Methode zur Entwicklung und für den Test der Komponentenmodelle für die virtuelle Inbetriebnahme

Abstract

Die steigende Nachfrage nach immer individuelleren Produkten und die damit einhergehende Forderung der Flexibilität der Anlagen sind für den Anlagenbetreiber eine Herausforderung. Er muss innerhalb kürzester die Anlagen umzurüsten und in Betrieb zu nehmen. Dabei spielen die Absicherung und der Test der Steuerungsprogramme eine wichtige Rolle, die heutzutage während der Inbetriebnahmephase noch sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Diesem Problem wird mit dem Simulationsverfahren „virtuelle Inbetriebnahme“ begegnet, mit dem eine vorgezogene Optimierung und Validierung der Steuerungsprogramme an einem digitalen Modell möglich ist. Zwar wird die virtuelle Inbetriebnahme bereits punktuell eingesetzt, allerdings stehen einem flächendeckenden Produktiveinsatz ein zu hoher Modellierungsaufwand des digitalen Modells der Anlage und eine unzureichende Integration in den Gesamtprozess gegenüber. Innerhalb dieser Arbeit wird der Fokus auf das Verhaltensmodell der Komponenten der Anlage gelegt. Um den Aufwand zur Generierung des Komponentenmodells einzudämmen und deren Wiederverwendbarkeit zu erhöhen, wird ein neues Vorgehensmodell vorgeschlagen, welches die Modellentwicklung in die Komponenten- und Anlagenebene einteilt. Somit können Komponentenmodelle in der Zukunft von den Herstellern zusammen mit den Komponenten geliefert werden. Dieser Unternehmenübergreifende Prozess setzt jedoch voraus, dass die Komponentenmodelle in einem systemneutralen Format dargestellt werden, welches in dieser Arbeit vorgeschlagen wird. Um die Qualität der Komponentenmodelle zu steigern, wird eine Testmethode erarbeitet. Diese erhöht die Testabdeckung, in dem nicht nur die fehlerfreie Verhalten sondern auch die Fehlerverhalten einer Komponente getestet werden. Außerdem sinkt der Aufwand der Testausführung, indem der Testprozess werkzeugunterstützt ausgeführt wird. Zur Validierung der Konzepte werden zwei Fallstudien durchgeführt. Diese zeigen auch, das die erforschten Methodik praktisch umgesetzt werden kann.

The increasing demand for more and more individual products and the associated requirement for flexibility of the systems are a challenge for the system operator. He has to convert the systems and put them into operation within a very short time. The securing and testing of the control programs play an important role, which still takes a lot of time during the commissioning phase today. This problem is countered with the simulation process „virtual Commissioning “, with which an early optimization and validation of the control programs on a digital model is possible. virtual commissioning is already being used selectively, but widespread productive use is hindered by excessive modeling effort for the digital model of the plant and insufficient integration into the overall process. Within this thesis the focus is placed on the behavior model of the components of the plant. In order to reduce the effort involved in generating the component model and to increase its reusability, a new procedural model is proposed which divides the model development into the component and plant level. Thus, in the future, component models can be supplied by the manufacturers together with the components. However, this cross-company process assumes that the component models are presented in a system-neutral format, which is proposed in this thesis. In order to increase the quality of the component models, a test method is developed. This increases the test coverage in that not only the error-free but also the error behavior of a component are tested. In addition, the effort involved in the test execution is reduced because the test process is carried out with the aid of tools. Two case studies will be carried out to validate the concepts. These also show that the researched methodology can be implemented in practice.