atp edition Schnittstellen für das integrierte Engineering (Vorschau)

1-2 / 2014 

56. Jahrgang B3654 

DIV Deutscher Industrieverlag GmbH 

Automatisierungstechnische Praxis 

Schnittstellen für das 

integrierte Engineering | 30 

Der Prolist-Workflow im 

eClass-Umfeld | 38 

FDI Usability Style Guide | 48 

Package-Unit-Integration 

in der Prozessindustrie | 56 

Trainingssimulation in der 

Prozessindustrie | 66

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update

EDITORIAL 

Industrie 4.0 in der 

Prozessindustrie? 

In diesem Heft geht es um integriertes Engineering, Datenaustausch, Merkmalleisten 

und damit ist die von mir letztes Jahr an dieser Stelle angesprochene 

Fragestellung „Integration versus Flexibilität“ weiterhin aktuell. Die 

Diskussionen werden derzeit unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ geführt. 

Wesentliche Elemente von Industrie 4.0 sind die im „Abschlussbericht des 

Arbeitskreises Industrie 4.0“ genannte horizontale Integration entlang der 

Wertschöpfungskette, die vertikale Integration der Systeme und die Integration 

entlang des Lebenszyklus (integriertes Engineering). 

Wo stehen wir in der Prozessindustrie? Macht uns „Industrie 4.0“ effizienter, 

schneller, flexibler, sicherer? 

Bei den klassischen kontinuierlichen Prozessanlagen sind wir bezüglich 

horizontaler und vertikaler Integration schon gut aufgestellt. Die vertikale 

Integration ist über die Feld-, Steuerungs-, Prozessleit- und Betriebsleitebene 

realisiert. Über die Prozessleitsysteme regeln wir auch den Gesamtprozess 

(horizontale Integration) und stellen eine effiziente Fahrweise sicher. Allerdings 

ist dieses Konzept nicht sehr flexibel, was Produktionsmengen und 

Produktwechsel angeht. Klassisch wurden daher in solchen Fällen die Produkte 

diskontinuierlich in Batch-Anlagen produziert. Die Anlagennutzung 

ist allerdings nicht sehr hoch und Umstellungen sind mit Ausbeuteverlusten 

verbunden. Hier kommen die neuen Entwicklungen der modularen, kontinuierlichen 

Anlagen (F3-Factory) ins Spiel. Die Flexibilität erzielt man dadurch, 

dass man die Module austauscht. Damit dieser Austausch einfach 

möglich ist, müssen die Module eine eigene Intelligenz besitzen und miteinander 

kommunizieren. Somit nähern sich bei modularen Anlagen die 

Strukturen der Prozessindustrie der Fertigungstechnik an, bei denen die 

Teile von Fertigungsinsel zu Fertigungsinsel wandern; mit den gleichen 

Fragestellungen. 

Und auch bei der dritten Dimension, der Integration entlang des Life Cycle, 

von der Entwicklung über das Engineering, Inbetriebnahme, Betrieb, Rückbau 

haben wir in der Prozessindustrie und in der Fertigungstechnik die 

gleichen Herausforderungen, zum Beispiel der konsistenten Datenhaltung. 

Hier sehen wir für die klassische Prozessanlagentechnik weiterhin das größte 

Optimierungspotenzial, weshalb wir als Thema der letztjährigen NAMUR- 

Hauptsitzung das Thema „Integrated Engineering“ gewählt haben. 

Im Zuge der oben beschriebenen Entwicklung modularer Anlagen wird 

uns aber auch das Thema „horizontale und vertikale Integration“ weiter 

beschäftigen, so dass wir an dem Thema „Industrie 4.0“ weiter mitarbeiten 

werden. Deshalb wundert es auch nicht, dass das Thema der NAMUR-Hauptsitzung 

2014 lautet: „Dezentrale Intelligenz“. 

DR. WILHELM 

OTTEN, 

Vorsitzender NAMUR 

atp edition 

1-2 / 2014 

3

INHALT 1-2 / 2014 

VERBAND 

6 | Namur-Award 2014: Arbeiten zu „Intelligente 

Prozess- und Betriebsführung“ einreichen 

VDI-GVC: Claas-Jürgen Klasen beerbt Achim Noack 

Neuer Vorstand beim VDE Mikrosystemtechnik 

7 | Neue Kurse in diesem Jahr bei der Dechema für 

Chemiker, Ingenieure und Biotechnologen 

BRANCHE 

8 | Alles begann mit dem Verstärkerbaustein: 

