Beschreibung

System und Verfahren zur Erstellung eines Strukturmodells eines realen Systems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Bereitstellung von Strukturinformationen über ein reales System, das sich aus mehreren Komponenten zusammensetzt. Die Erfindung betrifft ferner ein Programm zur Durchführung des genannten Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren bzw. System kommt in den verschiedensten Branchen und Anwendungsbereichen für die Unterstützung der Arbeitsprozesse in Entwicklung, Produktion und Service technischer Systeme zum Einsatz. Die Bereitstellung von Strukturinformationen zur Erstellung von Strukturmodellen für eine effektive Informationsmodellierung und entsprechende Engineeringwerkzeuge gewinnen daher an Bedeutung. Im Folgenden steht „reales System" als Synonym für technische Kompo- nenten, Maschinen bis hin zu komplexen automatisierten ferti- gungs- oder verfahrenstechnischen Anlagen oder Anlagenteilen. Ebenso sind in diesem Sinne Fahrzeuge, wie beispielsweise Kfz, Luftfahrzeuge oder Bahn, „reale Systeme" und das hier angesprochene technische Problem - das Engineering für die Struktur und Informationsmodellierung - beispielsweise anwendbar für Service- und Wartungsaufgaben von Fahrzeugen.

Als Basis für die Informationsmodellierung einer gegebenen Anwendung wird zumeist die physikalische Zusammensetzung des betreffenden realen Systems verwendet. Es wird ein Strukturmodell erstellt, das in der Regel hierarchisch gegliederte Komponenten aufweist, und den Elementen dieses Modells die allgemeinen sowie die anwendungsrelevanten Daten und weitergehenden Informationen zugeordnet. Dazu gehören allgemeine Parameter, wie zum Beispiel Spezifikationsdaten und wartungsrelevante Informationen, aber auch Verweise auf Problembehandlungen, Diagnosefunktionen oder andere ein System bzw. ein Teilsystem betreffende Arbeitsabläufe. Diese

Daten können einerseits statisch sein, das heißt sie enthal ^¬ ten unveränderliche Werte, wie herstellerspezifische Angaben, Leistungsparameter usw.; andererseits gibt es auch dynamische, das heißt veränderliche Werte, wie beispielsweise spe- zifische Informationen hinsichtlich der gegebenen Situation bzw. der aktuellen Verwendung, wie Einbauort, Verbindung zu weiteren Komponenten usw. Des Weiteren können die dynamischen Daten von Daten des Prozesses abhängen, in den das reale System funktional einzuordnen ist, wie zum Beispiel Druck, Temperatur, Durchflussmenge, Spannung, Diagnosespeicher etc. Ein derartiger Prozess kann zum Beispiel ein Auto- matisierungsprozess sein. Auch im Falle von zuweilen bevorzugten funktionalen Sichten auf eine Anwendung, das heißt der Modellierung funktionaler Aspekte des realen Systems, spielen Beziehungen zu realen Komponenten, die sich in einem Strukturmodell wieder finden, eine Rolle.

Die beschriebene Informationsmodellierung ist eine grundle ^¬ gende Engineeringaufgabe, die in der Regel vorab, das heißt außerhalb des Arbeitsprozesses, in dem die Information dann genutzt wird, geschieht. Der für das Engineering zuständige Autor übernimmt die zu modellierenden bzw. strukturierenden Komponenten und Daten aus vorgegebenen Dokumenten und übersichten über das reale System und durch sein Erfahrungswis- sen. Dabei wird er zumeist durch Editoren oder so genannte Browser unterstützt. Die Eingaben erfolgen manuell an einem Rechner gestützten System, und der Autor bedient sich entsprechender Editorfunktionen, um die Systemstruktur zumeist in baumartigen Hierarchien darzustellen. Dabei kann es prin- zipiell zwei Fälle von Informationserfassung geben: zum einen kann ein neues reales System grundlegend in seiner Zusammensetzung zu definieren sein, zum anderen kann das prinzipielle Strukturmodell schon vorgegeben sein und der Autor muss für den speziellen gegebenen Fall die Ausprägung dieses realen Systems erfassen. Die Einbeziehung bestehender Informationen zum Beispiel aus weitergehenden Anlagebeschreibungen geschieht bislang beispielsweise durch übersetzungsroutinen, die Informationen aus Dokumenten mit bekannten Datenstruktu-

ren herausfiltern und zum Beispiel tabellarisch aufbereiten oder in eine Beschreibungssprache (zum Beispiel XML, OWL) überführen, die dann anderweitig weiterverarbeitet bzw. aus ^¬ gelesen werden kann.

