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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuweisung von Prozesskomponenten-Identifikationsinformationen innerhalb eines anlagennahen Asset Managementsystems oder eines Steuersystems, wobei die Prozesskomponenten-Identifikationsinformationen an einer Anlagenkomponente der Produktionsanlage erfasst und innerhalb des anlagennahen Asset Managementsystem s einer Komponentenverwaltungs-einheit zugeordnet werden.
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Größere Produktionsanlagen können zahlreiche verschiedene Anlagenkomponenten aufweisen. Bei automatisierten Produktionsanlagen können die einzelnen Anlagenkomponenten mit einem anlagennahen Asset Managementsystem erfasst und während des Betriebs überwacht werden. Mit Hilfe eines Steuerungssystems können die einzelnen Produktionsprozesse gesteuert und geregelt werden.
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Die einzelnen Anlagenkomponenten sind üblicherweise datenübertragend mit einem Steuerungssystem verbunden. Insbesondere bei größeren Produktionsanlagen wird parallel zu dem Steuerungssystem auch ein anlagennahes Asset Managementsystem betrieben, um beispielsweise einzelne Anlagenkomponenten konfigurieren und deren fehlerfreien Betrieb überwachen zu können. Die datenübertragende Verbindung wird oftmals über ein Feldbus-System realisiert. Jeder einzelnen Anlagenkomponente weist dazu eine Anlagenkomponente-Schnittstelle zu dem Feldbus-System auf, wobei jeder Anlagenkomponente eine individuelle Feldbus-Adresse zugeordnet ist. Das Steuerungssystem kommuniziert über den Feldbus mit den einzelnen Anlagenkomponenten, um den Produktionsprozess zu steuern und zu regeln. Unabhängig davon werden mit dem anlagennahen Asset Managementsystem die einzelnen Anlagenkomponenten innerhalb der Produktionsanlage erfasst und verwaltet, wobei auch das anlagennahe Asset Managementsystem über die Feldbus-Adresse die einzelnen Anlagenkomponenten verwaltet und mit diesen kommunizieren kann.
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Um die einzelnen Anlagenkomponenten in dem anlagennahen Asset Managementsystem der dort hinterlegten Produktionsanlagentopologie zuordnen zu können und insbesondere die einzelnen Anlagenkomponenten mit jeweils zugeordneten Prozessabläufen identifizieren zu können, ist es notwendig, jede Anlagenkomponente einer Komponentenverwaltungseinheit innerhalb des anlagennahen Asset Managementsystems zuzuordnen. Bei dieser Zuordnung wird eine Prozesskomponenten-Identifikationsinformation mit einer Anlagenkomponente verknüpft und in der Komponentenverwaltungseinheit des anlagennahen Asset Managementsystems gespeichert. In dem anlagennahen Asset Managementsystem ist damit nicht nur die betreffende Anlagenkomponente wie beispielsweise ein Ventil oder ein Messgerät bekannt, sondern auch deren räumliche Anordnung sowie deren Anordnung innerhalb des Produktionsprozesses. Während die Informationen über die einzelnen Anlagenkomponenten ausschließlich von den betreffenden Anlagenkomponenten abhängen, beinhalten die Prozesskomponenten-Identifikationsinformationen vor allem prozessablauf- und produktionsanlagenspezifische Informationen und keine Informationen über die an dieser Stelle des Produktionsprozesses und an diesem Ort innerhalb der Produktionsanlage tatsächlich verwendeten Anlagenkomponente.
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Die Verknüpfung von Prozesskomponenten-Identifikationsinformationen, die nachfolgend vereinfachend TAG-Informationen genannt werden, mit Informationen über die betreffende Anlagenkomponente und deren Zuweisung zu einer Komponentenverwaltungseinheit innerhalb des anlagennahen Asset Managementsystems erfolgen derzeit üblicherweise manuell. Während der Herstellung oder bei Wartungsarbeiten oder einem Austausch einzelner Anlagenkomponenten werden zunächst die TAG-Informationen mit Anlagenkomponente verknüpft. Die verknüpften Informationen können beispielsweise manuell erfasst und über ein mobiles Eingabegerät an das anlagennahe Asset Managementsystem übermittelt werden. Es ist ebenfalls aus der Praxis bekannt, dass die TAG-Informationen über eine geeignete Schnittstelle an die Anlagenkomponente übermittelt werden, die ihrerseits über das Feldbus-System mit dem anlagennahen Asset Managementsystem kommunizieren und die verknüpften Informationen übermitteln kann.
