DE10206902A1 - Engineeringverfahren und Engineeringsystem für industrielle Automatisierungssysteme - Google Patents

Abstract

Engineeringverfahren und Engineeringsystem (ES, RTS/ES) für industrielle Automatisierungssysteme, insbesondere für MES-Systeme, basierend auf mindestens einer Rechnereinheit mit Eingabehilfsmittel, Ausgabehilfsmittel sowie mindestens einer Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2), wobei die modellierten Objekte (K1-K4, K1'-K4') Anlagenstrukturen bzw. Anlagenteile umfassen und mit Metainformationen verknüpft sind. Die modellierten Objekte werden im Engineering als hierarchische Bäume (OB1, OB2) strukturiert und können miteinander auch lateral vernetzt oder verzeigert werden. Die Objekte (K1-K4, K1'-K4') werden zur Laufzeit unter Verwertung der Metainformationen auf einem Zielsystem zur Ausführung gebracht, wobei die Funktionalität einer im Engineering modellierten Anlage aus der Struktur des Baumes und den Vernetzungen bestimmt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Engineeringverfahren sowie ein Engineeringsystem für industrielle Automatisierungssysteme, insbesondere für MES-Systeme, basierend auf mindestens einer Rechnereinheit mit Eingabehilfsmittel, Ausgabehilfsmittel, sowie mindestens einer Anzeigevorrichtung.
• Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, einen Datenträger und eine Datenverarbeitungseinrichtung.
• Aus "Software für die Automatisierung - Transparenz über die Abläufe schaffen", Artikel von Dirk Kozian in Elektronik für die Automatisierung 11, 17.11.1999 ist bekannt, für die Automatisierung von Produktions- bzw. Fertigungsabläufen so genannte Manufacturing Execution Systems (MES) einzusetzen. Diese Systeme integrieren die Automatisierungsebene (Controls) mit den ERP-Systemen (ERP: Enterprise Resource Planning) der Unternehmensleitebene. Manufacturing Execution Systems sind Systeme, die z. B. Informationen zur Optimierung von Produktionsabläufen bereitstellen bzw. die Koordination oder Optimierung der Produktionsabläufe durchführen. Zum einen müssen die Manufacturing Execution Systems die groben Planungsdaten der ERP-Systeme um anlagenspezifische und aktuelle Feinplanungsdaten ergänzen und diese entsprechend an die unterlagerte Automatisierungsebene weiterleiten, zum anderen haben sie die Aufgabe, aus der Automatisierungsebene produktionsrelevante Informationen zu übernehmen, diese aufzubereiten und an die Unternehmensleitebene weiterzu-melden. MES- Systeme erfüllen somit u. a. die Aufgabe einer vertikalen Integration zwischen der Unternehmensleitebene und der Automatisierungsebene. Typische Einzelaufgaben von MES-Systemen sind Enterprise Asset Management, Maintenance Management, Information Management, Scheduling, Dispatching und Trace & Tracking. Diese Aufgaben werden jeweils von MES-Komponenten bzw. MES-Applikationen ausgeführt.
• In den klassischen Programmiersprachen (z. B. Pascal oder Fortran), die in den 80er Jahren für die Softwareerstellung verwendet wurden, waren Daten und Funktionen getrennt. Erst im Zuge des Paradigmas der Objektorientierung wurden Daten und Funktionen zu Objekten zusammengeführt. Innerhalb der 90er Jahre wurden vereinzelt und ansatzweise Metadaten den Objekten zugeordnet. Metadaten sind Informationen über andere Informationen, z. B. Informationen über vorhandene Objekte selbst. Diese Metadaten sind zwar im Gesamtsystem bzw. im Gesamtkontext vorhanden, sie sind aber weder physikalisch in einem Objekt hinterlegt, noch enthalten sie Wissen über die zu realisierende Applikation für eine industrielle Anlage oder über den zu realisierenden Geschäftsprozess.
• Programmierbare Automatisierungs- bzw. MES-Systeme, d. h. Systeme zur Steuerung und/oder Regelung von automatisierten Prozessen oder Anlagen, enthalten in der Regel ein so genanntes Laufzeitsystem zur zeitlichen Ablaufsteuerung einer Automatisierungskomponente, einer Maschine oder eines Systems sowie ein sogenanntes Engineeringsystem zum Erstellen und Editieren von Steuerungsprogrammen und Anlagenfunktionen, welche zur Ausführung im Laufzeitsystem vorgesehen sind. Üblicherweise sind viele das Automatisierungs- bzw. MES-System kennzeichnende Informationen (z. B. Bestandteile des Automatisierungssystems, technologische Zusammenhänge, Geschäftsprozessspezifikationen etc.) nur auf dem Engineeringsystem oder auf externen Datenspeichern bzw. im Know How von Mitarbeitern verfügbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Engineering erstellten Objekte (Anlagenteile, Anlagenkomponenten, Automatisierungskomponenten etc.) so aufzubereiten und zu konfigurieren, so dass diese Objekte in späteren Phasen (z. B. Inbetriebnahme, Betrieb, Wartung, Änderung oder Instandsetzung einer Anlage bzw. eines Automatisierungssystems) vorteilhaft verwendet werden.
• Gemäß der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe für ein Engineeringverfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die einem Objekt zugeordneten Metainformationen beschreiben z. B. welche Daten und Funktionen ein Objekt enthält, Metainformationen können aber auch Beschreibungen zur Implementierung und Bedienung beinhalten oder eine Benutzerdokumentation umfassen oder Informationen über den Gesamtablauf, den Business- oder den Produktionsprozeß. In Auszeichnungssprachen wie HTML oder XML können Metainformationen über sogenannte Tags oder über Attribute beschrieben und den Objekten zugeordnet werden. Metainformationen können auch mit einer hierarchischen Struktur versehen werden. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass keine explizite Code- Erzeugung nötig ist, um eine im Engineering erstellte Anlagenspezifikation ablaufen zu lassen. Aus der Struktur des Baumes und seiner Vernetzung wird die Ablauflogik und die Ablaufreihenfolge der durch den Baum repräsentierten Anlage festgelegt. Die zur Laufzeit manuell oder automatisch änderbare Struktur des Baumes und die Vernetzung der Baumelemente bestimmt, mit welchen Operanden Funktionen versorgt werden und ob Funktionen sequentiell oder parallel ausgeführt werden. Bei industriellen Anlagen wird durch die Struktur des Baumes und die Vernetzung der Baumelemente z. B. bestimmt, mit welchen Eingabegrößen Geräte versorgt werden und wie die vom Gerät erzeugten Ausgabewerte weiterverarbeitet werden. An einem Engineeringsystem wird von einem Benutzer der Baum und die Vernetzung grafisch editiert. Die Darstellungsform der Bäume kann unterschiedlich sein und vom Benutzer frei gewählt werden. Die Vernetzung oder Verzeigerung der Baumelemente kann durch die hierarchische Anordnung im Baum erfolgen. Vernetzungen oder Verzeigerungen der Baumelemente können aber auch durch vom Anwender editierte Referenzierungen oder laterale Vernetzungen zu Elementen anderer Teilbäume erfolgen. Die Eingaben zur Erstellung des Baumes und zur Etablierung von Vernetzungen kann über Eingabemasken, Drag&drop- Mechanismen oder über Spracheingabe erfolgen.
• Den einzelnen Objekten ist ihre Implementierung, d. h. ihr Code und Metainformation zugeordnet. Dadurch, dass die im Engineering erstellte Applikation zur Laufzeit aus vorgefertigten Objekten zusammengesetzt wird (z. B. automatisch anhand ihrer Metainformation), kann auf eine explizite Kompilierphase zur Erzeugung des Codes der durch das Engineering zu erstellenden Applikation verzichtet werden. Kompilierläufe bzw. Generierläufe können sehr lange dauern. Dadurch, dass explizite Kompilierläufe bzw. Generierläufe nicht benötigt werden da immer das Runtimesystem direkt inkrementell modifiziert wird, wird die Zeit zur Erstellung der Anlagenspezifikation, des Testens und der Inbetriebnahme minimiert.
• Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß Programme und Daten einheitlich behandelt werden. Daten sind Objektbäume ohne Funktionen, Programme sind Objektbäume mit Funktionen. Alle in einem Runtimesystem vorhandenen Mechanismen zum Zusammensetzen, Vernetzen, Versionieren, Speichern, Transportieren etc. von Daten und Programmen müssen nur einmal implementiert werden und nicht je einmal für Daten und für Programme. Dies erleichtert auch die Handhabung für Softwareentwickler, Inbetriebsetzer und Administratoren da sie sich nur einmal in diese Mechanismen einarbeiten müssen.
• Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Änderungen sehr leicht durchführbar sind. Teilbäume können jederzeit hinzugefügt, geändert oder entfernt werden, ohne dass die gesamte Baumstruktur geändert werden muss. Die Agilität eines Unternehmens wird dadurch erhöht, da auf veränderte Marktbedürfnisse schneller reagiert werden kann. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die durch das Engineering erstellten Applikationen für die Steuerung von Automatisierungssystemen, Produktionsanlagen oder MES-Systemen eingesetzt werden.
• Die Vernetzung, Verzeigerung oder Referenzierung zwischen den Objekten kann in einer unterschiedlichen Granularität stattfinden. So kann eine Vernetzung z. B. durch den Verweis auf physikalische Adressen (durch Zeiger bzw. Pointer) erfolgen, wodurch eine hohe Effizienz (z. B. innerhalb des Ablaufs eines Prozesses) erreicht wird. Andere Vernetzungsmechanismen sind z. B. elektronische Nachrichten (z. B. E-Mail), Telefon oder Fax. Je nach Anforderung der zugrundeliegenden Applikation kann vom Anwender ein entsprechender Vernetzungsmechanismus gewählt werden.
