Intentionsbasierte Entwicklung von Engineering-Konzepten in der Planung verfahrenstechnischer Anlagen

Abstract

Anlagenbetreiber der Prozessindustrie müssen sich an zunehmend individuellere und volatilere Kundenwünsche anpassen, weshalb flexiblere und hochautomatisierte Anlagen an Bedeutung gewinnen. Neben den Kosten werden die Errichtung und der Betrieb solcher Anlagen durch Entscheidungen in den frühen Engineering-Phasen maßgeblich beeinflusst. Durch die Zunahme der Komplexität in der Planung flexibler und hochautomatisierter Anlagen sind getroffene Entscheidungen jedoch immer schwieriger nachzuvollziehen. Dies wird zusätzlich durch die mangelnde systematische Erfassung, Verknüpfung sowie durchgängige Nutzung von Anforderungen und Engineering-Konzepten verschärft und führt zu späteren Fehlern, z. B. einer fehlerhaften Systemintegration automatisierungstechnischer Komponenten. Es besteht somit die Notwendigkeit einer stärkeren Systematisierung und Formalisierung der frühen Engineering-Phasen verfahrenstechnischer Anlagen. Durch die Modellierung von Intentionen der Engineering-Disziplinen kann die Nachvollziehbarkeit in der Planung erhöht werden. Ontologiebasierte Ansätze für zielorientierte Anforderungsanalysen können genutzt werden, um Ziele, Zielstrategien und Anforderungen als Bestandteile von Intentionen zu beschreiben. Somit kann Wissen in den frühen Phasen formal und interdisziplinär repräsentiert werden, und darauf basierend können zweckdienliche Engineering-Konzepte systematisch entwickelt werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein intentionsbasiertes Vorgehen für die Planung verfahrenstechnischer Anlagen entwickelt. Es wird ein Beschreibungsmodell in Form einer Ontologie zur formalisierten und wissensbasierten Beschreibung von Intentionen entwickelt und in ein Vorgehensmodell zur systematischen und durchgängigen Modellierung von Intentionen integriert. Das Vorgehensmodell umfasst die Formulierung, Modellierung und Operationalisierung von Intentionen zur Entwicklung zweckdienlicher Engineering-Konzepte. Dieses intentionsbasierte Vorgehen kann zur Analyse von Modularität in Anlagen sowie der Entwicklung serviceorientierter Automatisierungskonzepte genutzt werden. Der Lösungsansatz wird anhand von vier Fallstudien evaluiert. Es wird deutlich, dass mithilfe eines intentionsbasierten Vorgehens die frühen Phasen im Engineering verfahrenstechnischer Anlagen systematisch und durchgängig unterstützt werden können.