Die zunehmenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Industrienanlagen, wie beispielsweise Walzwerke, erfordern Arbeits-und Produktionsprozesse, die mit einem Höchstmaß an Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit betrieben werden. Es ist daher bekannt, Produktionsprozesse bereits vom Entwurf an durchgehend mittels eines rechnerunterstützten In- formationsflusses weitestgehend zu automatisieren. Insbeson- dere für die Prozeßführung und-optimierung kommen dabei ma- thematisch-physikalische Prozeßmodelle zum Tragen, die den Prozeß beschreiben und damit eine Simulation und Regelung der Industrieanlagen ermöglichen.

Hierfür verwendete Leitsysteme sind aus der DE 195 08 474 A1 oder der DE 195 08 476 A1 bekannt. Die rechnerbasierten Leit- systeme erkennen selbsttätig den Zustand einer Industrieanla- ge beziehungsweise eines in der Anlage ablaufenden Produkti- onsprozesses und generieren situationsgerechte Anweisungen, die eine intelligente Prozeßführung gewährleisten. Zudem fin- det eine fortwährende Prozeßoptimierung statt, indem das den Sollwertvorgaben zugrundeliegende Prozeßmodell mit Hilfe von

adaptiven Verfahren, beispielsweise neuronalen Netze, offline oder online verbessert wird.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 196 249 26.0 ist ferner ein Verfahren zur Inbetriebsetzung von Industrieanlagen mit einem Anlagenleitsystem bekannt, das Non-Kontrollfunktionen und Kontrollfunktionen durchführt und dessen Kontrollfunktionen mit Prozeßmodellen in Form von ma- thematischen Modellen, neuronalen Netzmodellen oder Experten- systemen arbeiten. Das bekannte Verfahren zeichnet sich da- durch aus, daß die Inbetriebsetzung in eine Inbetriebsetzung der Non-Kontrollfunktionen, mit weitgehender Initialisierung der Kontrollfunktionen durch einen vor Ort befindliche Mann- schaft, und eine weitgehende Inbetriebsetzung der Kontroll- funktionen, durch fernübertragene Daten über Datenleitungen von zumindest einem anlagenfernen Ort, vorzugsweise von einer Technologiezentrale aus, unterteilt durchgeführt wird.

Aus der US-PS 4,783,998 ist ferner ein Verfahren zur Regelung eines Generators bekannt, bei dem die an dem Generator ermit- telten Meßwerte zur Analyse und Auswertung an einen Rechner fernübertragen werden. Nachteilig hierbei ist, daß sich die ermittelten Meßwerte lediglich auf einzelne Bauteile, wie beispielsweise die Generatorwelle, beziehen, so daß Aussagen über das Gesamtverhalten des Generators nicht getroffen wer- den können. Dem-gegenüber sind zwar mittels den aus der DE 195 08 474 A1 und DE 195 08 476 Al bekannten Leitsystemen und dem aus der deutschen Patentanmeldung 196 249 26.0 bekannten Verfahren Optimierungen des Gesamtprozesses einer komplexen Anlage aufgrund modellmäßiger Verflechtungen möglich, dies ist aber mit einem hohen Kostenaufwand verbunden. Ursächlich hierfür ist vor allem, daß spezielle Übertragungswege erfor- derlich sind, um eine anlagenspezifische Optimierung dezen- tral von einem fernen Ort vornehmen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Automatisie- rungssystem für die Erstellung und den Betrieb von Industrie- anlagen dahingehend weiterzubilden, daß sich bei Vermeidung der zuvor beschriebenen Nachteile eine einfache und kosten- günstige dezentrale Prozeßführung und-optimierung anlagen- fern erzielen läßt.

Die Aufgabe ist bei einem Automatisierungssystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch eine dezentrale Prozeß- führung und-optimierung durch eine oder mehrere miteinander vernetzte Leitstellen gelöst, wobei unter Ausnutzung moder- ner, öffentlicher Kommunikationsmittel Prozeßänderungen onli- ne oder offline fortlaufend überwacht oder zumindest modell- mäßig überprüft werden und die Prozeßmodelle, Parameter und Software anlagenspezifisch anpaßbar sind.