• Existierende Anlagen oder Automatisierungssysteme sind durch eine große Komplexität gekennzeichnet. Die Komplexität, die für den Anstieg der Labensdauerkosten verantwortlich ist, liegt in den einzelnen Anlagen- (z. B. Geräten) bzw. Automatisierungskomponenten (z. B. Aktoren und Sensoren) aber auch im Zusammenwirken der Komponenten zu einer Gesamtlösung. Wenn das Wissen über das Zusammenwirken der Komponenten durch Metainformationen mit den Komponenten bzw. Objekten verknüpft ist, kann man sich dadurch einen erheblichen Wettbewerbsvorteil verschaffen, da dadurch die Lebensdauerkosten der Automatisierungs- und Anlagenkomponenten gesenkt werden kann. Das Vorhandensein von Metainformationen an bzw. in den Objekten ermöglicht automatische Unterstützung des Personals bis hin zu einer Automatischen Durchführung von folgenden Funktionen: Inbetriebnahme, Betrieb, Wartung, Änderung oder Instandsetzung.
• Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass die Objekte Laufzeit-Objekte sind. Laufzeit-Objekte sind Objekte, die zur Laufzeit des Systems die Logik des Systems ausführen. Beispiele für solche Laufzeit-Objekte sind Anlagen und Anlagenteile, Steuerungen, Aufträge, Chargen, Funktionsbausteine, Tags, Archive, Alarme, Bilder, Anzeigen etc. Dadurch wird die Konsistenz zwischen Engineeringinformationen und Laufzeitsystem sichergestellt. Änderungen sind dadurch leichter und weniger fehleranfällig durchführbar.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass die Objekte zur Laufzeit automatisch zu einem Automatisierungssystem für eine Automatisierungslösung zusammengesetzt werden. Die Zusammensetzung erfolgt unter Verwendung der den Laufzeit-Objekten zugeordneten Metadaten. Dadurch kann des Engineering einer Anlage unabhängig vom zugrundeliegenden Zielsystem erfolgen. Abhängig von den Metainformationen die mit den Objekten gekoppelt sind (Objekte können unterschiedliche Granularität besitzen (von komplexen Anlageteilen bis zu kleinen Anlagekomponenten) setzen sich die Objekte zur Laufzeit automatisch zu einer ablauffähigen Gesamtanlage zusammen. Änderungen können somit auch in sehr späten Phasen noch leicht eingebracht werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass zur Laufzeit die Objekte und/oder Vernetzungsmechanismen und/oder Implementierungen der Objekte oder der Vernetzungsmechanismen austauschbar sind. Dadurch, dass zur Laufzeit Objekte durch andere Objekte, z. B. durch Objekte mit erweiterter Funktionalität oder die Implementierungen von Objekten (z. B. die neuen Implementierungen sind fehlerbereinigt oder haben eine bessere Performance) oder Referenzierungs- und Vernetzungsmechanismen ausgetauscht werden können, wird die Turnaround-Zeit bei Änderungen deutlich reduziert. Dadurch wird die Flexibilität für den Anwender und den Betreiber einer Anlage erhöht und die Agilität eines Unternehmens erhöht. Für die Auswertung der Metainformationen wird kein üblicher Compiler verwendet, sondern ein so genannter inkrementeller Compiler oder ein Interpreter, der nur zum Zeitpunkt des Austauschens objektlokal aktiv ist. Für das neu eingesetzte Objekt, wird, wenn nötig inkrementell Code erzeugt und der inkrementelle Compiler Interpreter fügt das neu eingesetzte Objekt (bzw. den Referenzierungsmechanismus und/oder Vernetzungsmechanismus und/oder eine neue Implementierung von Objekten) zur Laufzeit in den Baum wieder ein, ohne andere (nicht betroffene) Teile des Baumes berücksichtigen zu müssen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass die Funktion des Automatisierungssystems automatisch aus der Beschreibung der Objekte, der Struktur der hierarchischen Bäume und der Vernetzung der Objekte in den Bäumen abgeleitet wird. Dadurch ist keine explizite Code-Erzeugung nötig ist, um eine im Engineering modellierte Anlage oder Anlagenfunktion ablaufen zu lassen. Aus der Struktur des Baumes und seiner Vernetzung wird die Ablauflogik und die Ablaufreihenfolge der durch den Baum repräsentierten Anlage festgelegt. Die Struktur des Baumes und die Vernetzung der Baumelemente bestimmt, mit welchen Operanden Funktionen versorgt werden und ob Funktionen sequentiell oder parallel ausgeführt werden. Bei industriellen Anlagen wird durch die Struktur des Baumes und die Vernetzung der Baumelemente z. B. bestimmt, mit welchen Eingabegrößen Geräte versorgt werden und wie die vom Gerät erzeugten Ausgabewerte weiterverarbeitet werden. An einer Engineeringumgebung wird von einem Benutzer der Baum und die Vernetzung grafisch editiert.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass die Objekte statisch und/oder dynamisch vernetzt werden. Vernetzungen (bzw. Verzeigerungen oder Referenzierungen) können statisch bei einer manuellen Erstellung des Baumes erfolgen, aber auch automatisch aufgrund von aktuellen Informationen (z. B. Anlagenzustände) oder Metainformationen erstellt werden. Dadurch wird die Flexibilität für einen Anwender erhöht. Vernetzungen können über unterschiedliche Mechanismen und Implementierungen eingerichtet werden: z. B. Zeiger auf Objekte, E-Mail an Objekte oder Vernetzung über OPC-Protokolle (OPC steht für OLE for Process Control). Insbesondere im industriellen Umfeld werden OPC-Protokolle häufig verwendet. Weitere Techniken bzw. Implemenzierungen die für Vernetzungen oder für Verknüpfungen die einsetzbar sind, sind z. B. MSMQ (Microsoft Message Queue), HTTP (Hypertext Transfer Protocol) oder SOAP (Simple Object Transfer Protocol).
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass die Objekte die Metainformationen physikalisch enthalten. Dadurch wird bei der Erstellung der Anlage bzw. der Anlagenspezifikation das Prinzip der Lokalität unterstützt, d. h. alle Informationen (auch die Metainformationen), die für ein Objekt wichtig sind, sind auch physikalisch am Objekt vorhanden. Der Zugriff auf diese Informationen wird dadurch erleichtert. Dadurch, dass die Objekte (z. B. Anlagenteile oder Anlagenkomponenten) die Metainformationen physikalisch enthalten, kann auch ein Objekt für sich alleine zur Organisation, Reorganisation oder Rekonfigurierung der Anlage verwendet werden, in Abhängigkeit davon, welche Metainformationen (Typus und Umfang) im Objekt vorhanden sind. Dies ist insbesondere für mobile Objekte von Vorteil, z. B. für Softwareagenten, die sich im Internet von Rechner zu Rechner bewegen um z. B. jeweils rechnerlokal hochperformant Anlageninformation (z. B. für ein Maintenancesystem) zu sammeln.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass die Objekte, die die Metainformationen physikalisch enthalten, Laufzeit-Objekte sind. Laufzeit-Objekte führen zur Laufzeit des Systems die Logik des Systems aus. Enthalten Laufzeit- Objekte Metainformationen, die für das Engineering relevant sind, bzw. im Engineering erstellt werden, wird die Konsistenz der Daten und der Objekte sichergestellt. D. h. die Konsistenz zwischen Erstellung der Objekte und Ausführung der Objekte wird sichergestellt.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass die Metainformation eine Applikation oder einen Geschäftsprozeß beschreibt. Wenn die Metainformation nicht nur Informationen über das Objekt selbst, sondern auch Informationen über die gesamte Anlage, über die Einsatzumgebung oder über den zu realisierenden Geschäftsprozess beinhaltet, dann wird dadurch die Konfigurierung der Anlage vereinfacht, bis dahin, dass eine Konfigurierung automatisch erfolgen kann. Auch Rekonfigurierungen (z. B. nach Anlagenabstürzen oder Ausfall von Teilen des Systems) können ohne menschlichen Eingriff automatisch erfolgen. Dadurch wird die Agilität eines Unternehmens erhöht.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass jedes einzelne Objekt die gesamte Metainformation über die Applikation oder den Geschäftsprozeß beinhaltet. Das bedeutet, dass in einer Anlage in jedem einzelnen Anlagenobjekt (z. B. in einem Objekt "Ventil" oder in einem Objekt "Mischer", aber auch im allerkleinsten Tag, in jeder Variable oder in jedem Operator, d. h. auch in den ganz fein granularen Objekten) die gesamte Beschreibung der Anlage oder auch eines Geschäftsprozesses enthalten ist. Durch diese Informationen kann jedes einzelne Objekt zu einer Reorganisation, aber auch Selbstorganisation der Anlage oder des Geschäftsprozesses verwendet werden. Dies ist z. B. bei Systemfehlern sehr vorteilhaft, wenn große Teile des Systems ausfallen. Das System kann sich aus dem kleinsten noch funktionsfähigen Teil selbst vollständig regenerieren. Ein Wartungsingenieur muss sich somit nicht aufwendig mit dem Beschaffen und Lesen von Dokumentationen beschäftigen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass im Fehlerfall das Automatisierungssystem sich selbst rekonfiguriert. Im Fehlerfall rekonfiguriert bzw. repariert sich das Automatisierungssystem unter Verwendung von Metainformationen, von Kopien, von Replikas oder von Clones der gestörten bzw. zerstörten Objekte selbst. Wenn in einer Anlage in jedem einzelnen Anlagenobjekt (z. B. in einem Objekt "Ventil" oder in einem Objekt "Mischer", aber auch im allerkleinsten Tag, in jeder Variable oder in jedem Operator, d. h. auch in den ganz fein granularen Objekten) die gesamte Beschreibung der Anlage oder auch eines Geschäftsprozesses enthalten ist, können diese Informationen zu einer automatischen Reorganisation, d. h. Selbstheilung der Applikation, des Systems oder des Geschäftsprozesses verwendet werden. Benutzereingriffe sind nicht mehr erforderlich und die Stillstandzeiten werden minimiert. Ein Wartungsingenieur muss sich somit nicht aufwendig mit dem Beschaffen und Lesen von Dokumentationen beschäftigen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass auf der Anzeigevorrichtung die Bäume in unterschiedlichen Ansichten darstellbar sind. Die Darstellung der Bäume kann unterschiedlich sein, z. B. durch eine statische Explorer ähnliche Notation oder in Form von Workflow- bzw. Ablaufdiagrammen (Flowcharts, Activitydiagramme) oder z. B. in Form von Blockschaltbildern (z. B. Stromlaufpläne) oder Anlagenplänen. Dadurch wird die Flexibilität für einen Anwender sehr erhöht, denn er kann eine seinem Wissensstand adäquate Notation bzw. Visualisierung auswählen. Es kann auch zwischen den Darstellungsformen gewechselt werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringverfahren liegt darin, dass die Objekte an der Anzeigevorrichtung durch einen drag&drop- Mechanismus vernetzt werden. Vernetzungen zwischen Objekten können auch durch Eingabemasken oder Editiervorgänge vorgenommen werden. Wenn aber Verknüpfungen über eine Maus (oder Lichtgriffel) an der Anzeigevorrichtung über einen drag&drop- Mechanismus erfolgen wird die Effizienz eines Anwenders im Engineeringprozess erhöht. Dadurch ergaben sich Kostenvorteile.
• Gemäß der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe für ein Engineeringsystem durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. Die einem Objekt zugeordneten Metainformationen beschreiben z. B. welche Daten und Funktionen ein Objekt enthält, Metainformationen können aber auch Beschreibungen zur Implementierung und Bedienung beinhalten oder eine Benutzerdokumentation umfassen oder Informationen über den Gesamtablauf, den Business- oder den Produktionsprozeß. In Auszeichnungssprachen wie HTML oder XML können Metainformationen über sogenannte Tags oder über Attribute beschrieben und den Objekten zugeordnet werden. Metainformationen können auch mit einer hierarchischen Struktur versehen werden. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass keine explizite Code-Erzeugung nötig ist, um eine im Engineering erstellte Anlagenspezifikation ablaufen zu lassen. Aus der Struktur des Baumes und seiner Vernetzung wird die Ablauflogik und die Ablaufreihenfolge der durch den Baum repräsentierten Anlage festgelegt. Die zur Laufzeit manuell oder automatisch änderbare Struktur des Baumes und die Vernetzung der Baumelemente bestimmt, mit welchen Operanden Funktionen versorgt werden und ob Funktionen sequentiell oder parallel ausgeführt werden. Bei industriellen Anlagen wird durch die Struktur des Baumes und die Vernetzung der Baumelemente z. B. bestimmt, mit welchen Eingabegrößen Geräte versorgt werden und wie die vom Gerät erzeugten Ausgabewerte weiterverarbeitet werden. An einem Engineeringsystem wird von einem Benutzer der Baum und die Vernetzung grafisch editiert. Die Darstellungsform der Bäume kann unterschiedlich sein und vom Benutzer frei gewählt werden. Die Vernetzung oder Verzeigerung der Baumelemente kann durch die hierarchische Anordnung im Baum erfolgen. Vernetzungen oder Verzeigerungen der Baumelemente können aber auch durch vom Anwender editierte Referenzierungen oder laterale Vernetzungen zu Elementen anderer Teilbäume erfolgen. Die Eingaben zur Erstellung des Baumes und zur Etablierung von Vernetzungen kann über Eingabemasken, Drag&drop-Mechanismen oder über Spracheingabe erfolgen.
• Den einzelnen Objekten ist ihre Implementierung, d. h. ihr Code und Metainformation zugeordnet. Dadurch, dass die im Engineering erstellte Applikation zur Laufzeit aus vorgefertigten Objekten zusammengesetzt wird (z. B. automatisch anhand ihrer Metainformation), kann auf eine explizite Kompilierphase zur Erzeugung des Codes der durch das Engineering zu erstellenden Applikation verzichtet werden. Kompilierläufe bzw. Generierläufe können sehr lange dauern. Dadurch, dass explizite Kompilierläufe bzw. Generierläufe nicht benötigt werden da immer das Runtimesystem direkt inkrementell modifiziert wird, wird die Zeit zur Erstellung der Anlagenspezifikation, des Testens und der Inbetriebnahme minimiert.
• Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß Programme und Daten einheitlich behandelt werden. Daten sind Objektbäume ohne Funktionen, Programme sind Objektbäume mit Funktionen. Alle in einem Runtimesystem vorhandenen Mechanismen zum Zusammensetzen, Vernetzen, Versionieren, Speichern, Transportieren etc. von Daten und Programmen müssen nur einmal implementiert werden und nicht je einmal für Daten und für Programme. Dies erleichtert auch die Handhabung für Softwareentwickler, Inbetriebsetzer und Administratoren da sie sich nur einmal in diese Mechanismen einarbeiten müssen.
• Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Änderungen sehr leicht durchführbar sind. Teilbäume können jederzeit hinzugefügt, geändert oder entfernt werden, ohne dass die gesamte Baumstruktur geändert werden muss. Die Agilität eines Unternehmens wird dadurch erhöht, da auf veränderte Marktbedürfnisse schneller reagiert werden kann. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die durch das Engineering erstellten Applikationen für die Steuerung von Automatisierungssystemen, Produktionsanlagen oder MES-Systemen eingesetzt werden.
• Die Vernetzung, Verzeigerung oder Referenzierung zwischen den Objekten kann in einer unterschiedlichen Granularität stattfinden. So kann eine Vernetzung z. B. durch den Verweis auf physikalische Adressen (durch Zeiger bzw. Pointer) erfolgen, wodurch eine hohe Effizienz (z. B. innerhalb des Ablaufs eines Prozesses) erreicht wird. Andere Vernetzungsmechanismen sind z. B. elektronische Nachrichten (z. B. E-Mail), Telefon oder Fax. Je nach Anforderung der zugrundeliegenden Applikation kann vom Anwender ein entsprechender Vernetzungsmechanismus gewählt werden.
• Existierende Anlagen oder Automatisierungssysteme sind durch eine große Komplexität gekennzeichnet. Die Komplexität, die für den Anstieg der Labensdauerkosten verantwortlich ist, liegt in den einzelnen Anlagen- (z. B. Geräten) bzw. Automatisierungskomponenten (z. B. Aktoren und Sensoren) aber auch im Zusammenwirken der Komponenten zu einer Gesamtlösung. Wenn das Wissen über das Zusammenwirken der Komponenten durch Metainformationen mit den Komponenten bzw. Objekten verknüpft ist, kann man sich dadurch einen erheblichen Wettbewerbsvorteil verschaffen, da dadurch die Lebensdauerkosten der Automatisierungs- und Anlagenkomponenten gesenkt werden kann. Das Vorhandensein von Metainformationen an bzw. in den Objekten ermöglicht automatische Unterstützung des Personals bis hin zu einer Automatischen Durchführung von folgenden Funktionen: Inbetriebnahme, Betrieb, Wartung, Änderung oder Instandsetzung.
• Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass die Objekte Laufzeit-Objekte sind. Laufzeit-Objekte sind Objekte, die zur Laufzeit des Systems die Logik des Systems ausführen. Beispiele für solche Laufzeit-Objekte sind Anlagen und Anlagenteile, Steuerungen, Aufträge, Chargen, Funktionsbausteine, Tags, Archive, Alarme, Bilder, Anzeigen etc. Dadurch wird die Konsistenz zwischen Engineeringinformationen und Laufzeitsystem sichergestellt. Änderungen sind dadurch leichter und weniger fehleranfällig durchführbar.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass die Objekte zur Laufzeit automatisch zu einem Automatisierungssystem für eine Automatisierungslösung zusammensetzbar sind. Die Zusammensetzung erfolgt unter Verwendung der den Laufzeit- Objekten zugeordneten Metadaten. Dadurch kann des Engineering einer Anlage unabhängig vom zugrundeliegenden Zielsystem erfolgen. Abhängig von den Metainformationen die mit den Objekten gekoppelt sind (Objekte können unterschiedliche Granularität besitzen (von komplexen Anlageteilen bis zu kleinen Anlagekomponenten) setzen sich die Objekte zur Laufzeit automatisch zu einer ablauffähigen Gesamtanlage zusammen. Änderungen können somit auch in sehr späten Phasen noch leicht eingebracht werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass zur Laufzeit die Objekte und/oder Vernetzungsmechanismen und/oder Implementierungen der Objekte oder der Vernetzungsmechanismen austauschbar sind. Dadurch, dass zur Laufzeit Objekte durch andere Objekte, z. B. durch Objekte mit erweiterter Funktionalität oder die Implementierungen von Objekten (z. B. die neuen Implementierungen sind fehlerbereinigt oder haben eine bessere Performance) oder Referenzierungs- und Vernetzungsmechanismen ausgetauscht werden können, wird die Turnaround-Zeit bei Änderungen deutlich reduziert. Dadurch wird die Flexibilität für den Anwender und den Betreiber einer Anlage erhöht und die Agilität eines Unternehmens erhöht. Für die Auswertung der Metainformationen