[发明专利]用于过程技术设备的技术功能单元的模块化系统的优化方法

说明书

一种用于优化过程技术设备的技术功能单元的模块化系统的方法，包括：提供模块化系统，其具有用于配置过程技术设备的技术功能单元的多个组件，其中模块化系统在模拟环境中被映射成，使得模块化系统的多个组件中的每个组件能依据其物理特性作为具有相应参数的虚拟组件呈现在模拟环境中；改变模拟环境中的虚拟组件的参数，以利用具有至少一个被改变的参数的至少其中一个虚拟组件确定至少一个技术功能单元的至少一个被改变的配置；模拟过程技术设备的具有所述至少一个被改变的配置的至少一个技术功能单元的运行；基于模拟结果从具有被改变的参数的虚拟组件中确定一组虚拟组件；依据所确定的该组虚拟组件来调适该模块化系统的一个或更多个组件。

本发明涉及用于过程技术设备的技术功能单元的模块化系统的优化方法。本发明还涉及带有使计算装置适于执行模块化系统优化方法的指令的数据载体。本发明还涉及设计用于执行本发明方法的计算装置和相应系统。

使用模块化系统来配置过程技术设备的技术功能单元是已知的。在此，模块化系统一般包含大量复杂的技术组件，它们可被用于配置所需技术功能单元。通常，可在预定范围内调整组件的一些参数以实现具有期望物理特性的各种各样的技术功能单元。模块化系统的组件可以是预制的并可被多种多样地应用。因此，模块化原理可以减少功能单元的昂贵的重新开发。在对技术功能单元的需求发生变化时，确实可利用模块化系统的组件的参数的现有多变性使技术功能单元适应于变化的需求。此外，模块化系统的其它组件还可被考虑用于实现技术功能单元的所需物理特性。但弄清合适的解决方案可能很困难。另外，这种模块化系统的可能解决方案还是受限于所确定的组件的参数的多变性。在许多情况下也只能提供如下解决方案，其虽然在很大程度上满足了预定需求，但绝不是技术功能单元的最佳配置，因为模块化系统中可能缺少为此所需的组件。

已经多次提出了在模拟环境中模拟功能单元来确定最佳设计。WO 2016/141998A1例如提出了提供物理实体的数字映射以便结合其它物理实体来模拟该物理实体。EP3082001 A1公开了一种用于自动化装置的现场设备的虚拟测试台。为了用现场设备扩展自动化装置，首先将相应的虚拟现场设备虚拟连接到自动化装置。此外，合适的控制模块也被虚拟连接到自动化装置以确定虚拟连接的组件上的负荷。如果未超过规定的负荷极限，则可以释放控制模块和现场设备进行实际操作。虚拟映射的模拟确实简化了适用于实际运行的物理组件的查找，但解决方案空间仍受限于现有物理组件的属性和多变性。

DE 10348402 B4公开了一种过程控制系统的多个节点的运行模拟，这些节点彼此相连并可通过数据库中的配置进行配置。可以出于模拟目的来标记过程控制系统的这些节点，由此从配置数据库中调用所分配的模块和相应配置的副本。模块副本被存储在模拟计算机中并被自动转换为模拟模块以完成模拟。该解决方案使得能够依据存储配置进行简化模拟。但在此所找到的解决方案仅限于物理组件的现有多变性。

WO 2018/001650 A1研究的是组装产品的产品部分的生产过程的设计。结合过程模型来读取生产步骤相关数据以确定相应的生产模块。来自各自生产步骤的指令通过专门为此提供的信号通信被传输至所属的生产模块。过程模型由图形表示，其中该图形的节点描述相应的过程步骤，而图形的边缘描述生产步骤之间的依赖关系。但该做法未超出生产过程设计。因此，也未考虑对模块化系统的现有组件的优化。

WO 2016/179455 A1公开了一种基于产品生命周期的确定数据的产品设计的优化。为此，建立了大量的产品生命周期模型，它们被分配给产品生命周期中的相应阶段。在每个所述阶段都通过网页界面收集数据组并将其存在数据库中，以更新相应的产品生命周期模型。更新后的模型被考虑用于优化产品设计。即使产品设计应依据所确定的产品生命周期数据进行调整，这种方法也只能用于最终的整体产品的优化。此处未提供对底层模块化系统组成的优化。

因此，本发明的任务是改善已知现有技术的缺点，尤其提出一种用于过程技术设备的技术功能单元的模块化系统的优化方法，可利用现有模块化系统的实际组件以自动化和动态的方式适应不断变化和不断增长的需求，从而可以提供一种经过优化的模块化系统。