DE19715503A1 - Integriertes Rechner- und Kommunikationssystem für den Anlagenbereich - Google Patents
Integriertes Rechner- und Kommunikationssystem für den AnlagenbereichInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein integriertes Rechner- und Kommuni
kationssystem für den Entwurf, die Projektierung, die Imple
mentierung, Inbetriebsetzung und Optimierung von Anlagenkom
ponenten und kompletten Anlagen, insbesondere der Grund
stoff-(primary)Industrie, z. B. von Walzwerken oder metallurgischen
Anlagen, bei denen zur Prozeßführung und Optimierung insbe
sondere mathematische Modelle in algorithmischer Form oder in
Form von neuronalen Netzen verwendet werden.
Es ist bekannt, industrielle Anlagen, z. B. im Bereich der
Grundstoffindustrie, aber auch in anderen Industrien, durch
intelligente, selbstoptimierende Leitsysteme zu führen. Bei
spiele zeigen die DE 195 08 474 A1 und die DE 195 08 476 A1
der Anmelderin. Hier wird insbesondere eine Optimierung - on
line oder offline - mit Hilfe von algorithmischen und neuro
nalen Netzmodellen beschrieben, mit denen eine fortlaufende
Prozeßoptimierung möglich ist. Die Ergebnisse der Optimie
rungsrechnungen unter Verwendung der Modelle gehen in einen
Prozeßoptimierer ein, der nach einem Istwert-Sollwertver
gleich neue, modellmäßig optimierte Sollwertvorgaben für den
Prozeß ausgibt.
Es ist weiterhin aus der nicht vorveröffentlichten deutschen
Patentanmeldung 196 249 26.0 der Anmelderin bekannt, eine der
vorstehenden Optimierung zum Teil entsprechende, Optimierung
dezentral über eine Optimierungszentrale, die Werte und die
Rechenkapazität eines Anlagenleitrechners benutzt, mit Hilfe
von Datenübertragungsmitteln auszuführen. Aus den genannten
Schriften gehen eine Vielzahl von Detaillösungen hervor, die
für die Ausführung der erfinderischen Lösung in Frage kommen,
die genannten Schriften sind daher insoweit als Teil der Of
fenbarung anzusehen und als Anlage den Anmeldungsunterlagen
beigefügt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das eingangs beschriebene inte
grierte Rechner- und Kommunikationssystem über den Rahmen der
bekannten Lösungen hinaus auszudehnen, d. h. zu universalieren
und trotz der damit verbundenen situations- und sicherheits
technischen Probleme, über öffentliche Netze einsatzfähig zu
machen. Das Ziel der Aufgabenlösung liegt in einer Kostenre
duktion bei dem Vorgang der zwischen einer Kundenanfrage und
dem optimierten Betrieb einer erstellten Anlage liegt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das integrierte Rechner-
und Kommunikationssystem im wesentlichen derart ausgebildet
ist, daß mit ihm zur Optimierung insbesondere der regeltech
nischen Prozeßführung und ihres Entwurfs, Änderungen von
Softwareobjekten, Parametern, ganzen Modellteilen, ihren Ver
knüpfungen etc. online oder offline dezentral über bestehende
Kommunikationseinrichtungen möglich sind, wobei die Reaktio
nen auf Änderungen fortlaufend direkt überwacht oder zumin
dest modellmäßig überprüft werden.
Aus der US-PS 4,783,998 ist eine Fernoptimierung des Betriebs
eines Generators bekannt, die Fernoptimierung betrifft jedoch
ebenso wie die bekannte Fernparametrierung von z. B. Telefon
anlagen, nur Einzel-Anlagenkomponenten ohne modellmäßig be
handelte Verflechtungen innerhalb einer komplexen Anlage zu
berücksichtigen. Fern-Modelländerungen- und Optimierungen
etc. wurden bisher nicht erfindungsgemäß durchgeführt.
Das Wesen der Erfindung ist aus den Patentansprüchen, Texten
und Darstellungen zu ersehen.
Fig. 1 zeigt in Form eines Puzzles die Hauptaufgaben und we
sentlichen Lösungselemente zur Lösung der Aufgabe. Die Vor
sprünge, die von den Teilen des Puzzles in die anderen Teile
hineinreichen, symbolisieren die untereinander vorliegende
Verklammerung. Es sind also nicht nur die Einzelteile des
Puzzles in ihrer Wirkung auf die Nachbarteile zu betrachten,
sondern die sich aus dem Zusammenwirken der einzelnen Teile
ergebende Gesamtwirkung.
