Ansatzpunkte - industry-forum.biz · Disziplin A. Domänenspezifische Sprache Disziplin A. Identifikation gemeinsamer Konzepte. ... System Unit Library. Definition von wiederverwendbaren

08.03.2018 CADENAS Industry Forum

Ansatzpunkte

Ein wesentlicher Kostenfaktor von industriellen Anlagen ist der Entwurfsprozess.

Eine Umfrage ergab: dass 82% der befragten

Experten sagen, dass die Redundanz bei Planungsschritten beendet wird.

Dass die pdf/paper-Schnittstelle mit 31% die am weitesten verbreitete Schnittstelle ist.

dass nur 12% der befragten Experten standardisierte Schnittstellen nutzen.

2

Quelle: AIDA 2005

Projekt Management (3%)

Vorab-Inbetriebnahme (2%)

Zusammenbau (11%)

Zukaufteile (28%)

Simulation Geometrie (1%)

Roboter programmieren Off-/Online (5%)Projeptplanung (51%)

Existieren Redundanzen im Entwurfsprozess?

Ja (41%)

Applikationsabhängig (41%)

Nein (18%)

Welche Schnittstellen werden derzeit genutzt?

Papier/PDF (31%)

Proprietäre Schnittsellen(26%)

GenerischeAustauschformate (12%)

Einheitliche Projektdatenbank(20%)

Andere (11%)

Quelle: Gemeinsames Projekt mit logi.cals Austria, der TU Wien und der OvGU Magdeburg, 2013


Datenaustauschprozess

3

Sendendes Werkzeug

Projekt-daten

Daten-modell

-attribut-attribut

Objekt

-attribut-attribut

Objekt1

-attribut-attribut

Objekt1

-attribut-attribut

Objekt

1

Relation

Empfangendes Werkzeug

Projekt-daten

Daten-modell

-attribut-attribut

Objekt

-attribut-attribut

Objekt1

-attribut-attribut

Objekt

1

-attribut-attribut

Objekt

1

Relation

Mapping

Exportierte Daten

Daten im Austausch-

format

Daten transformieren

Daten schreiben

Voraussetzung: Festlegung der Daten-elemente, die zu exportieren sind, ihrerDarstellung (Syntax) und ihrer Bedeutung(Semantik)

Daten im Austausch-

format

Daten transformieren

Voraussetzung: Kenntnis der enthaltenenDatenelemente, ihrer Darstellung (Syntax)und ihrer Bedeutung (Semantik) sowieWissen über deren Beziehung zu eigenenDatenelementen.

Daten lesen


Datenmanagement im Entwurfs-prozess mit AutomationML

Grundlagen

4

Technische Disziplin x

Zulieferer

Technische Disziplin 2

Virtuelle Inbetriebnahme

Technische Disziplin 1

Nutzung & Wartung

Installation & Ramp UP

Projekt Management

Nutzung von einheitlichen Bibliotheken



Grundlagen Gewährleistung eines gemeinsamen

Verständnisses der ausgetauschten Daten Explizite gemeinsame Semantik für alle auszutauschenden Daten

5

Disziplin A

Domänenspezifische Sprache Disziplin A

Identifikation gemeinsamer Konzepte

GemeinsameDatenaustauschsprache

Disziplin B

Domänenspezifische Sprache Disziplin B

Disziplin X

Domänenspezifische Sprache Disziplin X

…

…

Umgesetzt durch Rollenklassen- und Interfaceklassen-

systeme

Komponentenanbieter

Bibliotheks-spezifische Sprache

Erfordert eine gemeinsame Informations-strukturierung



Grundlagen

6

Was ist mit der Semantik?



Grundlagen Entsteht als Antwort auf das

Datenaustauschproblem im Rahmen einer gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsanstrengung verschiedener Unternehmen und Forschungseinrichtungen.

Ist eine Kombination verschiedener XML basierter Datenaustauschformate nach den Prinzipien der menschlichen Lesbarkeit und „Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile.“

Ist ein „flüchtiges Format“, d.h. Daten werden übergeben und gelöscht.

