Von der Simulation bis zur Detailplanung. CAE-Modul für das Basic-Engineering in der chemischen Industrie - prozesstechnik online

CAE-Modul für das Basic-Engineering in der chemischen Industrie

Von der Simulation bis zur Detailplanung

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Die Firma Infracor GmbH hat durch die Einführung des Systems Comos PT als Basistechnologie und die Entwicklung eines speziellen Moduls für das Process Engineering bereits nach kurzer Zeit eine erhebliche Effizienzsteigerung in der Projektabwicklung erreichen können. Mit diesem System steht der Prozeßindustrie eine CAE/EDM-Generation zur Verfügung, die die durchgängige Gestaltung des Datenflusses von der Simulation bis zur Detailplanung ermöglicht.

Dipl.-Ing. Oliver Neef

Prozeßdaten aus verschiedenen Datenquellen und aus Prozeßsimulatoren sollten intelligent übertragen, verwaltet, aufbereitet und in Planungsdokumente eingebracht werden können. Unter diesem Motto standen die Überlegungen zur Realisierung eines Prozeßdatenverwaltungssystems (PDVS) auf Basis der Softwareplattform Comos PT bei der Infracor GmbH, einer Tochtergesellschaft der Degussa-Hüls AG. Im Rahmen der Kooperationsvereinbarung zwischen Infracor und dem beauftragten CAE-Systemhaus wurde unter Comos PT ein separates Programmodul PE (Process Engineering) konzipiert. Bei der Entwicklung dieses Moduls war eine Prämisse, Datenstrukturen und Inhalte im wesentlichen nicht firmenspezifisch anzulegen. Das fertige Softwarepaket kann daher leicht an die Bedürfnisse anderer Anwender im Engineeringbereich angepaßt werden.
Zielsetzung
Das Entwicklungsziel für das PE-Modul war die Realisierung einer intuitiv zu bedienenden Anwendung, die auch dem normalen Projektingenieur/-techniker in den verfahrenstechnischen Abteilungen ohne aufwendige Schulungsmaßnahmen die täglichen Routinearbeiten, z. B. Weiterverarbeitung der Simulatorberechnungsergebnisse, etwa aus Aspen plus, die Bearbeitung der verfahrenstechnischen Datenblätter oder auch die Erstellung des PFDs, stark erleichtern sollte.
Weiterhin stand der Aspekt der EDV-technischen Realisierung der Datenflußoptimierung zwischen den verschiedenen Welten im Vordergrund. In diesem Sinne wurde eine duale Benutzerführung durch Browser-/Dialogsteuerung und intelligente Grafik realisiert. Das System kann von daher entweder über ein intelligentes Verfahrensfließbild mit allen positionierten Hauptverfahrensausrüstungen oder konventionell in der Datenbank genutzt werden.
Das Verfahrensfließbild ist ein hundertprozentiges Abbild der Daten des Objektmodells, d. h. alle Objekte, angefangen bei der grafischen Ausprägung der Hauptausrüstung, den Zeichnungskopfinformationen oder auch den Apparate- und Bilanzleisten, sind intelligenter Bestandteil der Datenbank.
Entwicklungsstand
Seit dem 1. Juni 1999 ist das PE-Modul Release 1 ist für den Produktionsbetrieb bei der Infracor freigegeben. Das Programmodul wird kontinuierlich weiterentwickelt, um das schon vorhandene Rationalisierungspotential in der Projektierung noch zu steigern.
Das Basispaket Comos PT beruht auf einem komplett objektorientierten Datenmodell und den Basistechnologien der Firma Microsoft. Daten werden trotz der Objekttechnik in relationale Datenbanken abgelegt. Im Hause Infracor werden momentan MS Access und Oracle direkt unterstützt. Weiterhin können problemlos andere Datenbanken angebunden werden, die die SQL-Server-Funktionalitäten von Microsoft unterstützen (z. B. MS SQL Server 7.0 oder Oracle). Auf den derzeitigen Entwicklungsumgebungen ist zur Zeit MS Access als Datenbank im Einsatz, um einen einfachen Austausch der Datenbankinhalte mit den Kooperationspartnern zu gewährleisten.