Für einen Benutzer ist dabei die Vollständigkeit der erfolg ^¬ ten Erfassung und Strukturierung nicht unmittelbar erkennbar und nicht sichergestellt; die Ergänzung um zusätzliche Kompo ^¬ nenten oder Angaben ist willkürlich und subjektiv. Eine auto- matische Erfassung der Komponenten des realen Systems ist daher wünschenswert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur grundlegenden generellen Strukturierung eines realen Systems anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bereitstellung von Strukturinformationen über ein reales System, das sich aus mehreren Komponenten zusammensetzt, an denen jeweils ein Identifikator angeordnet ist, wobei mittels des Iden- tifikators zumindest eine Ortsinformation, die die jeweilige Komponente innerhalb des realen Systems lokalisiert, und eine erste Komponenteninformation, die die jeweilige Komponente identifiziert, erfasst wird, wobei die Strukturinformationen aus den Orts- und den ersten Komponenteninformationen abgeleitet werden und eine prinzipielle Anordnung der Komponenten zueinander beschreiben, gelöst.

Die Aufgabe wird ferner durch ein System zur Bereitstellung von Strukturinformationen über ein reales System, das sich aus mehreren Komponenten zusammensetzt, an denen jeweils ein Identifikator angeordnet ist, wobei das System Mittel zur Erfassung zumindest einer Ortsinformation der jeweiligen Komponente, anhand derer die jeweilige Komponente innerhalb des realen Systems lokalisierbar ist, und einer ersten

Komponenteninformation der jeweiligen Komponente, anhand derer die jeweilige Komponente identifizierbar ist, mittels des jeweiligen Identifikators sowie Mittel zur Ableitung der

Strukturinformationen, die eine prinzipielle Anordnung der Komponenten zueinander beschreiben, aus den Orts- und den ersten Komponenteninformationen aufweist, gelöst.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Programm zur Durchführung des genannten Verfahrens gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von sich selbst über Identifikatoren identifizierenden Komponenten ist eine voll- ständige und automatische Erfassung der Komponenten des realen Systems sichergestellt. Durch die gleichzeitige Loka ^¬ lisierung der Komponenten mittels der Ortsinformationen wird auch deren relative räumliche Anordnung zueinander erfasst. Aus diesen Daten, den Ortsinformationen und den ersten Kompo- nenteninformationen, die die jeweiligen Komponenten identifizieren, werden die Strukturinformationen gewonnen, die eine prinzipielle Anordnung der Komponenten zueinander beschreiben .

Vorteilhafterweise kann dabei die Ortsinformation der jeweiligen Komponente vom jeweiligen Identifikator gesendet oder aus diesem ausgelesen werden oder bei der Erfassung der ersten Komponenteninformation durch eine Lokalisierung der Mittel zur Erfassung von Orts- und Komponenteninformationen ermittelt und der jeweiligen Komponente zugeordnet werden.

In einer vorteilhaften Form der Ausführung wird als Identi- fikator ein RFID-Tag verwendet, der in die jeweilige Kompo ^¬ nente integriert werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird mittels des jeweiligen Identifikators zumindest eine weitere Kompo ^¬ nenteninformation zumindest einer Komponente erfasst. Hier ^¬ durch werden auch anwendungsspezifische Gegebenheiten des konkreten realen Systems erfasst.