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Die manuelle Zuweisung von TAG-Informationen bzw. deren Verknüpfung mit einzelnen Anlagenkomponenten ist zeitaufwändig und fehleranfällig. Die Verknüpfung und Zuordnung von Informationen muss bei jedem Austausch einer Anlagenkomponente wiederholt werden, um das anlagennahe Asset Managementsystem zu aktualisieren.
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Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Verfahren zur Zuweisung von TAG-Informationen innerhalb eines anlagennahen Asset Managementsystems so auszugestalten, dass diese Zuweisung möglichst einfach, rasch und fehlerfrei erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die TAG-Informationen über eine mechanische TAG-Schnittstelle oder eine digitale TAG-Schnittstelle an die Anlagenkomponente übertragen werden, die den TAG-Informationen zugeordnet ist, und von der Anlagenkomponente über eine digitale Anlagenkomponenten-Schnittstelle in das anlagennahen Asset Managementsystems übertragen werden. Durch die automatisierte Übertragung der TAG-Informationen an die Anlagenkomponente werden die TAG-Informationen automatisch mit der Anlagenkomponente verknüpft. Die Anlagenkomponente kann dann beispielsweise über das Feldbus-System die bereits verknüpften Informationen an das anlagennahe Asset Managementsystem übertragen. Eine manuelle Zuordnung und Verknüpfung von TAG-Informationen ist nicht erforderlich.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die TAG-Informationen erfasst und an das anlagennahen Asset Managementsystem übertragen werden, sobald die Anlagenkomponente in dem Erfassungsbereich der TAG-Schnittstelle angeordnet wird. Die TAG-Schnittstelle wird dabei während des Erstellens der Produktionsanlage einer Prozesskomponente zugeordnet und an der dieser Prozesskomponente zugeordneten Position innerhalb der Produktionsanlage ortsfest angeordnet. Die TAG-Schnittstelle befindet sich demzufolge bereits an dem hierfür vorgesehenen Ort innerhalb der Produktionsanlage, bevor die einzelnen Anlagenkomponenten montiert werden. Sobald die diesem Prozessschritt zugeordnete Anlagenkomponente in der Produktionsanlage montiert wird, kommt die Anlagenkomponente in den Erfassungsbereich der dort schon befindlichen TAG-Schnittstelle. Bereits zu diesem frühen Zeitpunkt können die diesen Prozessschnitt und den Ort innerhalb der Produktionsanlage identifizierenden TAG-Informationen automatisiert in die Anlagenkomponente und anschließend in das anlagennahe Asset Managementsystem übertragen werden. Auf diese Weise kann auch überprüft werden, ob die für diesen Prozessschritt bzw. für diesen Ort innerhalb der Produktionsanlage vorgesehene Anlagenkomponente eingebaut wird.
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Zweckmäßigerweise werden zusammen mit den TAG-Informationen auch gerätespezifische Parameterinformationen der Anlagenkomponente an das Anlagennahe Asset Managementsystem übertragen. So können nicht nur grundlegende Informationen beispielsweise über die Art der Anlagenkomponente und deren Funktionsmöglichkeiten an das anlagennahe Asset Managementsystem übertragen werden, sondern auch für die betreffende und an diesem Ort eingebaute Anlagenkomponente spezifische Parameterinformationen wie beispielsweise Stellgrößenbereiche und Schaltzeiten. Die Erfassung der für ein anlagennahes Asset Managementsystem relevanten Informationen wird auf diese Weise zusätzlich automatisiert und erleichtert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass nach der Übertragung der TAG-Informationen und das anlagennahe Asset Managementsystem Parametervorgaben von dem anlagennahen Asset Managementsystem an die Anlagenkomponente übertragen werden. Das anlagennahe Asset Managementsystem kann dadurch die für den betreffenden Prozessschritt bzw. die für die Prozesskomponente wichtigen oder relevanten Parametervorgaben an die Anlagenkomponente übertragen und eine automatisierte Konfiguration der Anlagenkomponente vornehmen.