Komfortabel zu bedienen
Die Benutzerführung erfolgt über eine Menüleiste bzw. einen Projektbaum mit in die Baumstruktur integrierten, kontextsensitiven Pulldown-Menüs. Dieser Projektbaum basiert auf den Browser-Funktionalitäten des Microsoft Internet Explorers bzw. des Windows NT Explorers. Er ermöglicht dem Projektingenieur/-techniker eine stark an Windows NT angelehnte Bedienerführung, was dem täglichen Windows NT-Nutzer die Einarbeitung in das System stark erleichtert. Es werden zudem alle gängigen Mechanismen (z. B. Drag und Drop, Eigenschaftsorientierung usw.) von Windows NT unterstützt. Als praktische Bedienungshilfen werden in der Dialogoberfläche Tooltiptexte und kontextsensitive Hilfeseiten mit Arbeitsanweisungen, Erläuterungen, Werknormen, Hinweisen zur Qualitätssicherung usw. angeboten.
Zu allen grafisch positionierbaren Objekten können mit Hilfe einer Zoom-Funktion im Projektbaum die zugehörigen Fließbilder automatisch aufgerufen werden. Eine intelligente Suchfunktion erlaubt beispielsweise die automatische Auflistung von Objekten mit gleichen Eigenschaften, etwa aller Pumpen in einem Projekt. Durch integrierte Suchfilter läßt sich die Auswahl individuell eingrenzen. Im System lassen sich auch beliebig viele auslegungsrelevante Fahrfälle abbilden, so daß die zu projektierende Anlage auf Wunsch aus verschiedenen verfahrenstechnischen Blickwinkeln gesehen werden kann.
Comos PT verfügt über leistungsfähige Kopier-, Such- und Auslagerungsfunktionen, so daß es unter anderem möglich ist, Standardanlagen oder Standardprojekte im System vorzuhalten und bei Bedarf die komplette Anlage oder relevante Teile davon in einem neuen Projekt schnell und effizient wiederzuverwenden. Natürlich können mit diesen Mechanismen auch einzelne positionierte Ausrüstungen in andere Projekte überführt werden. Sinnvoll ist in diesem Zusammenhang auch die Übergabe kompletter Projekte an den zuständigen Instandhalter, der die Anlage mit Comos PT effizient betreuen und die Dokumentation besser pflegen kann. Sollte diese Anlage erneut Gegenstand eines Projektes sein, können die aktuellen Daten schnell wieder zur Projektbearbeitung aktiviert werden.
Entwicklungswerkzeuge
Die Kommunikation zwischen der Datenbank und der Bedieneroberfläche erfolgt über eine Zwischenschicht, den sogenannten Comos (Component Object Server). Comos stellt dabei via OLE Automation Interface und durch OCX-Controls die notwendigen Kommunikationsmechanismen und Kommunikationsmethoden bereit, die das Handling der einzelnen Objekte ermöglichen. Mit Comos können darüber hinaus alle OLE-fähigen Anwendungen (z. B. MS Excel, MS Word) mit Comos PT einfach Informationen austauschen. Auch die Anbindung des Prozeßsimulators Aspen plus Version 10 ist durch Anwendung von OLE inzwischen realisiert. Auf diesem Weg sind bereits Massendaten aus der Prozeßsimulation, beispielsweise Stromdaten, Kolonnenprofile oder Wärmeaustauscherprofile in Comos PT eingeflossen. Aspen plus Version 10 bietet eine dem PE-Modul stark angenäherte Bedieneroberfläche mit Simulationsbäumen und integrierten Browserfunktionalitäten. Der Anwendungsadministrator verfügt zur Konfiguration der OLE-Schnittstelle von Aspen plus mittels Comos-Methoden (Aspen-Browser) über die Möglichkeit, sich den Simulationsbaum mit seinen Inhalten unter Comos PT bis hin zum Einzeldatum zu visualisieren. Mit Hilfe der Scriptfunktionen (MS Visual Basic) von Comos können nach Identifikation der gewünschten Quelldaten komplette Datensätze oder auch Einzeldaten übertragen werden.
