Explizites Modell für Benutzungsschnittstellen im gesamten Lebenszyklus einer leittechnischen Anlage

  • Explicit model for user interfaces in the entire life cycle of a control system

Jeromin, Holger; Epple, Ulrich (Thesis advisor); Urbas, Leon (Thesis advisor)

Düsseldorf : VDI Verlag (2019, 2020)
Buch, Doktorarbeit

In: Fortschritt-Berichte VDI : Reihe 8, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik 1268
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (VII, 75 Seiten) : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Prozesstechnische Anlagen sind sehr komplex und erfordern eine ausgefeilte Steuerung. Leider "nehmen Kompetenz und Qualifikation auf der Anwender- und Bedienerseite ab". Dies gaben jedenfalls 56% von rund 1800 befragten Mitglieder im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) in einer Umfrage an. Damit Bediener die Steuerung gerade auch in kritischen Situationen bedienen können, ist eine leistungsfähige angepasste Benutzungsschnittstelle nötig. Diese Schnittstellen sind jedoch sehr aufwendig bei der Erstellung. Um diese Kosten zu senken, bieten sich zwei Möglichkeiten an. Erstens können Kosten eingespart werden, indem möglichst viele Teile der Benutzungsschnittstelle aus vorhandenen Planungsdaten automatisch erstellt werden. Dies hat zudem den Vorteil, dass das endgültige Ergebnis früher bereitsteht. Weiterhin können sich weniger Fehler bei wiederkehrenden Parametrierungsaufgaben bei der Erstellung einschleichen, was insgesamt die Qualität erhöht. Zweitens lassen sich Kosten durch eine möglichst lange Nutzungszeit der Benutzungsschnittstelle reduzieren. In prozesstechnischen Anlagen ist eine Lebensdauer von 30 Jahren nicht ungewöhnlich. Die Steuerungstechnik und erst Recht die Visualisierungstechnologie verwenden jedoch immer mehr Standard-Komponenten der IT-Branche, welche einem schnelleren Wandel unterliegen. Diese Arbeit schlägt daher ein neues Konzept für die Erstellung, Wartung und den Gebrauch von Benutzungsschnittstellen vor. Die gesamte Darstellung wird als HMI-Modell hinterlegt. Dafür wurden nicht nur für alle Grafikelemente (Text, Rechteck, Kreis ...), sondern auch für die gesamte Interaktion mit dem Prozess und dem Bediener Modellbausteine (als Metamodellbausteine) definiert. Dies erleichtert die automatische Erstellung und Veränderung der gesamten Darstellung. Dieses Metamodell ist für größte Zukunftssicherheit technologieunabhängig definiert. Für sehr komplexe Aufgaben existiert jedoch zusätzlich eine Erweiterung um per HTML und JavaScript frei zu programmieren. Diese Erweiterung ist dabei so entwickelt worden, dass sie stark verzahnt ist mit der Modellwelt und zwischen beidem ein einfacher Informationsaustausch möglich ist. Um ein solches HMI-Modell einer Anlage darzustellen wird ein Anzeigesystem benötigt, welches die wenigen definierten Metamodellbausteine zur Laufzeit interpretiert. Dieses Anzeigesystem kann bei Bedarf im Laufe der Lebensdauer der technischen Anlage in neuen Technologien implementiert werden. Als Prototyp wurde ein Anzeigesystem mit Webtechnologie realisiert. Diese Technologie hat den großen Vorteil, dass für unterschiedlichste Betriebssysteme leistungsfähige Webbrowser existieren. Damit ist der Prototyp selbst plattformunabhängig nutzbar.

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