Diese können vorteilhaft direkt vom jeweiligen Identifikator gesendet oder aus diesem ausgelesen werden oder anhand der

ersten Komponenteninformation, zum Beispiel mittels einer externen Dokumentation, ermittelt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die zumindest eine weitere Komponenteninformation anhand zumindest einer externen Dokumentation abgeglichen. Hiermit kann die Richtigkeit der erhaltenen Information überprüft werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird mittels der Ortsinformationen der Komponenten deren absolute Position im Raum erfasst. Dies ist insbesondere bei größeren Anlagen, wie zum Beispiel in der Automatisierungstechnik, von Bedeutung .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die

Struktur-, die Orts- und die ersten Komponenteninformationen sowie gegebenenfalls die weiteren Komponenteninformationen in einem ersten Speicherbereich abgelegt. Die gewonnenen Daten sind somit gesichert und können leicht exportiert werden, um zum Beispiel auch anderen Anwendungen zur Verfügung gestellt zu werden.

In einer besonders vorteilhaften Form der Ausführung werden die Strukturinformationen einem Benutzer zur Erstellung eines Strukturmodells mittels einer interaktiven Strukturierung der Komponenten selektiv bereitgestellt. Der Benutzer kann somit, zum Beispiel an einem rechnergestützten System, die Struktur- und Informationsmodellierung vornehmen.

Vorteilhafterweise werden die Komponenten dabei visualisiert , wodurch eine intuitive Bearbeitung durch den Benutzer ermöglicht wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt mittels der Strukturinformationen bereits eine Vorstrukturie- rung. Hierdurch wird die Arbeit des Benutzers zusätzlich erleichtert. Dabei wird im Wesentlichen die erfasste Orts-

Information der Komponenten als Strukturierungshilfe zunutze gemacht .

Vorteilhafterweise erfolgt die Vorstrukturierung der Kompo- nenten graphisch mit einer dem realen System entsprechenden räumlichen Anordnung. Auf diese Weise kann der Benutzer an seinem Bildschirm auf einem Blick die Lage der jeweiligen Komponenten im realen System erkennen.

Vorteilhafterweise werden die Komponenten durch graphische

Symbole repräsentiert, die sich durch Referenzen aus den ers ^¬ ten Komponenteninformationen ergeben. Hierdurch kann Komponenten gleichen Typs auch das gleiche Symbol auf einfache Weise zugeordnet werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können zusätzliche Komponenten durch den Benutzer manuell in das Strukturmodell eingebracht werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn Komponenten in dem realen System verwen- det werden, die nicht mit einem Identifikator ausgestattet sind.

Schließlich wird vorteilhafterweise das Strukturmodell in einem zweiten Speicherbereich abgelegt. Somit steht es für weitere Bearbeitungen, Ergänzungen oder Verwendungen in anderen Anwendungen zur Verfügung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:

FIG 1 eine schematische Darstellung eines realen Systems zusammen mit einem Ablaufdiagramm für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erstel- lung eines Strukturmodells sowie die wesentlichen dazu benötigten Mittel des erfindungsgemäßen Systems .

FIG 1 zeigt ein reales System 1, bestehend aus mehreren Kom ^¬ ponenten 2, die jeweils mit einem Identifikator 3 versehen sind. Dabei sind die Komponenten 2 zum Teil nebeneinander und zum Teil miteinander montiert angeordnet. Das reale System 1 ist allgemein dargestellt und nicht näher spezifiziert; es kann sich hierbei um ein Fahrzeug, eine Maschine oder eine komplexe automatisierte fertigungs- oder verfahrenstechnische Anlage handeln. über die Identifikatoren 3, die vorteilhaft als RFID-Tags ausgebildet sind, werden mittels der Mittel zur Erfassung von Orts- und Komponenteninformationen 7 eine

Ortsinformation 4 sowie eine erste Komponenteninformation 5 der jeweiligen Komponente 2 erfasst. Dabei ist die Ortsinformation 4 entweder im Identifikator 3 gespeichert, oder sie wird durch eine Lokalisierung der Mittel zur Erfassung von Orts- und Komponenteninformationen 7 bei der Erfassung der ersten Komponenteninformation 5 ermittelt und der jeweiligen Komponente 2 zugeordnet. Zusätzlich sind in den Identifikatoren 3 weitere Komponenteninformationen 6 gespeichert, die von Mitteln zur Erfassung von Orts- und Komponenteninformationen 7 ebenfalls ausgelesen werden.