Hans Turck feiert 90. Geburtstag 

Spezialmesse für Mess- und Regeltechnik 

steigt am 26. März 2014 in Frankfurt 

Führungswechsel bei Lanxess 

FORSCHUNG 

9 | NI World Class 2014: Robotik-Wettbewerb 

sucht Teilnehmer aus Unis und Hochschulen 

TU Dresden kooperiert mit der Audi AG 

PRAXIS 

10 | Endress + Hauser stattet Pharma-Werk für 

Infusionslösungen mit Messstellen aus 

12 | Kooperation: Differenzdruck-Transmitter 

erleichtert Integration in einen Durchflussregler 

14 | Engineering Base bündelt Informationen 

für kürzeren Ausschreibungsprozess 

18 | Parametrierbare Master Batch Records gleichen 

Prozesse ab und vereinfachen Implementierung 

20 | Technik-Kommunikation leicht gemacht: 

Cause-and-Effect-Diagramm als Lösungsansatz 

22 | Standardisierung mit eClass – Klassifizierung 

ermöglicht kürzeres Time-to-Market 

4 


1-2 / 2014

INTERVIEW 

26 | „Produkte mit bis zu 50 % Zeitersparnis 

einführen“ 

ECKARD EBERLE UND HANS-GEORG KUMPFMÜLLER 

IM INTERVIEW MIT atp edition 

Produkte, 

Systeme 

und Service 

für die 

Prozessindustrie? 

Natürlich. 

HAUPTBEITRÄGE 

30 | Schnittstellen für das 

integrierte Engineering 

T. TAUCHNITZ 

38 | Der Prolist-Workflow im 

eClass-Umfeld 

J. GEORGE 

48 | FDI Usability Style Guide 

M. STÖSS, F. FENGLER, A. LAUBENSTEIN, L. URBAS 

56 | Package-Unit-Integration 

in der Prozessindustrie 

M. OBST, A. HAHN, L. URBAS 

66 | Trainingssimulation in der 

Prozessindustrie 

K. SCHULZE 

RUBRIKEN 

3 | Editorial 

74 | Impressum, Vorschau 

Zum Beispiel der magnetischinduktive 

Durchflussmesser 

ProcessMaster. Er setzt neue 

Maßstäbe mit umfangreichen 

Diagnosemöglichkeiten, einer 

Messabweichung von 0,2 %, 

Explosionsschutz sowie der 

ScanMaster-Software. Erfahren 

Sie mehr über die erste Wahl in 

der Durchflussmessung für die 

Prozessindustrie: 

www.abb.de/durchfluss 

Wussten Sie, dass Ihnen ABB 

neben dem umfassenden Portfolio 

für die Instrumentierung ebenso 

herausragende Produkte und 

Lösungen für die Analysentechnik, 

maßgeschneiderte Leitsysteme 

sowie erstklassigen Service bietet? 

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www.abb.de/ 

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Tel.: 0800 111 44 11 

Fax: 0800 111 44 22 

vertrieb.messtechnik-produkte@de.abb.com

VERBAND 

Namur-Award 2014: Arbeiten zu „Intelligente 

Prozess- und Betriebsführung“ einreichen 

Die Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik 

der Prozessindustrie (Namur) vergibt in 2014 erneut 

einen Preis für hervorragende Abschlussarbeiten zum 

Thema „Intelligente Prozess- und Betriebsführung“. Die 

Arbeiten können aus folgenden Fachgebieten stammen: 

Automatisierungstechnik, Elektrotechnik, Informationstechnik, 

Mess-, Regelungstechnik, Prozessleittechnik 

sowie Verfahrenstechnik. Lehrstuhlinhaber entsprechender 

Fachgebiete sollten formlos Anträge für die 

beste Abschlussarbeit einreichen. Um die Bewerbung 

zu unterstützen, können außerdem zugehörige Veröffentlichungen 

eingereicht werden. Die Namur nimmt 

die Anträge per E-Mail an office@namur.de entgegen. 