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Um einen Abgleich zwischen den Informationen des Steuerungssystems und den Informationen des anlagennahen Asset Managementsystems zu erleichtern ist vorgesehen, dass ein mobiles Rechnersystem die Erfassung und Übertragung der TAG-Informationen in das anlagennahe Asset Managementsystem auslösen kann. Auf diese Weise kann von einem Benutzer des mobilen Rechnersystems vor Ort die Anlagenkomponente gesichtet und die Übertragung der TAG-Informationen ausgelöst werden, um unmittelbar im Anschluss daran die in das anlagennahe Asset Managementsystem übertragenen TAG-Informationen zu überprüfen.
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Das mobile Rechnersystem kann dabei zusätzlich eine Positionserkennungseinrichtung aufweisen und die mit der Positionserkennungseinrichtung ermittelte räumliche Position innerhalb der Produktionsanlage an das anlagennahen Asset Managementsystem übermitteln. In dem Anlagennahen Asset Managementsystem kann dann ein automatisierter Abgleich erfolgen und überprüft werden, ob die Prozesskomponenten-Identifikationsinformationen und die damit verknüpften Informationen über die betreffende Anlagenkomponente mit den räumlichen Informationen über die Produktionsanlage übereinstimmen. Zudem kann mit einer in dem mobilen Rechnersystem hinterlegten Produktionsanlagentopologie direkt vor Ort überprüft werden, ob die betreffende Anlagenkomponente an diesem Ort vorgesehen ist und in zutreffender Weise in den Produktionsprozess integriert ist.
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Die Erfindung betrifft auch eine Produktionsanlage mit mehreren Anlagenkomponenten und mit einem anlagennahen Asset Managementsystem, wobei TAG-Informationen zu einer Anlagenkomponente in einer Komponentenverwaltungseinheit in dem Anlagennahen Asset Managementsystem speicherbar sind und wobei die Anlagenkomponente eine digitale Anlagenkomponente-Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Anlagennahen Asset Managementsystem aufweist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Produktionsanlage einen einer Anlagenkomponente zugeordneten TAG-Informationsträger mit einer mechanischen oder digitalen TAG-Schnittstelle zum Übertragen der TAG-Informationen an die Anlagenkomponente aufweist. Der TAG-Informationsträger kann alle relevanten TAG-Informationen beinhalten und über die TAG-Schnittstelle zur Verfügung stellen. Es ist ebenfalls möglich, dass der TAG-Informationsträger nicht die für die Anlagenkomponente relevanten einzelnen Prozessinformationen beinhaltet, sondern lediglich einen eindeutigen Verweis bzw. eine Referenzinformation beinhaltet und über diese Referenz-TAG-Informationen die einzelnen Prozessinformationen für die betreffende Anlagenkomponente aus einer externen Speichereinrichtung abgerufen werden können.
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Der TAG-Informationsträger kann bei der Errichtung der Produktionsanlage im Bereich der zugeordneten Anlagenkomponente beispielsweise an einer die Anlagenkomponente tragenden oder aufweisenden Leitung oder an einem die Anlagenkomponente beinhaltenden Gehäuse dauerhaft angebracht werden. Da die TAG-Informationen im Wesentlichen Prozesskomponenten identifizieren und unabhängig von der im Einzelnen verwendeten Anlagenkomponente sind, ändern sich die TAG-Informationen üblicherweise nicht. Aus diesem Grund sind beispielsweise bei dem Austausch oder Veränderung einer Anlagenkomponente keine Anpassung und kein Austausch der TAG-Informationsträger erforderlich. Der TAG-Informationsträger muss lediglich bei einem grundlegenden Umbau der Produktionsanlage an die geänderten Prozesskomponenteninformationen angepasst und gegebenenfalls ausgetauscht, bzw. ersetzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der TAG-Informationsträger ein RFID-Transponder ist und die Anlagenkomponente eine RFID-Leseeinrichtung aufweist. Die RFID-Technik hat sich in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen als praxistauglich bewährt. Es sind unterschiedliche RFID-Transponder und RFID-Informationsübertragungsverfahren entwickelt worden, die insbesondere über kurze Entfernungen eine gegenüber Störungen unanfällige Informationsübertragung gewährleisten können. Ein RFID-Transponder kann kostengünstig hergestellt, mit den TAG-Informationen versehen und vor Ort dauerhaft angebracht werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von passiven RFID-Transpondern, die keine eigene Energieversorgung benötigen und über einen sehr langen Zeitraum TAG-Informationen abrufbar bereithalten.