Ermöglicht bisher die Abbildung von Informationsmengen bezüglich

7

MechatronischeEinheit

Funktions-beschreibende Informationen

Steuerungs-informationen

Topologie-informationen

Mechanik-informationen

SonstigeInformationen

Netzwerk-informationen

Von einfachen Objekten bis hin zu komplexen Objekten, die in den

Bibliotheken gespeichert werden können.



Grundlagen

Welche Informationen werden von AutomationML abgedeckt?

8

Anlagenstruktur• Komponentenhierarchie• Topologie• Komponentenbeziehungen

Anlagen-beschreibung

Geometrie und Kinematik• Mechanische Konstruktion• Bewegungsplanung• Elektrische Konstruktion

Verhalten• Verhalten der Komponenten • Gestaltung der Kontrollsysteme • Roboterprozesse

Netzwerke• Elektrische Konstruktion• Kommunikationssysteme

Anlagenkomponenten• Mechatronische Struktur• Bestandteile / Parameter • Wirtschaftliche Aspekte

Semantik• Klare Bedeutung der Objekte über Klassifizierungssysteme



Grundlagen

Welche Informationen werden von AutomationML abgedeckt?

9


Komponenten-beschreibung








Grundlagen

Wo kann AutomationML eingesetzt werden?

10

ProductDesign Plant Planning Functional

Engineering Commissioning


AutomationML kombiniert die Datenformate CAEX (IEC 62424) zur Beschrei-

bung von hierarchischen Anlagenstrukturen sowie Attributen für die einzelnen Anlagenteile und Geräte

COLLADA (Standard der KHRONOS Group) für die Beschreibung geometrischer und kinematischer Informationen

PLCopen XML (Standard der PLCopen zur Abbildung von IEC 61131 Projekten) für die Beschreibung von Verhaltensinformationen

Funktions-beschreibende Informationen

Steuerungs-informationen

Netzwerk-informationen

Mechanik-informationen

Sonstige Informationen

Topologie-informationen


Grundlagen



Grundlagen

12

12

Toplevel-FormatCAEX IEC 62424

Anlagen-struktur-information

Komponenten

Komponenten-hierarchien

Mechatronik

Netzwerke

Geräte

Attribute

Geometrie undKinematikFormatCOLLADA

LogikFormatPLCopenXML

IEC 62714

Weitere Aspektein weiteren XMLFormaten

D1 D2

Dn

Anlagenplanung und Inbetriebnahme

AutomationML übertragen mittels OPC UA Technologie

Nut

-zu

ngKomponenten-/Gerätebeschreibung mit eCl@ss Attributen



Grundlagen

13

CAEX

COLLADA

COLLADA

COLLADA

PLCopen XML

PLCopen XML

PLCopen XML


Interface Class LibraryDefinition nutzbarer Schnittstellen

System Unit LibraryDefinition von wiederverwendbaren Systemteilen

InstanceHierarchyBeschreibung der eigentlichen Planungsdaten

Role Class LibraryDefinition von Semantiken für Objekte

IH

IE

SUC LIB

SUC

LIB

RoleLIB

Role

IE

IE

IE

IE

SUC

Role

Role

*.dae

*.xml

SUC

Verweis auf externe Daten

Verlinken von Objekten

Instanziieren von Objekten

Nutzen von BedeutungenNutzen von

Bedeutungen

Nutzen von BedeutungenNutzen von

Schnittstellen

Topologiebeschreibung mit CAEX

Definition der Bedeutung von Objekten durch Rollenklassen

Definition von wiederverwendbaren Objekten für das Engineering

Komponenten Schnittstellen Rollen

Darstellung der Projektdaten als Projektbaum

Integration von Objektbeschreibungen als Attribute

Beziehungen zwischen Objekten und Referenzen auf externe Dokumente

14

Definition der Semantik

Wiederverwendbare Systemkomponenten


Geometrie- und Kinematikbeschreibung mit

COLLADA

OpenXML – basiertes 3D-Grafikformat inklusive Geometrie UND Kinematik (ab V1.5) als einziges Dateiformat, das dies ermöglicht.

