Interdisziplinare Wiederverwendung im Engineering automatisierter Anlagen - Anforderungen, Konzept und Umsetzungen fur die Prozessindustrie

摘要

Das Engineering automatisierter Anlagen ist gepragt von der Zusammenarbeit verschiedener Gewerke, die fertigungstechnische oder prozesstechnische Anlagen kollaborativ planen, errichten und in Betrieb nehmen. Aufgrund der hohen Anforderungen hinsichtlich Zeit, Qualitat und Kosten wurde in den letzten Jahren eine Vielzahl von Ansatzen entwickelt, die thematisieren, wie mittels Wiederverwendung der Aufwand des Engineerings reduziert werden kann. Wahrend im Bereich der Produktentwicklung oder des Software-Engineerings systematische und teils auch interdisziplinare Ansatze durchaus verbreitet sind, ist dies im Engineering automatisierter Anlagen bisher nicht der Fall. Hier ist Wiederverwendung entweder durch die feingranulare Wiederverwendung einzelner Losungsbestandteile oder das unsystematische Kopieren ganzer Losungen oder Losungsbestandteile gepragt. Aufgrund dieser defizitaren Situation verfolgt die vorliegende Arbeit den Ansatz, bestehende Wiederverwendungskonzepte verschiedener Gewerke aufzugreifen, um in einem ubergreifenden Konzept systematische interdisziplinare Wiederverwendung im Engineering automatisierter Anlagen zu ermoglichen. Die vorliegende Arbeit beschreibt nach einer Einfuhrung in die Herausforderungen des Engineerings im Allgemeinen die Grundlagen der Wiederverwendung. Diese Grundlagen umfassen Ansatze der Strukturierung von Systemen als zwingende Voraussetzung der systematischen Wiederverwendung ebenso wie die grundlegenden Mechanismen der Wiederverwendung und Variabilitat. Die Wiederverwendungskonzepte fur das Engineering automatisierter Anlagen im Speziellen werden unter Bezugnahme auf die Grundlagen beschrieben und analysiert. Dabei werden sowohl Konzepte welche auf spezifische Gewerke fokussiert sind als auch ubergreifende Konzepte angefuhrt. Anhand dieser Analyse, erganzender aktueller Literatur, wie auch der Normung werden systematisch Anforderungen fur ein interdisziplinares Wiederverwendungskonzept abgeleitet. Die Anforderungen betreffen das methodische Vorgehen, die wiederzuverwendenden Artefakte, die Organisation wie auch die Engineering-Werkzeuge und dienen folglich als Basis fur die Erarbeitung des Wiederverwendungskonzeptes. Dieses Konzept differenziert zwischen der systematischen, projektunabhangigen Entwicklung der variablen wiederverwendbaren Artefakte und deren Anwendung im Engineering automatisierter Anlagen. Die funktionsorientierte Entwicklung der wiederverwendbaren Artefakte wird unterstutzt von Ansatzen zur qualitativen Bewertung der Wiederverwendbarkeit, zur expliziten Modellierung der Variabilitat oder auch zur Konsistenzprufung der Einheiten. Der projektabhangige Anteil besteht aus weitestgehend unabhangigen Konzeptbausteinen, um die Anwendbarkeit in verschiedenen, spezifischen Vorgehen des Engineerings zu gewahrleisten. Die Umsetzung des Wiederverwendungskonzeptes wird anhand zweier verschiedener Engineering-Werkzeuge erprobt, die daruber hinaus mit einem Variantenmanagement-Werkzeug kombiniert werden. Das Konzept wird anhand einer Meerwasserentsalzungsanlage sowie eines extraktiven Gasanalysators evaluiert und somit die Anwendbarkeit des Konzeptes nachgewiesen. Die gewonnenen Anforderungen werden genutzt, um die Vorteilhaftigkeit des Wiederverwendungskonzeptes gegenuber den bereits bestehenden Konzepten zu belegen.