wird kein üblicher Compiler verwendet, sondern ein so genannter inkrementeller Compiler oder ein Interpreter, der nur zum Zeitpunkt des Austauschens objektlokal aktiv ist. Für das neu eingesetzte Objekt wird, wenn nötig inkrementell, Code erzeugt und der inkrementelle Compiler oder Interpreter fügt das neu eingesetzte Objekt (bzw. den Referenzierungsmechanismus und/oder Vernetzungsmechanismus und/oder eine neue Implementierung von Objekten) zur Laufzeit in den Baum wieder ein, ohne andere (nicht betroffene) Teile des Baumes berücksichtigen zu müssen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass die Funktion des Automatisierungssystem automatisch aus der Struktur der hierarchischen Bäume ableitbar ist. Dadurch ist keine explizite Code-Erzeugung nötig ist, um eine im Engineering modellierte Anlage oder Anlagenfunktion ablaufen zu lassen. Aus der Struktur des Baumes und seiner Vernetzung wird die Ablauflogik und die Ablaufreihenfolge der durch den Baum repräsentierten Anlage festgelegt. Die Struktur des Baumes und die Vernetzung der Baumelemente bestimmt, mit welchen Operanden Funktionen versorgt werden und ob Funktionen sequentiell oder parallel ausgeführt werden. Bei industriellen Anlagen wird durch die Struktur des Baumes und die Vernetzung der Baumelemente z. B. bestimmt, mit welchen Eingabegrößen Geräte versorgt werden und wie die vom Gerät erzeugten Ausgabewerte weiterverarbeitet werden. An einer Engineeringumgebung wird von einem Benutzer der Baum und die Vernetzung grafisch editiert.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass die Objekte statisch und/oder dynamisch vernetzbar sind. Vernetzungen (bzw. Verzeigerungen oder Referenzierungen) können statisch bei einer manuellen Erstellung des Baumes erfolgen, aber auch automatisch aufgrund von aktuellen Informationen (z. B. Anlagenzustände) oder Metainformationen erstellt werden. Dadurch wird die Flexibilität für einen Anwender erhöht. Vernetzungen können über unterschiedliche Mechanismen und Implementierungen eingerichtet werden: z. B. Zeiger auf Objekte, E-Mail an Objekte oder Vernetzung über OPC-Protokolle (OPC steht für OLE for Process Control). Insbesondere im industriellen Umfeld werden OPC-Protokolle häufig verwendet.
• Weitere Techniken bzw. Implementierungen, die für Vernetzungen oder für Verknüpfungen die einsetzbar sind, sind z. B. MSMQ (Microsoft Message Queue), HTTP (Hypertext Transfer Protocol) oder SOAP (Simple Object Transfer Protocol).
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass die Objekte die Metainformationen physikalisch enthalten. Dadurch wird bei der Modellierung von Anlagen das Prinzip der Lokalität unterstützt, d. h. alle Informationen (auch die Metainformationen), die für ein Objekt wichtig sind, sind auch physikalisch am Objekt (im Engineering werden Anlagenteile durch Objekte repräsentiert) vorhanden. Der Zugriff auf diese Informationen wird dadurch erleichtert. Dadurch, dass die Objekte die Metainformationen physikalisch enthalten, kann auch ein Objekt für sich alleine zur Organisation, Reorganisation oder Rekonfigurierung einer Anlage bzw. einer Anlagenkonfiguration verwendet werden, in Abhängigkeit davon, welche Metainformationen (Typus und Umfang) im Objekt vorhanden sind. Dies ist insbesondere für mobile Objekte von Vorteil, z. B. für Softwareagenten, die sich im Internet von Rechner zu Rechner bewegen um z. B. jeweils rechnerlokal hochperformant Anlageninformation (z. B. für ein Maintenancesystem) zu sammeln.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass die Objekte, die die Metainformationen physikalisch enthalten, Laufzeit-Objekte sind. Laufzeit-Objekte führen zur Laufzeit des Systems die Logik des Systems aus. Enthalten Laufzeit- Objekte Metainformationen, die für das Engineering relevant sind, bzw. im Engineering erstellt werden, wird die Konsistenz der Daten und der Objekte sichergestellt. D. h. die Konsistenz zwischen Erstellung der Objekte und Ausführung der Objekte wird sichergestellt.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass die Metainformation eine Applikation oder einen Geschäftsprozeß beschreibt. Wenn die Metainformation nicht nur Informationen über das Objekt selbst, sondern auch Informationen über die gesamte Anlage, über die Einsatzumgebung oder über den zu realisierenden Geschäftsprozess beinhaltet, dann wird dadurch die Konfigurierung der Anlage vereinfacht, bis dahin, dass eine Konfigurierung automatisch erfolgen kann. Auch Rekonfigurierungen (z. B. nach Systemabstürzen oder Ausfall von Teilen des Systems) können ohne menschlichen Eingriff automatisch erfolgen. Dadurch wird die Agilität eines Unternehmens erhöht.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass jedes einzelne Objekt die gesamte Metainformation über die Applikation oder den Geschäftsprozess beinhaltet. Das bedeutet, dass in einer Anlage in jedem einzelnen Anlagenobjekt (z. B. in einem Objekt "Ventil" oder in einem Objekt "Mischer", aber auch im allerkleinsten Tag, in jeder Variable oder in jedem Operator, d. h. auch in den ganz fein granularen Objekten) die gesamte Beschreibung der Anlage oder auch eines Geschäftsprozesses enthalten ist. Durch diese Informationen kann jedes einzelne Objekt zu einer Reorganisation, aber auch Selbstorganisation der Anlage oder des Geschäftsprozesses verwendet werden. Dies ist z. B. bei Systemfehlern sehr vorteilhaft, wenn große Teile des Systems ausfallen. Das System kann sich aus dem kleinsten noch funktionsfähigen Teil selbst vollständig regenerieren. Ein Wartungsingenieur muss sich somit nicht aufwendig mit dem Beschaffen und Lesen von Dokumentationen beschäftigen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass im Fehlerfall das Automatisierungssystem selbst rekonfigurierbar ist. Im Fehlerfall rekonfiguriert bzw. repariert sich das Automatisierungssystem unter Verwendung von Metainformationen, von Kopien, von Replikas oder von Clones der gestörten bzw. zerstörten Objekte selbst. Wenn in einer Anlage in jedem einzelnen Anlagenobjekt (z. B. in einem Objekt "Ventil" oder in einem Objekt "Mischer", aber auch im allerkleinsten Tag, in jeder Variable oder in jedem Operator, d. h. auch in den ganz fein granularen Objekten) die gesamte Beschreibung der Anlage oder auch eines Geschäftsprozesses enthalten ist, können diese Informationen zu einer automatischen Reorganisation, d. h. Selbstheilung der Applikation, des Systems oder des Geschäftsprozesses verwendet werden. Benutzereingriffe sind nicht mehr erforderlich und die Stillstandzeiten werden minimiert. Ein Wartungsingenieur muss sich somit nicht aufwendig mit dem Beschaffen und Lesen von Dokumentationen beschäftigen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass auf der Anzeigevorrichtung die Bäume in unterschiedlichen Ansichten darstellbar sind. Die Darstellung der Bäume kann unterschiedlich sein, z. B. durch einen statische Explorer ähnliche Notation oder in Form von Workflow- bzw. Ablaufdiagrammen (Flowcharts, Activitydiagramme) oder z. B. in Form von Blockschaltbildern (z. B. Stromlaufpläne) oder Anlagenplänen. Dadurch wird die Flexibilität für einen Anwender sehr erhöht, denn er kann eine seinem Wissensstand adäquate Notation bzw. Visualisierung auswählen. Es kann auch zwischen den Darstellungsformen gewechselt werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass die Objekte an der Anzeigevorrichtung durch einen drag&drop- Mechanismus vernetzbar sind. Vernetzungen zwischen Objekten können auch durch Eingabemasken oder Editiervorgänge vorgenommen werden. Wenn aber Verknüpfungen über eine Maus (oder Lichtgriffel) an der Anzeigevorrichtung über einen drag&drop- Mechanismus erfolgen wird die Effizienz eines Anwenders im Engineeringprozess erhöht. Dadurch ergaben sich Kostenvorteile.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für ein Engineeringsystem liegt darin, dass das Engineeringsystem ins Laufzeitsystem integriert ist, wobei über Sichten auf auswählbare Funktionalitäten zugegriffen wird. Das traditionelle Engineeringsystem wird somit reduziert auf Darstellungen und Editoren mit denen direkt das Laufzeitsystem betrachtet und verändert werden kann. Vorteile dieses Konstruktionsprinzips bzw. dieser Architektur sind neben der einfacheren Änderbarkeit des Laufzeitsystems auch die System- und Datenkonsistenz.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die erfindungsgemäße System oder das erfindungsgemäße Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert sind. Dadurch können eventuelle Modifizierungen bzw. Anpassungen leicht durchgeführt werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Computerprogramm für das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Datenträger gespeichert ist. Dadurch ist das Verfahren bezüglich der Logistik und Verteilung leicht handhabbar. Datenträger sind z. B. übliche Computerprogrammprodukte wie z. B. Disketten oder CDs.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Computerprogramm für das erfindungsgemäße Verfahren auf einer Datenverarbeitungseinrichtung installiert ist. Dadurch wird die Performance erhöht.
• Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich anhand der nun folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit den Figuren. Soweit in unterschiedlichen Figuren Elemente mit gleichen Funktionalitäten beschrieben sind, sind diese mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
• Es zeigen:
• Fig. 1 in einer prinzipiellen Übersichtsdarstellung die "Unternehmenspyramide" mit drei Steuerungsebenen,
• Fig. 2 eine Schemadarstellung mit einem Engineeringsystem, einem Laufzeitsystem und einem zu steuerndem technischen Prozess,
• Fig. 3 die Schemadarstellung eines Objektes,
• Fig. 4 die Baumstruktur einer im Engineering erstellten Anlage,
• Fig. 5 eine Darstellungsform eines Baumes,
• Fig. 6 eine weitere Darstellungsform eines Baumes und
• Fig. 7 eine Schemadarstellung mit einem Laufzeitsystem und einem zu steuernden technischen Prozeß, wobei Funktionen des Engineerinsystems in das Laufzeitsystem integriert sind.
• Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt in einer prinzipiellen Übersichtsdarstellung die drei Steuerungsebenen, wie sie üblicherweise in einem produzierenden bzw. fertigenden Unternehmen zu finden sind. Durch die Pyramidenform wird ausgedrückt, dass nach oben hin eine Verdichtung der Informationen stattfindet. Die oberste Ebene ist die ERP-Ebene (Enterprise Ressource Planning. Auf dieser Unternehmensleitebene werden üblicherweise die betriebswirtschaftlichen und vertrieblichen Aufgaben in einem Unternehmen durchgeführt (z. B. Finanzwesen, Vertriebswesen, Personalwesen, Berichterstattung). Aber auch produktionsanlagenübergreifende logistische Aufgaben (z. B. Auftrags- und Materialverwaltung) werden auf dieser Ebene durchgeführt. Das System SAP R/3 ist ein ERP-System, das auf der Unternehmensleitebene sehr häufig verwendet wird.
• Die unterste Ebene der Pyramide ist die Automatisierungs- Ebene (Controls). Auf dieser Ebene kommen üblicherweise speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) in Verbindung mit Visualisierungs- und Prozessleitsystemen (PLS) zum Einsatz. Die Antriebe, Aktoren und Sensoren der Produktions- und/oder Fertigungseinrichtungen stehen direkt mit den Systemen dieser Ebene in Verbindung.
• Das Verbindungsglied zwischen der ERP-Ebene und der Automatisierungs-Ebene wird durch die MES-Ebene gebildet. Die Applikationen der MES-Ebene sorgen somit für eine vertikale Integration zwischen der ERP-Ebene und der Automatisierungs-Ebene. Die MES-Applikationen müssen einerseits die Grobplanungen der ERP-Systeme um produktionsanlagenspezifische Feinplanungen ergänzen und an die Systeme der Automatisierungs-Ebene weiterleiten, andererseits ist es Aufgabe der MES-Applikationen produktionsrelevante Daten der Automatisierungs-Ebene aufzunehmen, aufzubereiten und an die ERP-Ebene (Unternehmensleitebene) weiterzuleiten sowie die Abläufe in der Produktion zu optimieren.
• Typische MES-Applikationen sind u. a. Quality Management (QM), Maintenance Management (mm), Performance Analysis (PA), Process Management, Labor Management, Asset Management. Durch jeweils drei Punkte wird in Fig. 1 ausgedrückt, dass sich auf einer Ebene weitere Elemente (Applikationen, Systeme etc.) befinden können.
• MES-Systeme bzw. ERP-Systeme enthalten in der Regel ein so genanntes Laufzeitsystem zur zeitlichen Ablaufsteuerung der beteiligten Komponenten (Teilkomponenten, Module, Tasks, Prozesse des Betriebssystems etc.), sowie ein so genanntes Engineeringsystem zum Erstellen und Editieren von Programmen, welche zur Ausführung im Laufzeitsystem vorgesehen sind.
• Die Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt eine Schemadarstellung mit einem Engineeringsystem ES, einem Laufzeitsystem RTS und einem zu steuerndem technischen Prozess TP1. Die Verbindung zwischen dem Laufzeitsystem RTS der Steuerung (bzw. des Automatisierungssystems oder dem MES-Systems) und dem technischen Prozess TP1 geschieht bidirektional über die Ein-/Ausgänge EA1. Die Programmierung der Steuerung und damit das Festlegen des Verhaltens des Laufzeitsystems RTS geschieht im Engineeringsystem ES. Das Engineeringsystem ES enthält Werkzeuge für die Konfigurierung, Projektierung und Programmierung für Maschinen bzw. für die Steuerung technischer Prozesse, wie z. B. industrielle Anlagen. Die im Engineeringsystem erstellten Programme werden über den Informationspfad I in das Laufzeitsystem RTS des Zielsystems übertragen. Bezüglich seiner Hardware-Ausstattung besteht ein Engineeringsystem ES üblicherweise aus einem Computersystem mit Graphikbildschirm (z. B. Display), Eingabehilfsmitteln (z. B. Tastatur und Maus), Prozessor, Arbeits- und Sekundärspeicher, einer Einrichtung für die Aufnahme computerlesbarer Medien (z. B. Disketten, CDs) sowie Anschlusseinheiten für einen Datenaustausch mit anderen Systemen (z. B. weiteren Computersystemen, Steuerungen für technische Prozesse) oder Medien (z. B. Internet). Heutzutage besitzen Engineeringsysteme ES Editoren und grafische Werkzeuge für die objektorientierte Modellierung von Anlagen oder Steuerungen. Eine typische Modellierungsmethode, die von diesen Werkzeugen unterstütz wird, ist z. B. UML (Unified Modelling Language) mit einer Anzahl von unterschiedlichen Diagrammtypen, die es erlauben eine Anlage unter unterschiedlichen Gesichtspunkten zu engineeren. Dadurch ergeben sich in der Engineeringphase die Vorteile, die aus der visuellen Programmierung bekannt sind: höhere Produktivität für Ersteller und Endbenutzer, sowie leichte Änderbarkeit, leichte Fehlerbehebung. Auch die Diagnose und die Simulation von Steuerungen oder Anlagen wird unterstützt.
• Moderne Engineeringsysteme ES ermöglichen weiterhin einen Zugriff auf Konfigurationsmanagement-Werkzeuge und auf Änderungsmanagement-Werkzeuge.
• Heutzutage unterstützen moderne Engineeringsysteme ES insbesondere die Paradigmen der Objektorientierung wie die Erstellung von Objekten, die Erstellung von Klassen, die Erstellung von Oberklassen sowie die Darstellung von Vererbungsbeziehungen. Über geeignete Editoren, Maskeneingabe oder über Drag&Drop-Mechanismen werden die Objekte mit Metainformationen verknüpft, werden die Objekte als hierarchische Bäume strukturiert und auch miteinander vernetzt. Die mit Hilfe des Engineeringsystems ES erstellten Steuerungen bzw. Anlagenspezifikationen müssen auf einem Zielsystem bzw. auf einem Zielrechner letztendlich ausgeführt werden, um z. B. einen technischen Prozess TP1 zu steuern. Das Zielsystem besteht üblicherweise aus einer bis mehreren Recheneinheiten mit Prozessoren und Speichereinrichtungen sowie einem Laufzeitsystem RTS. Die mit Hilfe des Engineeringsystems ES erstellten Steuerungsprogramme bzw. Anlagenspezifikationen werden über den Informationspfad I auf das Laufzeitsystem RTS geladen. Über Ein-/Ausgabeverbindungen EA1 wird der zugrunde liegende technische Prozess TP1 z. B. für eine Automatisierungslösung oder eine MES-Lösung gesteuert. Vom Laufzeitsystem RTS zum technischen Prozess TP1 werden über die EA-Verbindung EA1 z. B. Aktoren beeinflusst, vom technischen Prozess TP1 zurück zum Laufzeitsystem RTS werden über die EA-Verbindung EA1 z. B. Sensordaten geliefert, die dann in der Applikation weiterverarbeitet werden. Ein Laufzeitsystem RTS kann auch auf mehrere Rechnereinheiten verteilt sein.
• Wenn im Engineering die für eine Anlagenbeschreibung oder die für eine Fertigungs- bzw. Montagelösung verwendeten Objekte (Anlagenteile, Anlagenkomponenten, Maschinen, Ventile etc.) mit Metainformationen verknüpft sind (z. B. über Referenzierungen) oder Metainformationen physikalisch enthalten (z. B. in einem eigenen Speicher), dann können daraus erhebliche Vorteile bzgl. Betrieb, Wartung, Änderung oder Instandsetzung gewonnen werden. Metainformationen können z. B. Informationen über Objekte selbst sein, z. B. Wer benutzt ein Objekt?, mit welchen anderen Objekten interagiert es?. Metainformationen können aber auch Wissen über eine Applikation, den zu realisierenden Geschäftsprozeß oder die gesamte Anlage umfassen. Diese Art von Wissen ist im Engineering vorhanden (in Pflichtenheften, Lastenheften oder anderen Anlagenunterlagen) und muß nur in die Objekte als Metainformation eingebracht werden. Insbesondere die Auszeichnungssprache (Mark up Language) XML (Extended Mark up Language) eignet sich dazu Metainformationen zu beschreiben und mit Objekten zu verknüpfen.
• Das erfindungsgemäße Engineeringsystem bzw. das erfindungsgemäße Engineeringverfahren eignen sich für alle Typen von Engineering: Chemical Engineering, Produkt-Engineering, Anlagen-Engineering, Industrial-Engineering aber auch für das Software-Engineering. Sinnvollerweise sind mit dem Engineering Funktionen der Prozeßplanung, des Projektmanagements, des Qualitätsmanagements sowie der Produktionskontrolle verknüpft. Ein leistungsfähiges Engineeringsystem ES muß diese Funktionen durch entsprechende Werkzeugunterstützung unterstützen bzw. integrieren. Insbesondere durch die Möglichkeiten der Wiederverwendung einmal erstellter bzw. modellierter Anlagenobjekte im Engineering wird die Durchlaufzeit verkürzt.
• Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt die Schemadarstellung eines Objektes mit einem Objektinterface OI. Solche Objekte können bei allen Arten des Engineerings (Chemical Engineering, Produkt-Engineering, Anlagen-Engineering, Industrial- Engineering, Software-Engineering) verwendet werden. Ein Objekt ist allgemein ein Gegenstand oder ein Element einer Domäne bzw. einer Diskurswelt. In der objektorientierten Softwareentwicklung ist ein Objekt ein individuelles Exemplar von Dingen oder Sachen (z. B. Roboter, Auto, Maschine), Personen (z. B. Kunde, Mitarbeiter, Patentanwalt) oder Begriffen der realen Welt (z. B. Bestellauftrag) oder der Vorstellungswelt (z. B. juristische und natürliche Personen oder Organisationen). Ein Objekt besitzt einen bestimmten definierten Zustand und reagiert mit einem definierten Verhalten auf seine Umgebung. Außerdem besitzt jedes Objekt eine Objektidentität, die es von allen anderen Objekten unterscheidet und die es erlaubt, auf ein bestimmtes Objekt zuzugreifen. Ein Objekt kann ein oder mehrere andere Objekte kennen. Zwischen Objekten, die sich kennen, bestehen Verbindungen oder Verzeigerungen bzw. Vernetzungen. Der Zustand eines Objekts wird durch seine Daten bzw. Attributwerte und die jeweiligen Verbindungen zu anderen Objekten bestimmt. Das Verhalten eines Objekts wird durch seine Menge von Methoden bzw. Operationen definiert. In der Objektorientierung wird durch eine Klasse der Typ eines Objektes beschrieben. Aus dieser Typbeschreibung können konkrete Inkarnationen bzw. Instanzen, die dann ein konkretes programmiersprachliches Objekt darstellen, erzeugt werden. Mit Hilfe von Objektdiagrammen lassen sich Objekte und ihre Verbindungen graphisch darstellen. Die Editoren für Objektdiagramme sind Teil des Engineeringsystems (ES; Fig. 2). UML (Unified Modeling Language) bietet eine Reihe von Notationen zur graphischen Darstellung objektorientierter Konzepte (Geschäftsprozessdiagramm, Zustandsdiagramm, Aktivitätsdiagramm, Kollaborationsdiagramm, Sequence Diagramm, Klassendiagramme, etc.). Diese Diagramme können von einem Anwender in einem Engineeringsystem (ES; Fig. 2) editiert und bearbeitet werden.
• Der linke Teil von Fig. 3 zeigt die Informationen bzw. Elemente, die ein Objekt üblicherweise enthält. Daten sind so einfache Dinge wie ein Zahlenwert oder auch komplexe Strukturen wie Rezepte, Bestellungen oder Archive. Methoden (oft auch als Operationen bezeichnet) repräsentieren ausführbare Tätigkeiten im Sinne eines Algorithmus. Die Menge der Methoden bestimmt das Verhalten einer Objektklasse bzw. eines von dieser Klasse instantiierten Objektes. Die Methoden eines Objektes können von anderen Objekten vergleichbar einer Client-Server- Architektur verwendet bzw. aufgerufen werden. Weiterhin können Objekte so genannte Subobjekte beinhalten, die sie für die Realisierung ihrer Methoden benötigen. Durch die Subobjekte wird ein struktureller Aufbau eines Objektes bestimmt.
• In der Darstellung von Fig. 3 ist auf der rechten Seite schraffiert ein so genannter Container dargestellt. Durch diese Container werden Mechanismen für die Metainformationshaltung und die Mechanismen des Zugriffs auf diese Metainformationen realisiert. Die Container stellen eine Kapselschicht um das Objekt dar, und alle Zugriffe auf ein Objekt können nur über die Schnittstelle OI erfolgen. Über die Schnittstelle OI wird auf die Methoden und Daten und auf die Metainformation des Objektes zugegriffen. Bei einem Zugriff auf die Daten, die Methoden oder auf die Metainformationen kann somit ein Benutzer von der Realisierung von Datenmethoden und Metainformationen abstrahieren. Alle Zugriffe auf ein Objekt erfolgen über die Schnittstelle OI. Dadurch ist die Wiederverwendbarkeit und die Austauschbarkeit von Objekten sehr leicht möglich. In einem auch komplexen System, z. B. Softwaresystem, kann somit immer auf dieselbe Art und Weise auf Objekte zugegriffen werden. Insbesondere stellen die so genannten Container Infrastrukturfunktionen wie Datenvernetzung, Datenspeicherung, Datenvisualisierung in einheitlicher Weise für alle Arten von Objekten (z. B. Businessobjekten, Anlagenobjekten) zur Verfügung. In dem Container ist schematisch eine Doppelhelix vergleichbar einer DNA-Struktur einer menschlichen Zelle dargestellt. Dadurch soll verdeutlicht werden, dass ein Objekt Teile oder die gesamte Metainformation, d. h. auch die Aufbauinformation und die Logik, die z. B. in einem Geschäftsprozess steckt, enthält. Dadurch kann aus einem Objekt das gesamte System oder die gesamte Applikation organisiert werden bzw. reorganisiert werden. Dadurch können Ausfallzeiten eines Systems minimiert werden und Wartungsarbeiten sehr effizient durchgeführt werden.
• Metainformationen lassen sich durch die Verwendung von Auszeichnungssprachen (Markup Language) sehr geschickt und einfach an Objekte und auch Systeme koppeln bzw. einbringen. Insbesondere XML (Extended Markup Language) bietet Möglichkeiten, um Metainformationen leicht zu formulieren und an Objekte zu koppeln. Metainformationen können in XML z. B. als Elemente (durch ein Start-Tag und ein End-Tag eingeschlossen) oder als Attribute (direkt in eine Start-Tag integriert) hinterlegt werden.
• Zu den Infrastrukturfunktionen, die ein Container zur Verfügung stellt, gehören z. B. Trace-Funktionen, d. h. wer und wie lange hat ein Objekt verwendet. Wie schon erwähnt, enthält der Container Metainformationen, Selbstbeschreibungsinformationen für das Objekt. Dadurch können auch Messungen, aber auch Security-Mechanismen eingefügt werden.
• Die Darstellung gemäß Fig. 4 zeigt die Baumstruktur einer Anlagenstruktur bzw. die Struktur für eine Automatisierungslösung. Die Objekte sind dabei als Doppelkreise dargestellt. Der innere Kreis stellt schematisch den Aufbau eines Objektes dar, wie es aus Fig. 3 bekannt ist. Der linke Teil eines Objektes stellt dabei wieder die Datenmethoden und Subobjekte dar, der rechte schraffierte Teil repräsentiert den so genannten Container, der die Metainformationen enthält und die Infrastrukturinformationen für ein Objekt zur Verfügung stellt. Der Container stellt eine Kapselschicht für das Objekt dar. Ein Zugriff auf das Objekt ist nur über die Objektschnittstelle OI möglich, die vom Container zur Verfügung gestellt wird. Infrastrukturfunktionen sind z. B. Datenvernetzung, Datenspeicherung und Datenvisualisierung. Durch den Container werden diese Funktionen in einer einheitlichen Wiese für alle anderen Objekte zur Verfügung gestellt.
• Die Außenkreise um die Objekte stellen dar, dass die Objekte in die Infrastruktur eines Systems letztendlich eingebettet sind. Ein Aspekt der Infrastruktur ist die Vernetzung. Eine Vernetzung oder Verzeigerung kann sehr feingranular, z. B. über Speicherpointer erfolgen. Sie kann aber auch übers Internet, über E-Mail oder über Telefonverbindungen erfolgen.
• In der Darstellung gemäß Fig. 4 wird durch die fett eingezeichneten Verbindungslinien zwischen den Objekten dargestellt, dass diese Objekte lateral miteinander verbunden sind. So eine laterale Verbindung kann im industriellen Umfeld z. B. eine Verbindung über OPC sein (OLE for Procress Control). So eine Verbindung bzw. ein Infrastrukturdienst kann auch über Message Queue-Mechanismen realisiert werden. Der Zugriff auf Infrastrukturdienste oder -funktionalitäten wird über den Container dargeboten und ist für alle Objekte in einem Baum gleich, egal, ob es sich um ein B&B-Gerät (Bedienen und Beobachten) oder über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handelt. Deshalb ist es auch sehr einfach, die Implementierung eines Infrastrukturdienstes zu ändern, da die Spezifikation unverändert bleibt. Der äußere Kreis eines Objektes stellt also eine Sammlung von Infrastrukturdiensten oder Infrastrukturfunktionen dar, die über einen Container verwendet werden können. Ein einmal realisierter Infrastrukturdienst kann von allen Objekten in der gleichen Weise verwendet werden.
• Die Darstellung gemäß Fig. 4 zeigt eine Anlagenstruktur, bei der die Objekte als hierarchischer Baum strukturiert sind. Die zu realisierende Anlage bzw. Steuerungsaufgabe enthält ein B&B-Gerät mit einer Datenbank DB, wobei das B&B-Gerät von einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) versorgt wird. Die SPS greift über Ein-/Ausgabefunktionen auf Aktoren und Sensoren zu. Die Ergebnisse des Bedien- und Beobacht-Gerätes werden von einem Objekt "Execution" weiterverarbeitet. Der Algorithmus, für diese Weiterverarbeitung im Objekt "Execution" erfolgt, wird durch den Teilbaum dargestellt, der unter dem Objekt "Execution" hängt. Dabei wird ein Wert X1 mit einer Funktion F bearbeitet, wobei die Funktion F als Eingabewert den Wert X2 erhält. Nach dem Ausführen dieser Execution- Komponente werden weitere Nachbearbeitungen durchgeführt, dargestellt durch die Objekte "Postprocessing 1" und "Postprocessing 2". Dabei kann es sich z. B. um Verdichtungs- oder Anzeigefunktionen handeln. In Fig. 4 ist dargestellt, dass die Ergebnisse der Nachbearbeitung von "Postprocessing 1" durch das Objekt "Weiterverarbeitung" einem weiteren Verarbeitungsschritt unterzogen werden. Ein auf diese Weise beschriebene Anlage kann natürlich mit weiteren auf diese Art und Weise beschriebenen Anlagen Teil einer übergeordneten Welt sein, hier in Fig. 4 dargestellt durch das Objekt "World".