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Die RFID-Transponder können mit sichtbaren Kennzeichnungen oder Informationen kombiniert werden. So kann beispielsweise ein QR-Code oder ein Barcode eine optisch maschinenlesbare Information zu dem TAG-Informationsträger oder zu den darin gespeicherten TAG-Informationen bereitstellen. Es ist ebenso möglich, eine für einen Benutzer ohne zusätzliche Hilfsmittel wahrnehmbare Information auf dem TAG-Informationsträger beispielsweise in Form eines Aufdrucks anzuzeigen.
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Ein RFID-Transponder ist lediglich ein Beispiel für eine digitale drahtlose Informationsübermittlung. Es können auch andere digitale TAG-Informationsträger in Verbindung mit drahtlosen oder drahtgebundenen Übertragungsverfahren verwendet werden.
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Es ist ebenfalls denkbar, dass der TAG-Informationsträger eine maschinenlesbare Informationskarte ist und die Anlagenkomponente eine Informationskarten-Leseeinrichtung aufweist oder mit einer Informationskarten-Leseeinrichtung datenübertragend verbindbar ist. Die Informationskarte kann eine Chipkarte oder eine Magnetstreifenkarte sein. Ein mechanisches Kartenformat ist beispielsweise eine Lochkarte. Die maschinenlesbare Informationskarte muss manuell in die Informationskarten-Leseeinrichtung der Anlagenkomponente eingeführt werden. Dies ist bei einem Austausch oder einer Wartung der Anlagenkomponente kein nennenswerter Zusatzaufwand. Es kann dadurch sichergestellt werden, dass beispielsweise bei sicherheitsrelevanten Anlagenkomponenten die auf der Informationskarte gespeicherten TAG-Informationen nicht drahtlos an die Anlagenkomponente übermittelt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der TAG-Informationsträger einen oberflächenstrukturierten Informationsbereich aufweist und die Anlagenkomponente einen oberflächenstruktursensitiven Erfassungsbereich aufweist. Der oberflächenstrukturierte Informationsbereich kann beispielsweise regelmäßig angeordnete Informationsstifte aufweisen, deren Position und Höhe als eine binäre Information interpretiert werden kann. Der oberflächenstruktursensitive Erfassungsbereich kann eine mit einer Membran bedeckte Stifterfassungseinrichtung aufweisen, mit deren Hilfe die an den einzelnen Positionen befindlichen Stifte und deren Höhe erfasst und in die binäre Information umgewandelt werden kann.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der TAG-Informationsträger mit dem oberflächenstrukturierten Informationsbereich an oder auf einem TAG-Flanschring angeordnet ist, an dem die Anlagenkomponente befestigt ist. Bei dem TAG-Flanschring kann es sich um einen zusätzlichen Flanschring handeln, der zwischen der Anlagenkomponente und der vorgesehenen Befestigungsstelle der Produktionsanlage montiert wird. Der TAG-Flanschring kann unmittelbar bei der Errichtung der Produktionsanlage oder aber nachträglich während eines Nachrüstvorgangs montiert werden.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der TAG-Informationsträger so ausgestaltet ist, dass er eine mechanische Einstellung erlaubt, die dann elektrisch ausgewertet werden kann. Dies ist so ähnlich wie eine Dip-Switch Schalterreihe, die dann eine Information elektrisch auswertbar macht.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Leitungsabschnitts einer Produktionsanlage, die über ein Feldbus-System mit einer Steuereinrichtung und mit einem Anlagennahen Asset Managementsystem verbunden ist,
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2 eine an einer Leitung einer Produktionsanlage angeordnete Anlagenkomponente mit einem TAG-Flanschring und
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3 eine an einer Leitung einer Produktionsanlage angeordnete Anlagenkomponente mit einem RFID-Transponder als TAG-Informationsträger.