Wird auch von Google Earth/Sketch Up, Game Engines verwendet. COLLADA ist als ISO/PAS 17506 von KHRONOS genormt. Ursprünglich entwickelt für die Spieleindustrie.

Haupttreiber: Sony

15

AutomationMLCOLLADA data

AutomationML InternalElement

Robot

Geometry

Kinematics

CAEX

COLLADA


Anwendungsbeispiele

Austausch von Anlagen-strukturen CAD-Strukturen von

Transportsystemen Beispiel Werkzeugkette:

AutoCAD (Autodesk) taraVRbuilder (tarakos) PlantSimulation (Siemens)

Voraussetzung: Transport-System-Rollenbibliothek

16









Anwendungsbeispiele

Austausch von Netzwerkstrukturen Geräte- und Verdrahtungsstruktur

in Automatisierungssystemen Beispiel Werkzeugkette:

EPlan Electric (Eplan) TIA Portal (Siemens) / logi.CAD (logi.cals)

Voraussetzung: AutomatisierungssystemHardwarekonfiguration Rollenklassen-system

17









Anwendungsbeispiele

Austausch der Kinematik Struktur-, Geometrie- und

Kinematikdaten für die virtuelle Inbetriebnahme Beispiel Werkzeugkette:

Process simulate (Siemens), Delmia (Dassault), NX MCD (Siemens) RF::Suite (EKS Intec)

Voraussetzungen: Virtuelle Inbetriebnahme bezogene Rollenklassensysteme, COLLADA

18









Anwendungsbeispiele

Einrichten von Steuerungsprojekten Modellbasiertes Engineering von

positivem Verhalten in der Steuerungsanwendung Beispiel Werkzeugkette: logi.CAD

(logi.cals) Voraussetzungen:

steuerungsbezogene Rollenklassensysteme, PLCopen XML

19

Velocity 6000









Anwendungsbeispiele

Unterstützung des Automations- und Prozess-Engineering mittels einer Bibliothek intelligenter Komponenten CENIT FASTSUITE Edition 2 Skalierbare Lösung hinsichtlich vom Kompo-

nentenhersteller bereitgestellte Informationen Verfügbar ist COLLADA Download von CADENAS

mit Geometrie und Kinematik Import Wird nach dem Erscheinen des BPR – AML

Component erweitert um mechanische und elektrische Schnittstellen, E/A Signale und Verhalten

Komponenten können für OLP und SPS Validierungen in FASTSUITE 2 verwendet werden

20








CADENAS https://b2b.partcommunity.com CENIT Fastsuite Edition 2


Wichtige Tragkonstruktion

Ein sehr wichtiger Baustein für den umfassenden Einsatz von AutomationML sind Komponentenbibliotheken.

Beispiel OPAC-Projekt

Wie kann eine Anlagenkomponente mit AutomationML modelliert werden?

21


Entwicklung einesKomponentenmodellierungsansatzes

Definiert Rollenklassenbibliothek fürAutomationML-Komponente

Basis-Rollenklasse AutomationKomponente– Definiert grundlegende Attribute– Identifikation von Elementen als

„AutomationML automation component“ Weitere Rollenklassen (Beispiele)

– AutomationComponentDocumentation –Integration von externen Dokumentationen in verschiedene Dateivormate, z.B. PDF

– AutomationModelElement – Integration von Zusatzmodellen wie Simulations-, 3D- oder kinematische Modelle

– AutomationComponentConnector – Definition von verschiedenen Steckverbindern, z.B. elektrisch, pneumatisch... sind möglich.