Die Auszeichnung für die beste Promotionsarbeit ist 

mit 2000 Euro dotiert. Für die beste Diplom-/Masterarbeit 

gibt es 1000 Euro. Einsendeschluss ist am 27. Juni 

2014. Die Lehrstuhlinhaber werden am 15. Oktober 2014 

benachrichtigt, ob ihre Bewerbung erfolgreich war. Die 

Preisverleihung erfolgt bei der Namur-Hauptsitzung am 

7. November 2014. (aha) 

VOR RUND 600 TEILNEHMERN werden die 

Namur-Award-Preisträger bei der Hauptsitzung im 

November ausgezeichnet. Bild: Archiv/Purschwitz 

NAMUR GESCHÄFTSSTELLE, 

c/o Bayer Technology Services, Gebäude K 9, 

D-51368 Leverkusen, Tel. +49 (0) 214 307 10 34, 

E-Mail: office@namur.de, Internet: www.namur.de 

VDI-GVC: Claas-Jürgen Klasen beerbt Achim Noack 

Die Nachfolge von Dipl.-Ing. Achim Noack im Vorsitz 

der VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen 

(VDI-GVC) tritt in diesem Jahr Dr.- 

Ing. Claas-Jürgen Klasen an. Als Projektdirektor der Evonik 

Degussa Co. Ltd. Shanghai war Klasen in den Jahren 

2006 bis 2009 verantwortlich für den Aufbau der Methacrylat-Anlage 

in China. Er leitet seit 2009 die Verfahrenstechnik 

und Engineering der Evonik Industries. Praxisbezogene 

Weiterbildungen, übernehmensübergreifender 

Erfahrungsaustausch und das vertrauensvolle Netzwerk 

in der Produktion sollen die Arbeit von Klasen künftig 

auszeichen. Neben dem Fachbereich „Betrieb verfahrenstechnischer 

Anlagen“ informieren „Verfahrenstechnische 

Prozesse“ und „Verfahrenstechnische Anlagen“, 

koordiniert von der Processnet, Ingenieure über Neuigkeiten 

in der Verfahrenstechnik. 

(ahü) 

VDI VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE E.V., 

VDI-Platz 1, D-40468 Düsseldorf, 

Tel. +49 (0) 211 621 40, Internet: www.vdi.de 

Neuer Vorstand beim VDE Mikrosystemtechnik 

Prof. Dr. Christoph Kutter, Leiter der Fraunhofer-Einrichtung 

für Modulare Festkörper-Technologien 

EMFT, ist seit Anfang des Jahres im neuen Vorstand der 

VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystemund 

Feinwerktechnik (GMM). Auch Stellvertreter wurden 

neu bestimmt. Dr. Udo-Martin Gómez, Chief Technical 

Officer der Bosch Sensortech GmbH und Prof. Dr. 

Wilfried Mokwa, Leiter des Lehrstuhls I des Instituts für 

Werkstoffe und Elektrotechnik an der RTWH Aachen 

nehmen diesen Posten nun ein. 

Zum Vorstand gehören weiterhin: Prof. Dr.-Ing. Udo 

Bechtloff, Vorsitzender der Geschäftsführung der KSG 

Leiterplatten GmbH, Dr. Tim Gutheit, Senior Director 

Technology & Innovation Automotive der Infineon Technologies 

AG, Prof. Dr.-Ing. Gernot Spiegelberg, Leiter 

Konzeptentwicklung Elektromobilität der Siemens AG 

Corporate Technology, und Prof. Dr. Marc Weber, Leiter 

des Instituts für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik 

des Karlsruher Instituts für Technologie. (ahü) 

VDE/VDI-GESELLSCHAFT MIKROELEKTRONIK, 

Mikrosystem- und Feinwerktechnik (GMM), 

Stresemannallee 15, D-60596 Frankfurt/Main, 

Tel. +49 (0) 69 630 80, Internet: www.vde.com 

6 


1-2 / 2014

Neue Kurse in diesem Jahr bei der Dechema für 

Chemiker, Ingenieure und Biotechnologen 

Die Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie 

(Dechema) bietet für 2014 zusätzlich zum 

bestehenden Kursangebot neue Seminare an. Die Kurse 

geben Chemikern, Ingenieuren und Biotechnologen die 

Möglichkeit, sich weiterzubilden. Veranstaltungsort ist 

jeweils Frankfurt am Main. 

Im Kurs „Prozesstechnische Auslegung von Wärmeübertragern“ 

(19. bis 21. März 2014) lernen die Seminarteilnehmer 

Wärmeübertrager, Kondensatoren und Verdampfer 

auszuwählen und prozesstechnisch zu dimensionieren. 

Vom 7. bis 8. Mai 2014 bietet die Dechema den 

englischsprachigen Kurs Electrochemical Impedance 

Spectroscopy (EIS) an. Im Experimentalkurs werden die 

Grundlagen der EIS in Theorie und Praxis vermittelt. 

Die Optimierung von Prozessen steht vom 19. bis 20. 

Mai 2014 im Mittelpunkt. Im Kurs Scale-up in der Verfahrenstechnik 

wird die Dimensionsanalyse als Methode 

für ein Scale-up präsentiert und eingeübt. 

Vom 7. bis 8. Juli 2014 haben Teilnehmer die Möglichkeit, 

die Grundlagen der Open-Source-Programmiersprache 

Python zu erlernen. Der Kurs Introduction 

to Python for Biosciences wird ebenfalls in englischer 

Sprache abgehalten. Schließlich geht es vom 

24. bis 25. Juli 2014 um Produktentwicklung. Im 

IN 2014 bietet die 

Dechema noch mehr 

Weiterbildungsmöglichkeiten 

für 

Chemiker, Ingenieure 

und Biotechnologen. 