Weiterhin werden zu über die erste Komponenteninformation 5 identifizierten Komponenten 2 gehörende weitere Komponenteninformationen 6 von einer externen Dokumentation 8 abgerufen, die zum Beispiel via Internet direkt vom Zulieferer der entsprechenden Komponente 2 zugänglich ist. Die von der externen Dokumentation 8 erhaltenen weiteren Komponenteninformationen 6 ergänzen die von den Identifikatoren 3 erhaltenen weiteren Komponenteninformationen 6. Daneben können weitere Komponen- teninformationen 6, die sowohl von den Identifikatoren 3 als auch von der externen Dokumentation 8 erhalten wurden, auf diese Weise abgeglichen werden. Die gewonnenen Orts- 4 und ersten Komponenteninformationen 5 werden über ein Mittel zur Ableitung von Strukturinformationen 9 zu Strukturinforma- tionen 10 über das reale System 1 weiterverarbeitet. Die Strukturinformationen 10, die eine relative räumliche An ^¬ ordnung der Komponenten 2 des realen Systems 1 zueinander beschreiben, werden also anhand der lokalisierten und iden-

tifizierten Komponenten 2 gewonnen. Alle erhaltenen Informationen, die Struktur 10, die Orts- 4 sowie die ersten 5 und die weiteren Komponenteninformationen 6, werden zur Sicherung und möglichen weiteren Bearbeitung in einem ersten Speicher- bereich 11 abgelegt. Die Strukturinformationen 10 und die weiteren Komponenteninformationen 6 werden zusätzlich einem Mittel zur Erstellung eines Strukturmodells 12 übergeben. Dieses Mittel 12 bietet einem Benutzer die Strukturinforma ^¬ tionen 10 selektiv zur interaktiven Strukturierung der Kom- ponenten 2 an. Durch ein Mittel zur Visualisierung der Komponenten 13 kann der Benutzer diese Strukturierung intuitiv an seinem Bildschirm durchführen. Ein Mittel zur Vorstrukturierung der Komponenten 14 sorgt dabei dafür, dass der Benutzer bereits ein zumindest im Wesentlichen dem realen System 1 entsprechendes Abbild des realen Systems 1 zur Er ^¬ stellung des Strukturmodells 15 vorfindet. Zusätzlich kann der Benutzer gegebenenfalls vorhandene Komponenten 2, die nicht mit einem Identifikator 3 ausgestattet sind, manuell in das Strukturmodell 15 eingeben. Das fertige Strukturmodell 15, das neben der Lage der Komponenten 2 im realen System 1 auch die weiteren Komponenteninformationen 6 enthält, wird in einem zweiten Speicherbereich 16 abgelegt. Das Strukturmodell 15 steht nun für eine effektive Informationsmodellierung für die Unterstützung der Arbeitsprozesse zur Verfügung.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren sowie ein System zur Bereitstellung von Strukturinformationen über ein reales System, das sich aus mehreren Komponenten zusammensetzt, an denen jeweils ein Identifikator angeordnet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. ein System anzugeben, das die grundlegende generelle Struktu ^¬ rierung eines derartigen realen Systems erfasst. Diese Aufga ^¬ be wird dadurch gelöst, dass mittels des Identifikators zu ^¬ mindest eine Ortsinformation, die die jeweilige Komponente innerhalb des realen Systems lokalisiert, und eine erste

Komponenteninformation, die die jeweilige Komponente identi ^¬ fiziert, erfasst wird, wobei die Strukturinformationen aus den Orts- und den ersten Komponenteninformationen abgeleitet

werden und eine prinzipielle Anordnung der Komponenten zueinander beschreiben. Durch die erfindungsgemäße automatische Erfassung der Komponenten des realen Systems ist die Vollständigkeit der Strukturinformationen sichergestellt.