Diplomarbeit

Generierung von Simulationsmodellen, Testfällen und Mensch-Maschine-Schnittstellen für die virtuelle Inbetriebnahme

Die Prüfung und Inbetriebsetzung der Automatisierungstechnik liegt sowohl in Greenfield- als auch Brownfieldprojekten der Prozessindustrie nahezu immer auf dem kritischen Pfad, da sie  üblicherweise erst erfolgen kann, wenn alle Gewerke geliefert haben. Spezifikations- und Implementierungsfehler die erst in dieser Phase erkannt werden, führen unmittelbar zu Verzögerungen im Projektabschluss. Daher sind integrierte Werkzeuge zur Unterstützung der virtuellen Inbetriebnahme verfahrenstechnischer Anlagen in frühen Phasen des Projekts von besonderer Bedeutung für die Automatisierungstechnik. Siemens hat beispielsweise mit Simit und Simit-Emu Produkte und Modelle im Portfolio, mit denen die Fabrik auf dem Schreibtisch zur Wirklichkeit wird. Diese Werkzeuge werden jedoch aufgrund des hohen Aufwands zur Erstellung und Pflege der Simulationsmodelle nur zögerlich angenommen.

In einem Kooperationsprojekt mit Siemens Karlsruhe werden daher verschiedene Aspekte der Unterstützung der Modellerstellung untersucht.

Aufgabenstellung:

Für die Generierung von Simulationsmodellen für Simit und Simit-Emu aus Planungsinformation in einer CAE-Datenbank (Comos) sind in der Diplomarbeit folgende Aufgaben zu lösen:

• Generierung von Simulationsmodellen

• • Transformation einer abstrakten Repräsentation der Topologie in das Flussnetz des Simulators Simit.
  • Automatische Parametrierung der Knoten, Erweiterung der Stammdaten in dem CAE-Werkzeug um Kennlinien und ggf. einfache Verhaltensmodelle
  • Analyse der Grenzen der automatischen Generierung, z. B. fehlende 3-D Daten, nicht abgebildete Höhenunterschiede, unvollständige Anlagenkennlinien, fehlende Modelle der Verfahrenstechnik

• Generierung von Testfälle

• • Manuelle Definition durch Testfallberichte
  • Analyse der Automatisierung durch Stammdatenengineering

Vorkenntnisse:

Inhalte der Vorlesungen PLT 1, Praktikum PLT, idealerweise auch CAE-PA, Programmiersprachen der C-Familie (C,C++,C#) und XML

Betreuung:

Dipl.Ing. M. Stöß

Diplomarbeit

Formalisierung von Gestaltungsregeln für Bedienbilder

Ziel:

Durch Nähe, Anordnung, Ähnlichkeit in Form und Farbe, usw. nehmen wir Information als zusammengehörig war.  Die Gestaltung und Entwicklung von Human Machine Interfaces (HMI) in der Prozessindustrie muss dies alles berücksichtig werden. Auf Basis der  technologischen Fließbilder der verfahrenstechnischen Anlagen (R&I-Schemas) und weiterer Daten des Detail-Engineerings werden die Prozessbedienbilder erstellt. Eine an der Professur in Entwicklung stehende Werkzeugkette unterstützt diesen Prozess mit Automatismen zur Datentransformation und -integration. Im Rahmen des Projekts autoHMI sollen erste Ansätze, diesen Aspekt der automatischen Generierung von gebrauchstauglichen Nahtstellen aus Engineeringdaten zu berücksichtigen, erweitert und evaluiert werden. Wichtiger Bestandteil ist dabei die Modellierung und Anwendung der Layoutregeln für die Gestaltung von Prozessbedienbildern. Als Ansatz dient hierbei die Formalisierung von Layoutexpertise als Graphmanipulation. Dieser Ansatz soll aufbauende auf einem an der Professur entwickelte Layoutalgorithmen  ausgebaut  und dabei Layoutregeln formalisiert an Beispielen angewandt werden.

Vorkenntnisse:

Kenntnisse in der objektorientierte Analyse und Programmierung sind notwendig. Kenntnisse in der Graphentheorie, mathematische Optimierungsverfahren und Mensch-Maschine-Interaktion sind von Vorteil.

Literatur:

• VDI-3699. Prozessführung mit Bildschirmen.
• DIN EN ISO 9241-12.Informationsdarstellung.
• L. Urbas , F. Doherr - autoHMI: a model driven software engineering approach for HMIs in process industries. 2011 IEEE International Conference on Computer Science and Automation Engineering (CSAE 2011)
• Nickel, Nachreiner (2005). Anforderungen an Arbeitsunterlagen für die Prozessführung. BAUA.
• Zühlke (2004). Useware-Engineering für technische Systeme. Springer.
• Dix, Finlay, Abowd, Beale (2004). Human-Computer-Interaction. Pearson.
• Metzger (1953). Gesetze des Sehens. Kramer.

Betreuung:

Leon Urbas, Falk Doherr