Auf der Basis von Comos setzt die Entwickleroberfläche auf, unter der Systemdialoge erzeugt, verwaltet und modifiziert werden können. Weiterhin werden mit dieser Entwickleroberfläche Stammobjekte gehandelt, Standardtabellen (Einheiten, Vorgaben, Vorschlagswerte) verwaltet, System- und Ablaufstrukturen (Projekt- bzw. Objektbäume) bearbeitet und die Datenbank verwaltet. Die Systementwicklung bzw. -anpassung erfolgt bis auf die notwendigen alphanumerischen Eingaben größtenteils graphisch und ist recht komfortabel.
Steuerung der Arbeitsabläufe
Ein Vorgabeprojekt und Kennzeichnungssysteme, die die Bearbeitungsinhalte des Process Engineering im Chemieanlagenbau grundsätzlich widerspiegeln, steuern den Arbeitsablauf und können bei Notwendigkeit leicht firmenspezifisch angepaßt werden. Ein Vorgabeprojekt unterstützt dabei die automatische Strukturierung des Projektbaumes nach Teilanlagen, Apparaten und Maschinen, Bilanzströmen, Betriebsmitteln etc. Einem Vorgabeprojekt sind ein modifizierbares Kennzeichnungs- und Einheitensystem und Standardtabellen mit allgemeingültigen Inhalten aus Werknormen, DIN-Normen und Vorschlagswerten zugeordnet. Beim Anlegen eines neuen Projektes wird anhand des Vorgabeprojektes automatisch der Projektbaum aufgebaut, so daß nach der Eingabe weniger projektspezifischer Daten mit der eigentlichen Projektarbeit begonnen werden kann.
Auf Grundlage eines eigenständigen Simulationsbaumes, der den Zugriff auf die Daten mehrerer auslegungsrelevanter Simulationsläufe erlaubt, sind zusammen mit der Möglichkeit, Fahrfälle im System abzubilden, beliebig viele Anlagensichten visualisierbar.
Für die Gestaltung großer Eingabedialoge wurde eine Technologie verwendet, die gegenüber der konventionellen OCX-Technologie Performancegewinne mit dem Faktor 3 bis 4 erlaubt, so daß auch umfangreiche Dialoge mit einer großen Anzahl an Spezifikationen zügig aufgebaut werden.
Regelung des Datenflusses
Der Datenfluß zwischen den einzelnen Objekten wird über deren Linkeigenschaften geregelt. Das System unterstützt zwei Methoden, den statischen Link und den dynamischen Link. Beim statischen Link werden die Daten auf Benutzeranforderung in das entsprechende Bearbeitungsobjekt kopiert und können dort losgelöst vom Ursprungsobjekt bearbeitet werden. Sollten sich die Daten im Ursprungsobjekt ändern, werden die Änderungen nur auf Anforderung in das Zielobjekt übernommen und überschreiben dort vorhandene Daten. Beim dynamischen Link werden die Daten permanent vom Ursprungsobjekt übernommen. Eine Änderung der Daten im Ursprungsobjekt führt somit zwangsläufig zu einer Datenänderung im Zielobjekt. Beide Methoden können selbstverständlich zusammen bei einem Objekt angewendet werden, wobei die Linkeigenschaften dann auf der Objektattributebene definiert werden. Papierausdrucke wie Datenblätter und Ausrüstungslisten werden mit einem objektorientierten Report-Tool bearbeitet. Dieses Werkzeug erlaubt auch, beliebige Objekte aus Fremdsystemen in einen Report einzulinken. Unterstützt werden dabei alle marktüblichen, OLE-fähigen Office- und Graphiksysteme. Bei der Infracor GmbH sind fast alle gängigen Formblätter in der Vergangenheit mit MS Excel bereits erstellt worden, so daß deren graphisches Layout mit dem Report-Manager nicht neu erstellt werden mußte, sondern mit geringen Modifikationen einfach übernommen wurde. Dieses Vorgehen bedeutet einen beachtlichen Zeitgewinn gegenüber einem konventionellen Report-Tool. Das Report-Tool selber kann so konfiguriert werden, daß Dateneingaben per Hand in die Datenblätter auch dort in der Datenblattdarstellung erfolgen können. Die Datenblätter der Infracor GmbH sind so konfiguriert, daß eine Umrechnung der Einheiten auf die im Datenblatt geforderten Einheiten erfolgt.
Halle 7, Stand F14
Weitere Informationen cav-288
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