Namur - Prozessnahe GA

Gesamtziel des Forschungsprojekts ist die Standardisierung von industriell verbreiteten Anlagentypen der prozessnahen Technischen Gebäudeausrüstung unter den Aspekten Prozessführung, Anlagensimulation und Plant Asset Management. Modellierungsgrundlage der Standardisierung sind die grundlegenden Konzepte der Industrie 4.0-Verwaltungsschale und Module Type Packages (MTP). Durch die semantische und funktionale Beschreibung der TGA-Anlagen transferiert das Forschungsprojekt grundlegende Forschungsergebnisse von Industrie 4.0 / MTP in eine für Anwender und Hersteller der prozessnahen Gebäudeautomation direkt anwendbare Norm. Die Arbeiten erfolgen in Forschungskooperation zwischen der TH Köln und den Mitgliedsfirmen des NAMUR Arbeitskreises 1.7 „Prozessnahe Gebäudeautomation“. Ergebnisse des Forschungsprojekts werden als offener VDI/VDMA-Standard und in einer NAMUR Empfehlung (NE) veröffentlicht, entwickelte Software-Bibliotheken (HMI, Simulation) als Open Source zur Verfügung gestellt. Zusätzlich fließt die standardisierte Beschreibung der TGA-Anlagen in andere gebäudetechnisch relevante Standards (insbesondere VDI 3814) und internationale Datenstandards zur Beschreibung von Assets (buildingSMART, eCl@ss) ein. Das Forschungsprojekt startet mit der Analyse der prozessnahen Technischen Gebäudeausrüstung und ihrer wesentlichen Anwendungsszenarien. Aus deren Analyse resultiert die Spezifikation der Use Cases der Standardisierung und der fokussierten Asset Typen. Grundlage der virtuellen Abbilder der TGA-Anlagen ist das MTP-Konzept und das Informationsmodell der Industrie 4.0-Verwaltungsschalen. Diese werden grundlegend modelliert und je nach Priorisierung der Use Cases aus den Szenarien Prozessführung, Simulation und Plant Asset Management semantisch und funktional erweitert. Im Bereich des Plant Asset Management erfolgt die semantische Beschreibung der TGA-Anlagen für Anwendungen im Dokumentations-, Energie- und Instandhaltungs-Management. Um Mehrfachbeschreibungen zu vermeiden, werden internationale und nationale Standards (z.B. [6,7]) zur informationstechnischen Beschreibung der Anlagenkomponenten analysiert (vorrangig: ISO vor IEC vor EN …). Basierend auf den spezifizierten Anwendungsfällen werden Teilmodelle entworfen, die sich aus Merkmalen zusammensetzen welche der im Industrie 4.0-Umfeld geforderten Struktur der IEC 61360 entsprechen. Eine erste Erweiterung der Verwaltungsschale stellt die Spezifikation von HMI-Typen für die prozessnahe Technische Gebäudeausrüstung dar. Wesentliche graphische Darstellungen der TGA-Anlagen werden mit Hilfe von AutomationML spezifiziert und diese als HMI-Typen den Verwaltungsschalen zugeordnet. Weitere Aspekte der Prozessführung fokussieren Best Practices für Funktionstemplates und Regelungsstrategien der TGA-Anlagen. Eine zusätzliche Erweiterung der Verwaltungsschale ergibt sich aus GMP-Anforderungen, so dass prozessrelevante Größen spezifiziert und zur Umsetzung einer Produktverfolgbarkeit archiviert werden. Der Aspekt der Vorinbetriebnahme von automatisierungstechnischer Funktionalität als Element einer anwendungsorientierten Zertifizierung motiviert die Spezifikation von digitalen Zwillingen der fokussierten TGA-Anlagen. Diese simulieren deren Verhalten und ermöglichen in HiL-Umgebungen eine Überprüfung der programmierten Automatisierungsfunktionen. Abschließend werden Kommunikationstechnologien bzgl. Ihrer Bedeutung in den fokussierten industriellen Anwendungen analysiert und priorisiert (z.B. BACnet). Für ausgewählte Spezifikationsergebnisse, z.B. Prozessführung oder Plant Asset Management, erfolgt dann eine kommunikationstechnische Abbildung der Verwaltungsschale auf verbreitete Kommunikationstechnologien der prozessnahen Gebäudeautomation.

Projektpartner: NAMUR-Arbeitskreis 1.7 "Prozessnahe Gebäudeautomation"

Fördermittelgeber: Bayer, BASF, Process Automation, Boehringer Ingelheim

Laufzeit: 01.01.2021 bis 31.01.2024