• Neben der hierarchischen Strukturierung, wie sie durch die Struktur des Baumes vorgegeben wird, können die Objekte auch lateral bzw. horizontal miteinander vernetzt, reflexiert oder verzeigert werden. Dies ist in Fig. 4 dargestellt durch die fetten Linien. Solche Verzeigerungen können über Eingabemasken modelliert werden oder auch über Drag&Drop-Mechanismen hergestellt werden.
• Die Funktion, die von einer Anlage bzw. Steuerung realisiert wird, ergibt sich aus der Struktur, aus der Hierarchie und aus der Vernetzung der Baumobjekte. In Abhängigkeit von einem zugrunde zu legenden Traversierungsalgorithmus werden die Baumelemente, d. h. die Objekte, abgearbeitet und ausgeführt. Die Ausführung einer Applikation für eine Anlage oder eine Steuerung ist der Funktionsweise des Nervensystems eines Menschen vergleichbar, wo die einzelnen Neuronen über Dentriten und Synapsen miteinander verbunden sind und ihre Aktivitäten untereinander austauschen, wobei ein Reiz eine Impulskette durch den Körper auslöst und je nach Vernetzung der Neuronen eine solche Impulskette ausgeführt wird. Im erfindungsgemäßen Engineeringsystem wird auch durch die Struktur und die Vernetzung der Objekte, die den Neuronen im menschlichen Körper vergleichbar sind, einem Anreiz, in Fig. 4 z. B. wenn ein Sensor eine SPS ein Ereignis weiterliefert und dieses Ereignis über das B&B-Gerät erfasst wird und dann eine Execution gestartet wird, die wiederum "Postprocessing 1" und "Postprocessing 2" zu einer Weiterverarbeitung anstößt, wobei "Postprocessing 1" nach der Weiterverarbeitung noch eine Weiterverarbeitung initiiert. Auf diese Art und Weise erstellte Anlagen oder Steuerungen haben sehr vorteilhafte Eigenschaften. So können die Objekte, die für eine Applikation benötigt werden, erst zur Laufzeit zusammengesetzt werden, wodurch die Änderbarkeit und die Flexibilität diese Applikationen sehr groß ist. Bei Änderungen muss ein Objekt nicht erst kompiliert werden. Ein neu in das System eingebrachtes Objekt, das ein anderes ersetzt, ist sehr einfach integrierbar, wenn es die gleiche Schnittstelle, die gleiche Spezifikation wie das zu ersetzende Objekt besitzt und sich nur in der Implementierung ändert, z. B. durch eine bessere Performance.
• Die Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt eine Darstellungsform für einen Baum. Der Baum repräsentiert eine Anlage bzw. einen Teil einer Anlage oder eine Lösung, die mit den Komponenten der Anlage realisiert werden soll. In Fig. 5 ist eine Anzeigevorrichtung AZ1 als mit den beiden Bildschirmbereichen BB1 und BB2 dargestellt. Eine Anzeigevorrichtung AZ1 kann z. B. ein Monitor oder ein Display sein. Die Anzeigevorrichtung AZ1 ist üblicherweise ein Element einer Element eines Engineeringsystems (ES; Fig. 2). Mit Hilfe von Anzeigevorrichtungen und Eingabehilfsmitteln wie z. B. Tastatur oder Maus werden Objekte auf dem Bildschirm erzeugt, hierarchisch als Baum strukturiert, miteinander vernetzt oder verzeigert, aber mit Metainformationen oder anderen Informationen versehen. Es ist vorstellbar, dass eine Anzeigevorrichtung AZ1 weitere Bildschirmbereiche enthält zu der Darstellung von Bäumen, aber auch, um Eingaben zu realisieren (z. B. Menüleisten). Eine konkrete Lösung für eine mit den modellierten Objekten zu realisierende Aufgabe wird zur Laufzeit aus den Objekten des Baumes zusammengesetzt. Für die Abarbeitung der Objekte ist die Struktur wichtig, aber auch die Vernetzung der Objekte. Wenn ein Benutzer (z. B. ein Systemintegrator oder Wartungsingenieur) Änderungen einbringen will, dann benötigt er eine Darstellung des Baumes, die seinen entsprechenden Anforderungen und Bedürfnissen entgegenkommt. In der Darstellung, wie sie im Bildschirmbereich BB1 auf der linken Seite von Fig. 5 dargestellt ist, wird ein Baum OB1 mit den Baumelementen K1, K2, K3, K4 gezeigt, und zwar in einer explorerähnlichen Notation. Die Darstellung eines Baumes, wie sie im Bildschirmbereich BB2 gezeigt wird, entspricht einer Notation, wie sie z. B. für Stromlaufpläne verwendet wird. Die im Bildschirmbereich BB2 dargestellten Elemente K1' und K2' sind über Ein- (x1, x2) und Ausgabevariablen (r1, r2), die jeweils mit Linien miteinander verbunden sind, zu einer Baumstruktur dargestellt. Eine Darstellung in dieser Form von Stromablaufplänen ist besonders für Elektriker interessant, denn Elektriker denken in Stromlaufplänen. Über Eingabehilfsmittel ist es möglich, die Repräsentierung eines Baumes zu ändern und jeweils für die Usergruppe die praktischste Darstellung zu wählen. Usergruppen sind z. B. Wartungsingenieure, Systemintegratoren, Entwickler, aber auch Marketing- und Vertriebsleute.
• Die Darstellung gemäß Fig. 6 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie ein Baum (mit den im Engineering erstellten Anlagenkomponenten) an einer Anzeigevorrichtung AZ2 eines Engineeringsystems (ES; Fig. 2) dargestellt werden kann. Der linke Abschnitt von Fig. 6 zeigt einen Bildschirmbereich BB1' mit einem Objektbaum OB2 in einer explorerähnlichen Struktur. Der rechte Teil von Fig. 6 zeigt einen Bildschirmbereich BB2', in welchem für die Darstellung eines Baumes eine Notation verwendet wird, die insbesondere für die Darstellung von Geschäftsabläufen sehr vorteilhaft ist. Menschen in der Buchhaltung oder im Management des Unternehmens denken in solchen Geschäftsprozessabläufen (Businessabläufen). Die Benutzerfreundlichkeit und auch die Effizienz bei der Erstellung von Bäumen oder beim Ändern von Bäumen wird durch die Möglichkeit, dass zwischen unterschiedlichen Darstellungsformen gewechselt werden kann, sehr erhöht. Ein Benutzer kann dadurch von der internen Repräsentierung oder Implementierung eines Baumes abstrahieren. Bei der Erstellung eines Baumes oder bei der Änderung eines Baumes muss nichts neu programmiert werden, sondern alles kann projektiert werden. Dies ist vorteilhaft für die Effizienz bei der Erstellung von Applikationen z. B. für die Lösung von MES-Aufgaben (Auftragsabwicklung etc.) oder für Lösungen von Automatisierungsaufgaben.
• Die Darstellung gemäß Fig. 7 zeigt eine Schemadarstellung mit einem erweiterten Laufzeitsystem RTS/ES und einem zu steuernden technischen Prozeß TP2, wobei Funktionen des Engineeringsystems im erweiterten Laufzeitsystem RTS/ES integriert sind. Über Sichten (sog. Views) wird auf die jeweils benötigten Funktionen zugegriffen. In Fig. 7 sind Sichten für das Engineering (ES-View) für die Bedienung (Operator View) und für die Wartung (Wartungs-View) dargestellt. Durch drei Punkte ist angedeutet, dass weitere Views vorhanden sein können. Das erweiterte Laufzeitsystem RTS/ES beinhaltet die Infrastruktur für die Entwicklung und Veränderung des Laufzeitsystems. Die Verbindung zum zu steuernden technischen Prozeß TP2 erfolgt über Ein-/Ausgabeverbindungen EA2.
• Es ist ein wesentliche Auswirkung der Erfindung, dass die Funktionalität eines herkömmlichen Engineeringsystem (ES; Fig. 2) zu großen Teilen durch das Laufzeitsystem RTS/ES abgedeckt wird. Metadaten sind großteils Daten die bei der Entwicklung sowieso anfallen. Somit können Laufzeitsystem und Engineeringsystem sozusagen miteinander verschmelzen und müssen nicht mehr als separate Komponenten ausgebildet werden. Ein System das änderbar ist, beinhaltet zur Laufzeit viele Aspekte die heute nur in Entwicklungsumgebungen vorhanden sind (Modellierung, Versionierung, Compilierung etc). Das traditionelle Engineeringsystem wird reduziert auf Darstellungen und Editoren mit denen direkt das Laufzeitsystem betrachtet und verändert werden kann.
• Vorteile dieses Konstruktionsprinzips bzw. dieser Architektur sind neben der einfacheren Änderbarkeit des Laufzeitsystems auch die Systemkonsistenz. Alle Komponenten, die die Metadaten beinhalten bzw. referenzieren, beschreiben sich selbst.
• Die Zusammensetzung der Komponenten ergeben eine gesamte Systembeschreibung. D. h. wie auch immer das System geändert wird (z. Baugruppen stecken oder ziehen) die Sichten (Engineering- Views) sind in der Lage immer das aktuell vorhandene System zu zeigen. UML Diagramme, Business Prozess-Abbildungen, Stromlaufpläne, Anlagenbilder sind immer aktuell.
• Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Engineeringverfahren und Engineeringsystem für industrielle Automatisierungssysteme, insbesondere für MES-Systeme, basierend auf mindestens einer Rechnereinheit mit Eingabehilfsmittel, Ausgabehilfsmittel, sowie mindestens einer Anzeigevorrichtung, wobei die modellierten Objekte Anlagenstrukturen bzw. Anlagenteile umfassen und mit Metainformationen verknüpft sind. Die modellierten Objekte werden im Engineering als hierarchische Bäume strukturiert und können miteinander auch lateral vernetzt oder verzeigert werden. Die Objekte werden zur Laufzeit, unter Verwertung der Metainformationen auf einem Zielsystem zur Ausführung gebracht, wobei die Funktionalität einer im Engineering modellierten Anlage aus der Struktur des Baumes und den Vernetzungen bestimmt wird.
• Das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren bzw. Engineeringsystem lässt sich als Computerprogramm in dafür bekannten Sprachen implementieren. Ein derartig implementiertes Computerprogramm kann in ebenfalls bekannter Weise über elektronische Datenwege abgespeichert und transportiert werden.