Ein solchermaßen ausgestaltetes Automatisierungssystem ermög- licht eine kostengünstige Prozeßführung und-optimierung von einem anlagenfernen Ort aus, indem die fern zu übertragenden Daten mittels bestehenden Kommunikationsmitteln an die jewei- ligen Industrieanlagen übertragen werden. Da sich die Daten nicht nur auf prozeßspezifische Parameter beziehen, sondern auch Änderungen der Prozeßmodelle oder sogar der vor Ort, das heißt an der jeweiligen Industrieanlage, befindlichen Soft- ware berücksichtigen, ergibt sich insgesamt eine Senkung der Engineering-Kosten bei gleichzeitiger Verbesserung der Anla- genfunktion.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine technolo- gische Ferninbetriebsetzung vorgesehen, um einerseits zentra- le Rechenkapazität und moderne Inbetriebsetzungswerkzeuge zu nutzen, und andererseits einen Know-how-Rückfluß aus der je- weiligen Anlage in die Entwicklung sicherzustellen. Um eine möglichst hohe Zeiteffizienz zu erzielen, ist vorteilhafter-

weise eine Online-und/oder Offline-Fernoptimierung vorgese- hen.

Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn Hard-und Softwa- rekomponenten vorgesehen sind, die durch evolutionäre, insbe- sondere genetische, Algorithmen optimierbar ausgebildet sind.

Die Verwendung genetischer Algorithmen bietet eine hohe Wahr- scheinlichkeit, ein sehr gutes Optimum zu erreichen. Zweckmä- ßig ist es daher, die Prozeßmodelle mittels einer Evolutions- strategie, vorzugsweise einer genetischen Programmierung, zu optimieren. Eine evolutionäre Strategie ermöglicht insbeson- dere auch eine Überprüfung neuronaler Netze hinsichtlich in Richtung eines globalen Optimums laufenden Werten. Aufgrund des hohen Rechenaufwands empfiehlt es sich, dies offline stattfinden zu lassen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein vorgegebener Rahmen für modulare Softwarebausteine vorgese- hen. Auf diese Weise läßt sich eine Austausch von Software- bausteinen ohne Programmierarbeit erreichen, so daß anlagen- spezifische Anpassungen und eine Langzeitpflege des gesamten Automatisierungssystems sichergestellt sind. Zweckmäßig ist weiterhin, wenn die Kommunikationsmittel Telefon-, ISDN-, Sa- telliten-oder Internet-/Intranetverbindungen sind, um eine bedarfsgerechte Flexibilität hinsichtlich bestehender Daten- leitungen zu erzielen.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Leitstelle als virtuelles Büro ausgebildet. Durch die Ausnutzung moderner Kommunikationsmittel wird auf diese Weise z. B. eine dezentrale Projektierung, Entwicklung oder After- Sales-Betreuung erreicht, die aufgrund der Vernetzung eine Einbindung globaler Ressourcen gewährleistet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Leitsystem mit Rechnereinrichtungen für die Adaption anlagenspezifischer Parameter, für das Speichern anlagenspezifisch ausgebildeter Prozeßmodelle, für das Speichern von Vorausberechnungsalgo- rithmen, für das Speichern von Trendverfolgungen, für das Speichern von Adaptionsalgorithmen, für das Training und/oder die Optimierung von neuronalen Netzmodellen sowie mit Diagno- sespeicher versehbar, die durch Kommunikationsmittel beein- flußbar sind. Dies bietet den Vorteil, daß eine Industriean- lage nach technologischen Vorgaben von einem anlagenfernen Ort optimierbar ist. Zu diesem Zweck wird weiterhin vorge- schlagen, daß die Leitstelle eine anlagenferne Technologie- zentrale ist, die mit dem Leitsystem einer Industrieanlage mittels Datenfernübertragung in Verbindung steht.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Technologiezentrale ein internes Netz auf, das zur Kommunika- tion mit den Industrieanlagen mit einem Fern-Inbetrieb- setzungs-und/oder Betriebsoptimierungsnetz über eine Sicher- heits-Datenübertragungseinrichtung verbunden ist. Ein derar- tiger Firewall ermöglicht ein sicheres Arbeiten und schützt vor Spionageangriffen.