Die einzelnen Teile, die im Puzzle dargestellt sind, wirken
sich positiv ergänzend zusammen und können sehr vorteilhaft
eine Optimierung unter Zeit- und Kostenreduzierung bewirken.
Sie sind als räumlich und zeitlich vernetzt zu sehen und kön
nen dezentral benutzt werden. Ihre gegenseitige Verzahnung
ergibt eine Gesamtlösung, deren positive Wirkung über die
Wirkung der einzelnen Teile hinausgeht und die durch die ge
genseitige Beeinflussung ermöglicht wird.
Fig. 1 ist das System in Form eines Puzzle dargestellt.
Fig. 2 sind in Textform Einzelheiten dargestellt, die für
die Ferninbetriebsetzung wesentlich sind.
Fig. 3 sind in Textdarstellung die wesentlichen Einzelhei
ten dargestellt, die für die Benutzung von geneti
schen Algorithmen wesentlich sind.
Fig. 4 sind in Textdarstellung die wesentlichen Einzelhei
ten dargestellt, die bei der Verwendung von Frame
Works zu beachten sind.
Fig. 5 ist in Textdarstellung die Hauptaufgabe der neurona
len Netze dargestellt, die online durchgeführt wird.
Fig. 6 sind in Textdarstellung wesentliche Merkmale der
verwendeten mathematischen Modelle dargestellt.
Fig. 7 sind in Textdarstellung die wesentlichen Merkmale
der offline verwendeten neuronalen Netze darge
stellt.
Fig. 8 sind in Textdarstellung die wesentlichen Merkmale
der objektorientierten Programmierung dargestellt.
Fig. 9 sind in Textdarstellung die wesentlichen Aufgaben
der genetischen Programmierung dargestellt und in
Fig. 10 ist schließlich in Textdarstellung eine wesentliche
Aufgabe eines virtuellen Büros dargestellt.
Die in Fig. 2, 3, 5, 6, 7 und 10 dargestellten Puzzleteile sind in
ihren Einzelheiten teilweise in der bereits erwähnten, nicht
vorveröffentlichten DE 196 24 926.0 mit ihren Einzelheiten
beschrieben. Die in den Fig. 3 bis 9 dargestellten Einzelhei
ten sind im wesentlichen in den DE 195 08 474 Al und
DE 195 08 476.4 A1 im Detail und insbesondere in ihrem Zusammenwir
ken erläutert. Im Zusammenhang mit den drei vorgenannten
Schriften ergibt sich aus der Offenbarung der Fig. 1 bis 10
eine vollständige Lehre zum technischen Handeln.
Es versteht sich das die gegebene technische Lehre nicht nur
für das Gebiet der Grundstoffindustrie anwendbar ist, wenn es
auch hierfür als besonders geeignet erscheint, sondern auch
für sonstige Anlagen z. B. im Bereich der Telekommunikation,
einsetzbar ist.
Claims (17)
1. Integriertes Rechner- und Kommunikationssystem für den
Entwurf, die Projektierung, die Implementierung, Inbetrieb
setzung und Optimierung von Anlagenkomponenten und kompletten
Anlagen, insbesondere der Grundstoff-(primary)Industrie z. B.
von Walzwerken oder metallurgischen Anlagen, bei denen zur
Prozeßführung und Optimierung insbesondere mathematische Mo
delle in algorithmischer Form oder in Form von neuronalen
Netzen verwendet werden, wobei es derart ausgebildet ist, daß
mit ihm zur Optimierung, insbesondere der regeltechnischen
Prozeßführung und ihres Entwurfs, Änderungen von Softwareob
jekten, Parametern, ganzen Modellteilen, ihren Verknüpfungen
etc. online oder offline dezentral über bestehende Kommunika
tionseinrichtungen möglich sind, wobei die Reaktionen auf Än
derungen fortlaufend direkt überwacht oder zumindest modell
mäßig überprüft werden.
2. Integriertes System nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß es derart ausgebildet ist,
daß mit ihm eine technologische Ferninbetriebsetzung möglich
ist.
3. Integriertes System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß es derart ausgebildet ist,
daß mit ihm eine Online-Fernoptimierung möglich ist.
4. Integriertes System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß es derartig
ausgebildet ist, daß mit ihm eine Offline-Fernoptimierung
möglich ist.
5. Integriertes System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß seine Hard- und
Softwarekomponenten für den Entwurf, die Projektierung,
die Implementierung, die Inbetriebsetzung und/oder den Be
trieb durch genetische Algorithmen optimierbar ausgebildet
sind.