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In 1 ist exemplarisch ein Leitungsabschnitt 1 mit einer an dem Leitungsabschnitt 1 angeordneten Anlagenkomponente 2 stellvertretend für eine große Produktionsanlage mit zahlreichen Leitungen und Anlagenkomponenten 2 dargestellt. Die Anlagenkomponente 2 ist über ein Feldbus-System 3 datenübertragend mit einem Steuerungssystem 4 verbunden und wird von dem Steuerungssystem 4 gesteuert, bzw. in Verbindung mit geeigneten Sensoren oder Sensorsystemen geregelt.
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Insbesondere bei größeren Produktionsanlagen mit einer großen Anzahl von Anlagenkomponenten 2 ist es zweckmäßig, dass die einzelnen Anlagenkomponenten 2 in einem Anlagennahen Asset Managementsystem 5 erfasst, verwaltet und gegebenenfalls auch überwacht werden. Das Anlagennahe Asset Managementsystem 5 ist ebenfalls über das Feldbus-System 3 mit der Anlagenkomponente 2 datenübertragend verbunden.
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Sowohl bei dem Steuerungssystem 4 als auch in dem Anlagennahen Asset Managementsystem 5 ist in einer jeweiligen Speichereinrichtung 6, 7 eine Produktionsanlagentopologie 8, 9 und 10 hinterlegt. In dem Steuerungssystem 4 enthält die Produktionsanlagentopologie 8 die für die Prozesssteuerung der Produktionsanlage erforderlichen Informationen, wobei einzelne Prozessschritte 11 den betreffenden, bzw. dabei involvierten Anlagenkomponenten 2 zugeordnet sind. In dem Anlagennahen Asset Managementsystem 5 ist üblicherweise eine Feldbustopologie 9 mit den einzelnen Feldbusadressen 12 und eine Anlagenkomponententopologie 10 hinterlegt, die für jede Anlagenkomponente 2 eine Komponentenverwaltungseinheit 13 aufweist. Die Feldbustopologie 9 wird in dem Anlagennahen Asset Managementsystem 5 mit der Feldbustopologie 9 verknüpft und synchronisiert.
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In dem Steuerungssystem 4 kann eine einzelne Anlagenkomponente 2 mehrfach enthalten sein, sofern mehrere Prozessschritte mit der Anlagenkomponente 2 durchgeführt werden. In dem Anlagennahen Asset Managementsystem 5 ist jede Anlagenkomponente 2 bzw. jede Komponentenverwaltungseinheit 13 mit einer zugeordneten Feldbusadresse 12 verknüpft.
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Um dem Anlagennahen Asset Managementsystem 5 ergänzende Informationen über die innerhalb der Produktionsanlage zugedachte Aufgabe und Funktionalität zur Verfügung zu stellen muss jeder Anlagenkomponente 2, bzw. jeder Komponentenverwaltungseinheit 13 in dem Anlagennahen Asset Managementsystem 5 eine Prozesskomponentenidentifikationsinformation, bzw. eine TAG-Information zugeordnet werden, was bei herkömmlichen Produktionsanlagen und Anlagennahen Asset Managementsystemen en 5 jeweils einen manuellen Eingriff erforderte.