22



Entwicklung eines Komponentenmodellierungsansatzes SUC als Vorlage für 100%

Komponente Komponenten werden durch die

Supported / RequieredRole Class AutomationComponent definiert

Interne Elemente mit definierten Rollenklassen für alle Informationsklassen, einschließlich der notwendigen Interfaces

23



Vorreiter bei der Umsetzung des Komponentenkonzeptes ist Festo Zurzeit ist Festo in der Lage, Collada 1.4.0

Vertretungen für nahezu alle Katalogprodukte anzubieten (Collada 1.5.0 wird in Kürze verfügbar sein)

Stellt ColladaWebViewer und AutomationMLEditor Plugin zur Verfügung

Intention: Bereitstellung eines stabilen Werkzeugsatzes zur Beurteilung der Geometrie und des kinematischen Verhaltens von Bauteilen VOR dem Kauf

Ermöglicht einen ersten Schritt in Richtung integrierter Komponentenbibliotheken und deren Verwendung.

24

Wichtige UnterstützungsstrukturBeispiel


Erste CADENAS-basierte Lösungen verfügbar

25

Wichtige UnterstützungsstrukturBeispiel


Stand der Anwendbarkeit von AutomationML

Häufig angesprochenes Thema: Ist AutomationML ausgereift genug, um anwendbar zu sein? Einfache Antwort: Ja! Komplexere Antwort: Es gibt einen Migrationsweg von bestehen-

den stabilen Engineering-Ketten zu AutomationML-basierten! Probleme, die es zu lösen gilt: Überzeugen Sie den Benutzer davon,

seine bekannte Gewohnheit NICHT zu ändern, sondern seine Arbeit zu verbessern.

26

Disziplin A: Datenquelle

Disziplin B: Datenquelle

Disziplin C: Datensenke

Disziplin D: Datensenke

*.xml

*.aml

Transformer

*.xml

*.aml

Transformer

*.csv *.aml

Tran

sfor

mer

*.csv*.aml

Tran

sfor

mer

*.aml

*.aml *.aml

*.aml


Kooperationen

Der AutomationML e.V. kooperiert mit verschiedenen Organisationen zur Harmonisierung von Standards und zur gemeinschaftlichen Entwicklung von Best Practice.

Verbindungen bestehen mit PLCopen KHRONOS (COLLADA) eCl@ss ProSTEP iViP OPC Foundation IEC FDT VDMA CADENAS

27


Kooperation mit CADENAS

Status: Verbindung Technische Zielsetzung:

Entwicklung einer Methodik zur Modellierung von Komponenten eines Produktionssystems Integration von ingenieur- und einkaufsrelevanten

Informationen Anwendung dieser Methodik als Exportfunktion

aus CADENAS-Produktkatalogen Erweiterung der CADENAS PARTsolution-

Produktlinie um AutomationML-Export

Nicht-technische Ziele: Gemeinsame Promotion / Marketing

Betroffene Teile von AutomationML Best-Practice-Empfehlungen Beschreibung der Automatisierungskomponenten

(derzeit in Entwicklung)

28


AutomationML Informationen

Was gibts es sonst noch zu entdecken über AutomationML?

AutomationML Webseite auf www.automationml.orgDownloadbereich mit allen Whitepapers,

Software und Entwicklungsbeispielen, …Forschungsprojekte, Tools,

Publikationen, … AutomationML Newsletter

Abonnement auf der Webseite möglich www.automationml.org

AutomationML in a Nutshell Auch auf der Webseite abrufbar

29

08.03.2018 CADENAS Industry ForumHannover Messe, 20-24 April 2009 30

Werden Sie Mitglied bei AutomationML!

Eine wirklich gute Idee erkennt man daran, dass ihre Verwirklichung von

vorne herein ausgeschlossen erscheint.

Albert Einstein


Defined roles as sematic representation

Component library

Project

Topologiebeschreibung mit CAEX Beispiel


Geometrie und Kinematik Beispiel

32

COLLADA

CAEX

CAEX

Quelle: www.arburg.com

Documents

Ansatzpunkte - industry-forum.biz · Disziplin A. Domänenspezifische Sprache Disziplin A. Identifikation gemeinsamer Konzepte. ... System Unit Library. Definition von wiederverwendbaren