Holger Döhling, NAMUR Hauptsitzung 2011 Leitsystem-Engineering Herausforderungen in der Prozessautomatisierung. ABB Group November 8, 2011 Slide 1

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1 Holger Döhling, NAMUR Hauptsitzung 2011 Leitsystem-Engineering Herausforderungen in der Prozessautomatisierung November 8, 2011 Slide 1

2 Herausforderungen an das PLS-Engineering Steigende Komplexität der Anlagen Verfahrenstechnische Anlagen sind nicht kompliziert [ ] [ ] sie sind komplex. November 8, 2011 Slide 2

3 Herausforderungen an das PLS-Engineering Folgen steigender Komplexität und Forderungen Reduktion der Engineeringkosten im Rahmen der Forderung nach Wirtschaftlichkeit Termintreue/Reduktion der Abwicklungszeit (z.b. 50%-Idee) Steigerung/Erhaltung der Qualität Auswirkungen der Komplexität November 8, 2011 Slide 3

4 Herausforderungen an das PLS-Engineering 50%-Idee: Zusammenfassung der Ideen 1) November 8, 2011 Slide 4 1) Schemberger, Bott: Die 50%-Idee, 2009

5 Herausforderungen an das Engineering Engineering-Prozess nach NA35 PLT Engineering nach NA 35 PLT Ausführungsplanung PLT Errichtung Inbetriebsetzung Projektabschluss Spezifikation des Leitsystems, Vorbesprechungen mit PLS Systemlieferanten Angebotsabgabe und Verhandlungen Bestellung des Leitsystems und Übergabe der für die PLS Konfiguration notwendigen PLT Dokumente Überführung des Leitsystems auf die Baustelle und Unterstützung bei der Inbetriebsetzung PLS Spezifikation PLS Konfiguration PLS Engineering PLS Ingenieure führen Tests parallel zur Implementierung des Steuerungscodes durch FAT Test der PLS Konfiguration beim PLS Systemlieferanten im Beisein der PLT Planung und des Betreibers Modul und Integrationstests FAT PLS Test Engineering November 8, 2011 Slide 5

6 Engineering-Prozess Ableitung aus den Anforderungen Projektabhängige Tätigkeiten Angebot Planung Realisierung FAT Inbetriebnahme SAT LifeCycle Test gegen Simulationsmodelle Virtualisierter Systemaufbau Dezentrales (globales) Engineering Automatisierte Datenübernahme aus PET/CAE (bidirektional) Angebote auf Basis von Modulen/Standards Erfahrungen aus vorherigen Projekten IBN über Remote Operations November 8, 2011 Slide 6

7 Auswirkungen der Lösungsansätze Abgeschätzter Kosten-, Zeit- und Qualitäts-Einfluss Engineering- Matrix Schnittstellen: CAEX, NAMUR (Objektorientierung) Kostenreduktion Reduktion der Abwicklungszeit Qualitätsverbesserung Standardisierung Modularisierung Simulation Virtualisierung Globales Engineering November 8, 2011 Slide 7

8 Schittstelle Verfahrenstechnik und Automatisierung Automatisierte Datenübernahme Unterschiedliche Tools mit proprietären Schnittstellen Datenaustausch basierend auf: Listen, Spezifikationen, Manuell, MS Office Tools, Experten Wissen, November 8, 2011 Slide 8

9 Schittstelle Verfahrenstechnik und Automatisierung Process Engineering Tool Integration (PETI) Import/Export Dienstprogramm: Verbindung zwischen Smartplant Instrumentation und System 800xA notwendig Web Service: Online generierte Dokumente INtools and Smartplant Instrumentation System 800xA CAEX DB Export Utility Web Service Mapping Automation Solution Library Datenaustausch zwischen CAE-System und Leitsystem Thomas Scherwietes AK 1.10 PETI (Process Engineering Tool Integration) November 8, 2011 Slide 9

10 Mögliche Ausblicke Es ist noch mehr zu erreichen Advanced Process Control APC) Prozess-Design CAEX (AutomationML) Alarm Management Systeme Advanced Process Control Intelligente Alarm Management System Informations-Management Systeme mit semantischen Informationen November 8, 2011 Slide 10

11 Einsatz simulationsbasierter Tests Simulationsmethoden 2 Sim 3 OPC Sim im Controller PLS und Local IO System-Simulation November 8, 2011 Slide 11 Sim 4 Sensor Profibus Aktor Remote IOs 4-20mA 4-20mA Sensor Sim mA Sensor Bislang: manuelle Modellierung erheblicher Aufwand für Datenerhebung & Modellgenerierung [Acel 1992] Entwicklung und Implementierung einer rechnergestützten Generierung von Simulationsmodellen für Steuerungstests [Barth 2011] Hardware-in-the-Loop

12 Einsatz simulationsbasierter Tests Aktuelle Situation am Beispiel FAT Imitation des I/O-Verhaltens notwendig Schrittketten werden durchfahren Motor ein/aus Starten eines Reglers, beaufschlagen mit einer Sinuskurve Ventil auf/zu Nutzen: Verbessern der Anfahrkurve der Anlage Bessere Applikation, Höhere Qualität der Automatisierungslösung und geringere Nacharbeitungskosten Verkürzen der Inbetriebnahme November 8, 2011 Slide 12

13 FAT Simulation nächster Schritt Automatisch generierte Simulationsmodelle Modell wird in MS Excel erstellt Aus vordefinierten Simulationsblöcken keine zusätzliche Simulationssoftware erforderlich der simulierte Prozess kann direkt in Excel visualisiert werden keine zusätzlichen Lizenzkosten OPC HMI OPC November 8, 2011 Slide 13 Controller

14 Erfahrungswerte aus vorangegangenen Projekten Nutzen zur Erzeugung des Engineering Workflows Basisdaten und Berechnungen Projektsetup (Mengengerüst) Software - Engineering Doku./ Archivierung von SW / Fkt. Software - Engineering Parametriere n Korrektur des Werte (Wegfall des LE - 8%) Korrektur des Werte gegenüber der Erstannahme n Software - Engineering Gesamtzeit Software - Engineering Faktoren für Konvertierung A Software - Engineering Gesamtzeit Software - Engineering Gesamtzeit 0,1 0,92 1 4,0 min 1 4,3 min 4,0 min 0,1 0,92 1 4,0 min 1 4,3 min 4,0 min 0,1 0,92 1 4,0 min 1 4,3 min 4,0 min 0,1 0,92 1 4,0 min 1 4,3 min 4,0 min Geplante Lieferzeit Input Kunde Kostenkalkulation Angebot Workflow Erzeugung Projektplan Inkonsistenzen, fehlende Informationen Project Risk Assessment November 8, 2011 Slide 14 Basis Aktionen WF Alternativen (Optimierung)

15 Engineering-Prozesse Ableitung aus den Anforderungen Projektunabhängige Tätigkeiten Analyse Planung Realisierung Test Abnahme Strategische Partnerschaften mit Kunden/Gremien ABB hat die technischen Lösungen Schnittstellen FAT-Simulation Modul-Konzept Technische Lösungen ermöglichen Standardisierung Gemeinsame Gespräche führen über Realisierung des technisch Möglichen November 8, 2011 Slide 15

16 November 8, 2011 Slide 16