Um die Einbindung externen Fachwissens und unterschiedlicher Projektteams zu erreichen, wird ferner vorgeschlagen, daß der Technologiezentrale räumlich getrennte Außenstellen zugeord- net sind, die über Datenleitungen mit dieser in Verbindung stehen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Admi- nistratoreinheit vorgesehen, die eine Auswertesoftware für gesammelte Daten aufweist und gleichzeitig für eine Logbuch- führung geeignet ausgebildet ist. Auf diese Weise lassen sich Optimierungsmaßnahmen verfolgen, wodurch Rückschlüsse für zu- künftige Optimierungsmaßnahmen möglich sind. Zweckmäßigerwei-

se ist in der Technologiezentrale das technologische Wissen in Datenbanken sowie allgemeinen und anlagenspezifischen Technologiemodulen vorhanden und an Technologiemodule und Da- tensammlungseinheiten des Leitsystems übertragbar, so daß bei einfacher Eingabe neuer Daten eine schrittweise Verbesserung des Gesamtprozesses einer Industrieanlage sichergestellt ist.

Zweckmäßig ist ferner, wenn die Technologiezentrale Hardware- einrichtungen, Softwaretools, Inbetriebssetzungstools, Soft- wareentwicklungstools, Softwareevolutionstools, Trainings- tools für künstliche neuronale Netze und statistische Auswer- teprogramme aufweist, die anlagenneutral einsetzbar sind.

Durch die Verwendung anlagenneutraler Einrichtungen und Tools läßt sich ein universelles Automatiesierungssystem erzielen, das anlagenspezifische, das heißt speziell entwickelte Ein- richtungen und Tools, nur dann verwendet, wenn dies unumgäng- lich ist. Schließlich wird vorgeschlagen, daß die Technolo- giezentrale mittels Monitoren, Rechnereinrichtungen und Kame- ras als Mehrplatzprojektierungs-, Konstruktions-, Inbetrieb- setzungs-oder Betriebsoptimierungsbüro ausgebildet ist, wo- bei unmittelbare Dialoge, Zeichnungsänderungen oder Software- eingaben durch Sprache und Videobild ergänzt oder ersetzt fernübertragbar sind. Auch Außenstellen der Technologiezen- trale können auf diese Art und Weise ausgebildet sein. Beson- ders vorteilhafte Auswirkungen ergeben sich bei Arbeiten mit künstlichen neuronalen Netzen, bei denen vom Sammeln der Trainingsdaten bis zur Ausgabe neuer Parameter ein einheitli- ches Handeln erforderlich ist. Durch die zuvor erwähnte Aus- gestaltung der Technologiezentrale beziehungsweise der Aus- stellen kann so gearbeitet werden, als befänden sich alle an der Prozeßführung und-optimierung beteiligten Personen an einem Ort, speziell am Ort der Industrieanlage.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung

eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnun- gen dargestellt ist, und zwar zeigen : FIG 1 eine schematische Darstellung der das erfindungsgemäße Automatisierungssystem kennzeichnenden Komponenten ; FIG 2 eine schematische Darstellung der Prozeßoptimierung ei- ner Industrieanlage ; FIG 3 eine schematische Darstellung einer Technologiezentra- le ; FIG 4 eine schematische Darstellung der Datenübertragung zwi- schen dem Technologiezentrum und einer Industrieanlage und FIG 5 eine schematische Darstellung einer dezentralen Prozeß- führung und-optimierung.

Im Mittelpunkt des in FIG 1 schematisch dargestellten Automa- tisierungssystems stehen mathematisch-physikalische Prozeßmo- delle 1, die den Produktionsprozeß einer Industrieanlage be- schreiben. Mit Hilfe der mathematisch-physikalischen Prozeß- modelle 1 ist es daher möglich, den Anlagenprozeß zu simulie- ren und die Anlage mechanisch und elektrisch auszulegen. Um die Genauigkeit der mathematisch-physikalischen Prozeßmodelle 1 zu verbessern, werden neuronale Netze 2a, 2b eingesetzt, die auf Basis eines Vorrates an Meßwerten der Industrieanlage trainiert werden. Das Training der neuronalen Netze 2a, 2b kann dabei in Abhängigkeit des Rechenaufwandes offline (2a) oder online (2b) geschehen. Darüber hinaus kann die Anwendung neuronaler Netze 2a, 2b in Verbindung mit den mathematisch- physikalischen Prozeßmodellen 1 stattfinden (sogenanntes re- latives Neuro-Netz) oder zur Modellbildung von technischen Prozessen herangezogen werden, die sich bislang einer mathe- matisch-physikalischen Beschreibung entziehen (sogenanntes absolutes Neuro-Netz). Online trainierbare neuronale Netze 2b kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn es gilt, die "Tagesform"einer Industrieanlage zu erkennen, um das Automa-

tisierungssystem an diese anzupassen. Das Training erfolgt dabei auf Basis online-erfaßter Meßwerte, die dann in eine Optimierung von Parametern und/oder Prozeßmodellen einflie- ßen.

