Digital Engineering – Das Konzept

Die Digitale Fabrik verbindet bereits heute die Produktentwicklung mit der Planung des Fertigungsprozesses. Allerdings greift die Verzahnung der einzelnen Disziplinen nach wie vor noch nicht einwandfrei. Abhilfe schafft das Konzept „Digital Engineering“.

Die Digitale Fabrik verbindet bereits heute die Produktentwicklung mit der Planung des Fertigungsprozesses. Allerdings greift die Verzahnung der einzelnen Disziplinen nach wie vor noch nicht einwandfrei. Abhilfe schafft das Konzept „Digital Engineering“.

An Planung, Entwicklung und Bau einer Anlage sind viele Abteilungen einer Firma und mitunter auch Subunternehmen beteiligt, die oft mit verschiedenen Softwarewerkzeugen arbeiten. Schon zu Beginn der Planungsphase entstehen erste zuzuordnende Daten wie etwa Stücklisten und Bezugskonditionen für die benötigten Ressourcen (etwa ein Rollenförderer). Die Datenmenge, die diesen Ressourcen zuzuweisen ist, nimmt mit dem Entwicklungsfortschritt kontinuierlich zu: Die Mechanikkonstruktion legt die grundlegenden Daten einer Ressource fest, beispielsweise die Antriebs- und Geberliste, den Ablaufplan (elektrisch, pneumatisch und hydraulisch) sowie die 2D- und 3D-Modelle. Die Elektrokonstruktion ergänzt ihrerseits Informationen über die elektrischen Komponenten, die dezentrale Peripherie und die benötigten Softwarebausteine. Diese unterschiedlichen Daten entstehen in spezifischen Softwarewerkzeugen und sind nur dort in den jeweiligen Datenbanken gespeichert. Die nicht ausreichende Integration der Softwarewerkzeuge und ihrer Daten ist eine der größten Schwächen aller bisherigen Ansätze im Bereich „Digitale Fabrik“. Diese Mängel will Siemens mit dem Konzept „Digital Engineering“ beseitigen.

Digital Engineering unterstützt im Rahmen der Digitalen Fabrik alle Prozesse der Fertigung, angefangen bei der Anlagenplanung über die Elektro- und Mechanikkonstruktion bis hin zu einer virtuellen Inbetriebnahme und zur Unterstützung von Anlagenwartung und Anlagenservice. Dazu muss das im Projektierungswerkzeug „Simatic Automation Designer“ umgesetzte Konzept

  • eine ganzheitliche Sicht auf alle Projektierungsdaten bieten,
  • die einmalige Dateneingabe unterstützen,
  • die Datenkonsistenz in allen beteiligten Softwarewerkzeugen gewährleisten
  • und die Änderungen der Parameter und Daten ermöglichen, ohne dass die spezifischen Softwarewerkzeuge benötigt werden.

Alle Daten werden software-unabhängig in das Projektierungswerkzeug Automation Designer eingelesen und zusammengeführt. Über entsprechende Schnittstellen lassen sich ebenso beliebige Softwarewerkzeuge und Datenobjekte  integrieren. Ebenso fügt sich das Engineeringtool in beliebige anwenderspezifische Systemumgebungen ein. Dieser Engineering-Ansatz reduziert die Kosten sowie die Planungszeit und verbessert die Funktionssicherheit der realisierten Anlagen.

Kriterien für Digital Engineering

Digital Engineering verlangt von der Software-Architektur und dem Datenmodell des Engineering-Werkzeugs:

  • Offenheit zur Integration in eine bestehende Prozesslandschaft;
  • Erweiterbarkeit, um neue Funktionalitäten in Hinblick auf geänderte Prozesse einzubringen;
  • Unterstützung von standardisierten Ressourcen und Gruppen von Ressourcen, basierend auf einem Bibliothekskonzept;
  • Integration des Anlagenlayouts zur Unterstützung einer interdisziplinären Kommunikation zwischen den Beteiligten.

Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden die maßgeblichen Modellierungskriterien festgelegt: Die Architektur eines Projektierungswerkzeuges für Digital Engineering muss vor allem offen und erweiterbar sein. Dazu gibt es Datenschnittstellen (XML-basierte Import-/ Exportschnittstellen), die den Austausch und die Synchronisation größerer Datenmengen mit anderen Softwarewerkzeugen ermöglichen, beispielsweise für die Übernahme von Komponenten aus einem elektronischen Produktkatalog.

Für die häufig parallelen Projektierungstätigkeiten ist ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen den beteiligten Softwarewerkzeugen erforderlich. Daher sind etwa Änderungsmarker, Datumsangabe und eindeutige Kennungen (auch von Fremdsystemen übernommene) ein zentraler Bestandteil des festgelegten XML-Schemas für Digital Engineering.

Die Erweiterbarkeit stellen funktionale Schnittstellen sicher, über die so genannte „Extension Packages“ angebunden werden können. Diese stellen weitere Funktionen und Datenstrukturen zur Verfügung und können vorhandene Projektierungsdaten auswerten. Über Extension Packages lassen sich bei Bedarf auch eigene Generatoren für die automatische Code-Erzeugung für speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) oder andere Softwarewerkzeuge anbinden.