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Im vorliegenden Beispielfall können die TAG-Informationen automatisch von einem in der unmittelbaren Nähe zu der Anlagenkompomente 2 an dem Leitungsabschnitt 1 angeordneten TAG-Informationsträger 14 an die Anlagenkomponente 2 übermittelt werden. Zusätzlich besteht für einen Benutzer eines mobilen Rechnersystems 15 die Möglichkeit, die Informationsübermittlung von dem TAG-Informationsträger 14 an die Anlagenkomponente 2 manuell auszulösen, wenn beispielsweise Wartungsarbeiten vor Ort durchgeführt werden oder eine sofortige Überprüfung der von dem TAG-Informationsträger 14 an die Anlagenkomponente 2 und von der Anlagenkomponente 2 an das Anlagennahe Asset Managementsystem 5 übermittelten TAG-Informationen erfolgen soll. Zu diesem Zweck weist das mobile Rechnersystem eine Positionserkennungseinrichtung auf, so dass die mit der Positionserkennungseinrichtung ermittelte räumliche Position innerhalb der Produktionsanlage ebenfalls an das Anlagennahe Asset Managementsystem 5 übermittelt wird und zu Verifikationszwecken verwendet werden kann.
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Bei einer in 2 exemplarisch dargestellten Ausführungsvariante ist zwischen dem Leitungsabschnitt 1 und der Anlagenkomponente 2 ein TAG-Flanschring 16 montiert, der seitlich neben einem für die Befestigung der Anlagenkomponente 2 vorgesehenen Flanschring 17 einen Informationsbereich 18 mit einer Anzahl von unterschiedlich langen Stiften 19 aufweist. Die Position und Länge der einzelnen Stifte 19 stellt eine binäre Information dar. Die Gesamtheit der einzelnen Stifte 19 stellt den TAG-Informationsträger 14 und die über die Stifte 19 codierten Informationen stellen die dieser Anlagenkomponente 2 zugeordneten TAG-Informationen dar.
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Die Anlagenkomponente 2 weist einen den Informationsbereich 18 des TAG-Flanschrings 16 überdeckenden Erfassungsbereich 20 auf, in dem die Position und Länge der einzelnen Stifte 19 erfasst und an die Anlagenkomponente 2 übermittelt werden können. Die Gesamtheit der einzelnen Stifte 19 in Verbindung mit dem Erfassungsbereich 20, der die durch die Stifte 19 codierte TAG-Information mechanisch auslesen kann, bilden eine mechanische TAG-Schnittstelle.
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Bei einem in 3 dargestellten anderen Ausführungsbeispiel ist auf dem Leitungsabschnitt 1 in unmittelbarer Nähe zu der Anlagenkomponente 2 ein RFID-Transponder 21 aufgeklebt. Auf einer sichtbaren Oberseite weist der RFID-Transponder 21 einen Aufdruck mit einem QR-Code auf, der gesondert erfasst und ausgelesen werden kann. Die in dem RFID-Transponder 21 hinterlegten TAG-Informationen können auch in dem QR-Code codiert sein und bei Bedarf von einem Benutzer optisch ausgelesen werden. In bzw. an der Anlagenkomponente 2 ist eine RFID-Leseeinrichtung 22 angeordnet, mit deren Hilfe die in dem RFID-Transponder 21 gespeicherten TAG-Informationen ausgelesen und über eine geeignete Schnittstelle über das Feldbus-System 3 an das Anlagennahe Asset Managementsystem 5 übertragen werden kann. Der RFID-Transponder 21 stellt bei diesem Ausführungsbeispiel den TAG-Informationsträger 14 dar. Der RFID-Transponder 21 und die RFID-Leseeinrichtung 22 bilden bei diesem Ausführungsbeispiel eine digitale TAG-Schnittstelle.
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Die Übertragung der TAG-Informationen von dem TAG-Informationsträger 14 an die Anlagenkomponente 2 kann automatisch ausgelöst und veranlasst werden, sobald die Anlagenkomponente 2 in den Erfassungsbereich des TAG-Informationsträgers 14 kommt. In diesem Fall stehen die TAG-Informationen bereits während oder unmittelbar nach der Montage der Anlagenkomponente 2 zur Verfügung. Es ist ebenfalls möglich, dass die Übertragung der TAG-Informationen von einem Benutzer extern ausgelöst oder über das Feldbus-System 3 nach einer Veränderung der Anlagenkomponente 2 oder in zeitlichen Abständen automatisch ausgelöst wird.