Eine optimale Anpassung der mathematisch-physikalischen Pro- zeßmodelle 1 an die jeweilige Industrieanlage läßt sich durch genetische Algorithmen 3 erzielen. Mittels stochastischer Mu- tation verschiedener Lösungsansätze lassen sich mit diesen evolutionären Algorithmen die optimalen Parametereinstellun- gen für die anlagenspezifischen Prozeßmodelle finden. Damit ist eine Verlagerung der technologischen Inbetriebsetzung von der jeweiligen Industrieanlage in ein anlagenfernes Rechen- zentrum möglich, wodurch die technologische Inbetriebsetzung automatisiert wird. Eine Ergänzung zu der zuvor beschriebenen Parameteroptimierung mittels genetischer Algorithmen bildet die genetische Programmierung 4. Mit Hilfe dieser Evolutions- strategie lassen sich strukturelle Verbesserungen der Prozeß- modelle erreichen.

Grundvoraussetzung für die zuvor beschriebenen Komponenten ist eine adäquate Softwarearchitektur. Eine objektorientierte Programmierung 5 gewährleistet dabei die Wiederverwendbarkeit der Software für unterschiedliche Anwendungszwecke, indem klare Strukturen und standardisierte Schnittstellen die Basis für eine Versionsverwaltung und ein Konfigurationsmanagement bilden. Die Wiederverwendbarkeit von Anwendersoftware wird neben der Objektorientierung zudem auch durch eine konsequen- te Modularisierung gesteigert. Zum Einsatz einheitlicher Softwaremodule tragen auch sogenannte Frameworks 6 bei, die einen vorgegebenen Rahmen für modulare Softwarebausteine bil- den. Im einfachsten Fall sind unter Frameworks"Software- schränke"zu verstehen, in die einzelne Softwarebausteine derart einsteckbar sind, daß ein Austausch von Softwarebau- steinen ohne aufwendige Programmierarbeit möglich ist. Auf

diese Weise ist eine Langzeitpflege des Automatisierungssy- stems sichergestellt.

Die Inbetriebsetzung einer Industrieanlage läßt sich gewöhn- lich in vier Phasen unterteilen. Die erste Phase besteht in dem Hardwareaufbau und dem Hochfahren der einzelnen Systeme.

Daran anschließend findet eine Inbetriebsetzung der Anwen- dersoftware und ein Schnittstellentest statt. Die dritte Pha- se stellt die Erprobung der Industrieanlage dar, was bei- spielsweise im Falle eines Walzwerkes das Walzen des"ersten Bandes"sein kann. Die vierte und letzte Phase bildet die technologische Inbetriebsetzung, der im Rahmen einer Automa- tisierung die größte Bedeutung zukommt. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, greift das Automatisierungssystem auf ei- ne Fern-Inbetriebsetzung 7 zurück, die über moderne Kommuni- kationsmittel eine technologische Inbetriebnahme von einem anlagenfernen Rechenzentrum aus ermöglicht. Neben der Bereit- stellung einer zentralen Rechenkapazität und der Unterstüt- zung von Entwickler findet dabei auch ein Know-how-Rückfluß aus der Industrieanlage in die Entwicklung zurück statt. Auf diese Weise läßt sich eine Langzeitbetreuung der Industriean- lage durch eine Ferndiagnose durchführen, die sich durch kur- ze Reaktionszeiten auszeichnet.

Um global vorhandene Ressourcen auszunutzen, werden sogenann- te virtuelle Büros 8 verwendet, die mittels modernen Kommuni- kationsmitteln miteinander vernetzt sind. Die virtuellen Bü- ros ermöglichen beispielsweise eine dezentrale Projektierung, Entwicklung oder After-Sales-Betreuung.

Ein die zuvor beschriebenen Komponenten 1 bis 8 aufweisendes Automatisierungssystem ist schematisch FIG 2 zu entnehmen.