Claims (30)

1. Engineeringverfahren für industrielle Automatisierungssysteme, insbesondere für MES-Systeme, basierend auf mindestens einer Rechnereinheit mit Eingabehilfsmittel, Ausgabehilfsmittel, sowie mindestens einer Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2), gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Modellierung und/oder Erstellen von Objekten (K1-K4, K1'-K4') die jeweils Teilaufgaben einer Automatisierungslösung repräsentieren, mit den Eingabehilfsmitteln und der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2),

- Zuordnen von Modellinformationen und/oder Metainformationen zu den Objekten (K1-K4, K1'-K4') mit den Eingabehilfsmitteln (z. B. Eingabemasken) und der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2),

- Strukturieren der Objekte (K1-K4, K1'-K4') als hierarchische Bäume (OB1, OB2) mit den Eingabehilfsmitteln in einem ersten Bildschirmbereich der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2),

- Vernetzen der Objekte (K1-K4, K1'-K4') mit den Eingabehilfsmitteln in einem zweiten Bildschirmbereich der Anzeigevorrichtung, wobei Vernetzungsmechanismen verwendet werden.

2. Engineeringverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') Laufzeit-Objekte sind.

3. Engineeringverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') zur Laufzeit automatisch zu einem Automatisierungssystem für eine Automatisierungslösung zusammengesetzt werden.

4. Engineeringverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Laufzeit die Objekte (K1-K4, K1'-K4') und/oder Vernetzungsmechanismen und/oder Implementierungen der Objekte oder der Vernetzungsmechanismen austauschbar sind.

5. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Automatisierungssystems automatisch aus der Beschreibung der Objekte (K1-K4, K1'-K4'), der Struktur der hierarchischen Bäume (OB1, OB2) und der Vernetzung der Objekte (K1-K4, K1'-K4') in den Bäumen abgeleitet wird.

6. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') statisch und/oder dynamisch vernetzt werden.

7. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') die Metainformationen physikalisch enthalten.

8. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4'), die die Metainformationen physikalisch enthalten, Laufzeit-Objekte sind.

9. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metainformation eine Applikation oder einen Geschäftsprozeß beschreibt.

10. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einzelne Objekt (K1-K4, K1'-K4') die gesamte Metainformation über die Applikation oder den Geschäftsprozess beinhaltet.

11. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Fehlerfall das Automatisierungssystem sich selbst rekonfiguriert.

12. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2) die Bäume in unterschiedlichen Ansichten darstellbar sind.

13. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') an der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2) durch einen drag&drop-Mechanismus vernetzt werden.

14. Engineeringsystem für industrielle Automatisierungssysteme, insbesondere für MES-Systeme, basierend auf mindestens einer Rechnereinheit mit Eingabehilfsmittel, Ausgabehilfsmittel, sowie mindestens einer Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Mittel zum Modellierung und/oder Erstellen von Objekten (K1-K4, K1'-K4'), die jeweils Teilaufgaben einer Automatisierungslösung repräsentieren,
Mittel zum Zuordnen von Modellinformationen und/oder Metainformationen zu den Objekten (K1-K4, K1'-K4'),
Mittel zum Strukturieren der Objekte (K1-K4, K1'-K4') als hierarchische Bäume (OB1, OB2) in einem ersten Bildschirmbereich der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2),
Mittel zum Vernetzen der Objekte (K1-K4, K1'-K4') in einem zweiten Bildschirmbereich der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2), wobei Vernetzungsmechanismen verwendet werden.

15. Engineeringsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') Laufzeit-Objekte sind.

16. Engineeringsystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') zur Laufzeit automatisch zu einem Automatisierungssystem für eine Automatisierungslösung zusammensetzbar sind.

17. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Laufzeit die Objekte und/oder Vernetzungsmechanismen und/oder Implementierungen der Objekte (K1-K4, K1'-K4') oder der Vernetzungsmechanismen austauschbar sind.

18. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Automatisierungssystem automatisch aus der Beschreibung der Objekte (K1-K4, K1'-K4'), der Struktur der hierarchischen Bäume (OB1, OB2) und der Vernetzung der Objekte (K1-K4, K1'-K4') ableitbar ist.

19. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') statisch und/oder dynamisch vernetzbar sind.

20. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') die Metainformationen physikalisch enthalten.

21. Engineeringverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4'), die die Metainformationen physikalisch enthalten, Laufzeit-Objekte sind.

22. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Metainformation eine Applikation oder einen Geschäftsprozess beschreibt.

23. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einzelne Objekt (K1-K4, K1'-K4') die gesamte Metainformation über die Applikation oder den Geschäftsprozess beinhaltet.

24. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Fehlerfall das Automatisierungssystem selbst rekonfigurierbar ist.

25. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2) die Bäume (OB1, OB2) in unterschiedlichen Ansichten darstellbar sind.

26. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (K1-K4, K1'-K4') an der Anzeigevorrichtung (AZ1, AZ2) durch einen drag&drop-Mechanismus vernetzbar sind.

27. Engineeringsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Engineeringsystem (ES) ins Laufzeitsystem (RTS, RTS/ES) integriert ist, wobei über Sichten auf auswählbare Funktionalitäten zugegriffen wird.

28. Computerprogramm, das ein Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 13 oder ein System nach einem der Ansprüche 14 bis 27 implementiert.

29. Datenträger, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 28 gespeichert ist.

30. Datenverarbeitungseinrichtung, auf der ein Computerprogramm nach Anspruch 28 installiert ist.