Regelbasierte Modelltransformation in prozessleittechnischen Laufzeitumgebungen

Mersch, Tina; Epple, Ulrich; Schürr, Andy

doi:37600

Regelbasierte Modelltransformation in prozessleittechnischen Laufzeitumgebungen

Mersch, Tina^RWTH*

2018 & 2017

VerantwortlichkeitsangabeTina Mersch

ImpressumDüsseldorf : VDI Verlag GmbH 2018

Umfang1 Online-Ressource (VIII, 152 Seiten) : Illustrationen

ReiheFortschritt-Berichte VDI : Reihe 8, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik ; 1261

Dissertation, RWTH Aachen University, 2017

Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Epple, Ulrich (Thesis advisor)^RWTH* ; Schürr, Andy (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2017-12-08

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2018-229492
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/748566/files/748566.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/748566/files/748566.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Eine Umfrage unter 1800 Mitgliedern des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer(VDMA) [Sch12] zeigte, dass sich schon heute 61% der befragten Entwicklungs- und Konstruktionsingenieureden Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Maschinen und Anlagen nicht mehr in vollem Umfang gewachsen fühlen. Mehr als die Hälfte der Befragten erwarten sogar, dass „die Technik, die für die Erstellung effizienter, leistungsfähiger und flexibler Maschinenbenötigt wird, immer aufwendiger wird“. Zudem „nehmen Kompetenz und Qualifikation auf der Anwender- und Bedienerseite ab“. Dieses Zusammentreffen von steigender Komplexität und sinkendem Fachwissen verlangen nach neuen Methoden im Engineering von Anlagen. Anne Schneller, die diese Umfragen im Rahmen des VDI-Artikels vorstellte, schlägt vor, dass der Weg der Automatisierungstechnik in Richtung „Parametrieren statt Implementieren“ zu lenken ist, um diesen Herausforderungen auch in Zukunft gewachsen zu sein. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag dazu, dieses Paradigma auch für komplexe Automatisierungsfunktionenzugänglich zu machen. Das in dieser Arbeit vorgestellte Konzept macht sich die starke Korrelation zwischen verschiedenen Modellen der Anlagenautomatisierung zu Nutze, indem es die Zusammenhänge und nicht das Modell selbst in den Fokus rückt. Die Verwendung von Modelltransformation als Basiseiner anlagenneutralen Realisierung der Automatisierungsfunktion ermöglicht die Anpassung der Funktionalität an den konkreten Anlagenkontext durch Parametrieren mit den anlagenspezifischen Planungsdaten. Das Fachwissen wird dabei, abgelegt als Regeln, nutzbar für eine ganze Serie von Anlagen. Die Methode der regelbasierten Modelltransformation hat ihren Ursprung in der Informatik, wo die entwickelten Ansätze bereits beachtliche Ergebnisse in den für sie geschaffenen Modellweltenerzielen. Trotz der langjährigen, erfolgreichen Entwicklung auf dem Gebiet der Modelltransformation stellt das Anwendungsgebiet der Automatisierungstechnik bisher eine besondere Herausforderung dar. Insbesondere semiformale Modellbeschreibungen, die Vielfalt der Modelle, erlaubte Varianzen in der Modellierung und multiple Quellmodelle erschweren den Einsatz von Standardverfahren oder machen ihn unmöglich. Nicht nur die hohen Anforderungen der Informatik an den Formalisierungsgrad und die Passgenauigkeit der beteiligten Modelle stellen eine Hürde bei der Zusammenführung der beiden Disziplinen dar, auch die konservative Einstellung der Automatisierungstechnik bringen besondere Herausforderung mit sich. Das in der Arbeit vorgestellte Konzept realisiert einen der erfolgversprechendsten Ansätze aus der Informatik und gliedert diesen nahtlos in für die Automatisierungstechnik übliche Programmiersprachen ein. Dem Applikateur bieten sich dadurch alle Freiheiten der kooperativen Nutzung von Modelltransformation und Standardprogrammierung.

A survey of 1800 members of the German engineering association VDMA [Sch12] showed that 61% of development and design engineers surveyed don’t feel up to the challenges in the development of new machines and equipment. More than one half of the respondents expect that the development of efficient, powerful and flexible machines will become even more complex in future. In addition, they predict that users and operators will become less qualified. This concurrence of increasing complexity and decreasing knowledge demands new methods in the engineering of plants. Anne Schneller, author of the VDI article about the survey, suggests that automation technology has to progress toward "parameterization instead implementation" to cope with these challenges. The work at hand aims to contribute to make this paradigma applicable for complex automation functions. The approach presented in this work takes advantage of the strong correlation between different models of plants. It uses model transformation as the basis of a system-neutral development of automation functions. Those automation functions can be parametrized with the plant specific planning data without further coding costs. The knowledge about the model correlations is stored once as rules, available for a large set of plants. The method of rule-based model transformation has its roots in computer science, where the approaches already developed achieved significant results in the model worlds created for them. Despite of many years of progress in the field of model transformation, automation technology presents special challenges for adoption. In particular, semiformal model descriptions and the variances in modelling as well as multiple source models make the use of standard methods impossible. Not only are the high demands of computer science on formalization and the fit of the participating models a hurdle in merging the two disciplines but the conservative attitude of automation technology brings particular challenges with it as well. One requirement for the acceptance of these approaches in automation technology is the smooth integration of the concepts in the application domain without ignoring the domain experts. The concept presented realizes one of the most promising approaches from computer science and integrates it seamlessly into automation programming. With this approach the installation technician can combine model transformation and standard programming in accordance with his purposes.

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