Eine als Walzwerk 9 ausgebildete Industrieanlage ist mit ei- nem Leitsystem 10 versehen, daß Technologiemodule 11 und eine Datensammlung 12 umfaßt. Die ersten drei Phasen der Inbe-

triebnahme des Walzwerks 9 werden durch einen vor Ort befind- lichen Inbetriebsetzer 13 durchgeführt. Die in der vierten Phase stattfindende technologische Inbetriebsetzung erfolgt hingegen durch eine Technologiezentrale 14, die über moderne Kommunikationsmittel 15 mit dem Leitsystem 10 des Walzwerkes 9 in Verbindung steht. Die Technologiezentrale 14 beinhaltet das prozeßspezifische Wissen von Konstrukteuren, Entwicklern, Projektierern und Inbetriebsetzern. Zusätzlich stehen der Technologiezentrale 14 allgemeine und anlagenspezifische Technologiemodule 16,17, eine Datenbank 18 für verschiedene Industrieanlagen sowie ein anlagenspezifisches System 19 für die Projektierung zur Verfügung. Eine derartige Infrastruktur ermöglicht nicht nur die technologische Fern-Inbetrieb- setzung, sondern gestattet auch die After-Sales-Betreuung be- ziehungsweise Instandhaltung des Walzwerkes 9. In diesem Fall ist der Inbetriebsetzer 13 ein Instandhalter. Tritt ein Stör- fall auf, kann dieser durch sekundenschnelles Zuschalten der in der Technologiezentrale 14 vorhandenen Rechnerkapazität und durch Einbeziehen von in der Technologiezentrale 14 be- findlichen Spezialisten eine schnelle Fehlerdiagnose und- beseitigung erreichen. Durch das Vorhandensein von Frameworks 6 können dabei Softwaremodule ausgetauscht werden, ohne daß es ein Anreisen von Spezialistenteams zu dem Walzwerk 9 be- darf.

In FIG 3 ist der Aufbau der Technologiezentrale 14 in schema- tischer Weise gezeigt. Der Technologiezentrale 14 iind räum- lich getrennte Außenstellen 20 zugeordnet, die über Datenlei- tungen mit dieser in Verbindung stehen. Zudem ist die Techno- logiezentrale 14 mit Servicestationen 21 verbunden, die re- gionalen Servicebereichen vorstehen und empirische Erfahrun- gen auswerten. Über moderne Kommunikationsmittel 15, wie bei- spielsweise ISDN, Modem, Intranet oder Internet, ist die Technologiezentrale 14 mit unterschiedlichen Industrieanlagen 22 bis 25 verbunden. Die Technologiezentrale 14 weist ein in-

ternes Büronetz 26 auf, das über einen Firewall 27 mit einem Fern-Inbetriebsetzungsnetz 28 verbunden ist. Das Büronetz 26 und das Fern-Inbetriebsetzungsnetz 28 bestehen jeweils aus einer Anzahl von Rechnern 29, die beispielsweise über ein Ethernet mit Twisted Paer-Anschlüssen miteinander verbunden sind. Der Firewall 27 weist eine Überwachungsstation 30 auf, die verhindert, daß von außen ein unbefugter Zugriff auf das. interne Büronetz 26 erfolgt.

In FIG 4 ist die Verbindung des Fern-Inbetriebsetzungsnetzes 28 mit dem Leitsystem 10 einer Industrieanlage über eine ISDN-Datenleitung gezeigt. Mit Hilfe von sogenannten Routern 31 wird jeweils die optimale Verbindung zwischen dem Leitsy- stem 10 und dem Fern-Inbetriebsetzungsnetz 28 automatisch hergestellt, um beispielsweise einen Dialog zwischen dem In- betriebsetzer 13 und der Technologiezentrale 14 zu ermögli- chen. Derartige Verbindungen können regelmäßig eingerichtet werden, aber auch hinsichtlich Wochentag oder Tageszeit vari- ieren.

Mittels dem zuvor beschriebenen Automatisierungssystem ist die Einbeziehung weltweiter Ressourcen möglich, wie auch FIG 5 zu entnehmen ist. Die Verwendung moderner Kommunikations- mittel 15, wie beispielsweise ISDN, schafft dabei die Voraus- setzungen für eine globale, zeitlich und örtlich unabhängige Prozeßführung und-optimierung. Hierzu trägt nicht zuletzt auch die Einrichtung virtueller Büros 8 bei, die eine regio- nale Anlagenunterstützung, beispielsweise hinsichtlich Pro- jektierung, Entwicklung oder After-Sales-Betreuung, sicher- stellen.