Bildgenerierung Seite 20

21 Danke für die Aufmerksamkeit! Seite 21 XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierung

22 Impressum XML-basierte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik- Projektierung Boppard, November 2009 XML-basie rte Produkt- und Prozessdaten für die Leittechnik-Projektierun ng Miriam Schleipen Tel.: Fax: Seite 22