6. Integriertes System nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß es für den
Entwurf und/oder die Projektierung sowie gegebenenfalls für
die Implementierung und Inbetriebsetzung Einzelheiten
(frames) aufweist, die einen Rahmen für die eingesetzte Soft
ware, die eingestellten Parameter, für ganze Modellteile so
wie Regelungsstrukturen und ihre Ausbildung sowie ihre Ver
knüpfung bilden.
7. Integriertes System nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß seine Pro
grammteile derart ausgebildet sind, daß für das Programm eine
genetische Optimierung möglich ist.
8. Integriertes System nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß es Hard- und Softwareteile aufweist, die durch
Kommunikationsmittel wie ISDN-Leitungen, Satellitenverbindun
gen, Telefonmodems, das Internet oder ähnliches verbindbar
sind.
9. Integriertes System nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß es derart ausgebildet ist,
daß es mit seinen Komponenten ein virtuelles Büro für den
Entwurf, die Projektierung, die Implementierung, Inbetrieb
setzung und/oder optimierte Betriebsführung von Anlagen
bildet.
10. Integriertes System, insbesondere nach einem oder mehreren
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß es eine anlagenfern installierte Tech
nologie - insbesondere Inbetriebsetzungs- und technologische
Optimierungszentrale aufweist, die durch Datenfernübertra
gungsmittel mit einer Leitsystemrecheneinheit einer technolo
gisch in Betrieb zu setzenden oder technologisch weiter zu
verbessernden Anlage in Verbindung steht.
11. Integriertes System nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß es ein internes Netz in
einer Technologiezentrale und ein Fern-Inbetriebsetzungs- oder
Betriebsoptimierungsnetz aufweist, die durch zumindest
eine Sicherheits-Datenübergabeeinrichtung (Fire wall) mit
einander verbunden sind.
12. Integriertes System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Inbetrieb
setzungs- oder Betriebsoptimierungszentrale Außenstellen,
z. B. Projektbüros, aufweist, die räumlich von der Zentrale
getrennt aber datentechnisch mit dieser verbunden sind.
13. Integriertes System nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Inbetrieb
setzungs- oder Betriebsoptimierungszentrale eine Administra
toreinheit aufweist, die gleichzeitig zur Logbuchführung ge
eignet ausgebildet ist.
14. Integriertes System nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß es im
Leitsystem der Anlage rechentechnische Technologiemodule, ei
ne Datensammlungseinheit etc. sowie in der Zentrale Personal
mit technologischem Wissen, Datenbanken für die jeweiligen
Kunden, allgemeine und kundenspezifische Technologiemodule,
detailliert oder in Form von Frames, insbesondere in einer in
das Anlagenleitsystem modulartig eingebbaren Form, aufweist.
15. Integriertes System nach Anspruch 10, 11, 12, 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß es im An
lagenleitsystem Recheneinrichtungen für die Adaption anlagen
spezifischer Parameter, für das Speichern anlagenspezifisch
ausgebildeter Modelle, für das Speichern von Vorausberech
nungsalgorithmen, für das Speichern von Trendverfolgungen,
für das Speichern von Adaptionsalgorithmen, gegebenenfalls
für das Training oder zur Optimierung von neuronalen Netzen
sowie gegebenenfalls Diagnosespeicher sowie weitere für die
technologische Optimierung der Anlage erforderliche Rechen
einrichtung aufweist, die über Datenfernübertragungsmittel
beeinflußt werden können.
16. Integriertes System nach Anspruch 10, 11, 12, 13, 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß es in der
Inbetriebsetzungs- oder Betriebsoptimierungszentrale unspezi
fische Hardwareeinrichtungen, Softwaretools, Inbetriebset
zungstools, Softwareentwicklungstools, Softwareevolutions
tools, KNN-Trainingstools, statistische Auswertungsprogramme
etc. zur anlagenneutralen Verwendung aufweist.
17. Integriertes System, insbesondere nach einem oder mehre
ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß es eine Kommunikations-Zent
ralanlage mit Hardware-Einheiten, wie Monitoren, Rechenein
richtungen, gegebenenfalls Kameras etc. als Mehrplatzprojek
tierungs- und/oder Konstruktionsbüro, Inbetriebsetzungsbüro
oder Betriebsoptimierungsbüro aufweist, wobei unmittelbare
Dialoge, Zeichnungsänderungen, Softwareeingaben etc. durch
fernübertragene Äußerungen, Änderungen etc. auf den Monitoren
und/oder durch Sprache ergänzt oder ersetzt werden.
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