Bild: Carsten Böttcher / pixelio.de 

gleichnamigen Seminar gehen die Teilnehmer im Zeitraffer 

den Weg von der Analyse der Kundenbedürfnisse, 

über die Festlegung einer vorübergehenden 

Produktspezifikation, zur Ideenentwicklung und Auswahl 

der Produktkonzepte und Festlegung der endgültigen 

Produktspezifikation und Entwicklung des 

Herstellprozesses. 

(aha) 

DECHEMA GESELLSCHAFT FÜR CHEMISCHE TECHNIK 

UND BIOTECHNOLOGIE E.V., 

Theodor-Heuss-Allee 25, D-60486 Frankfurt am Main, 

Tel. +49 (0) 69 756 40, Internet: www.dechema.de 

HANNOVER MESSE 2014 

Intelligente Automation und IT 

■ Energieeffizienz und Energieeinsparungen 

■ Flexibilisierung der Fertigungsprozesse 

■ Softwarelösungen für die Fabrik der Zukunft 

7.– 11. April 2014 

Hannover ▪ Germany 

hannovermesse.de 

Get new technology first

BRANCHE 

Alles begann mit dem Verstärkerbaustein: 

Hans Turck feiert 90. Geburtstag 

Hans Turck, Mitbegründer des Industrieunternehmens 

Turck, beging am 9. Januar 2014 seinen 90. 

Geburtstag. Turck, der nach seinem Rückzug aus dem 

Unternehmen im Jahr 1998 abwechselnd in Mülheim 

an der Ruhr und in Kapstadt lebt, beging den Tag gemeinsam 

mit seiner Frau in seiner südafrikanischen 

Wahlheimat. 

Nach Abschluss seines Ingenieur-Studiums im Jahr 

1950 sammelte er zunächst zehn Jahre Vertriebserfahrung, 

bevor er sich mit einem Ingenieurbüro in Mülheim 

selbständig machte, aus dem später die Hans 

Turck GmbH & Co. KG hervorging. 1965 verkaufte er 

das erste eigene Produkt: einen Verstärkerbaustein, 

den sein Bruder Werner im sauerländischen Halver 

produzierte. 

Seit 1968 unterstützte Hermann 

Hermes als Partner die Aktivitäten 

des Unternehmens. So gründete 

Turck 1975 eine Niederlassung in 

den USA. Heute beschäftigt die 

Turck-Gruppe in 27 Landesgesellschaften 

mehr als 3.350 Mitarbeiter. 

Der Gruppenumsatz lag 2013 bei 

rund 450 Millionen Euro. (aha) 

HANS TURCK GMBH & CO. KG, 

Witzlebenstraße 7, 

D-45472 Mülheim an der Ruhr, 

Tel. +49 (0) 208 495 20, 

Internet: www.turck.com 

HANS TURCK 

feierte sein persönliches 

Jubiläum 

am 9. Januar 2014 

in Kapstadt. 

Bild: Turck 

Spezialmesse für Mess- und Regelungstechnik 

steigt am 26. März 2014 in Frankfurt 

Die regionale Fachmesse für Prozessleitsysteme öffnet 

am 26. März 2014 in Frankfurt am Main wieder 

ihre Pforten. In der Jahrhunderthalle in Frankfurt- 

Höchst organisiert die Meorga die Ausstellung mit 150 

Firmen, die Beratung und Produkte aus der Mess-, 

Steuer-, Regelungs- und Automatisierungstechnik anbieten. 

In der Zeit von 8 bis 16 Uhr können sich interessierte 

Besucher über Geräte, Systeme, Engineeringund 

Serviceleistungen sowie neue Trends im Bereich 

der Automatisierung informieren. Die Messe richtet 

sich dabei vora llem an Fachleute und Entscheidungsträger, 

die in ihren Unternehmen für die Optimierung 

der Geschäftsprozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette 

verantwortlich sind. Der Eintritt zur 

Messe und die Teilnahme an den Workshops sind für 

Besucher kostenlos. Kleine Snacks und Erfrischungsgetränke, 

die gratis bereit gestellt werden, sorgen für 

die nötige Erholung zwischendurch. 

(ahü) 

MEORGA GMBH, 

Sportplatzstraße 27, D-66809 Nalbach, 

Tel. +49 (0) 6838 896 00 35, 

Internet: www.meorga.de 

DER EINTRITT 

der Regionalmesse 

für 

Fachleute ist 

kostenfrei. 

Bild: Meorga 

Führungswechsel bei Lanxess 

8 


1-2 / 2014 

Axel C. Heitmann beendet zum Ende Februar 2014 

seine Tätigkeit als Mitglied und Vorsitzender des 

Vorstands von Lanxess. Das hat der Aufsichtsrat des 

Unternehmens beschlossen. Sein Nachfolger wird 

voraussichtlich zum 15. Mai 2014 Matthias Zachert, 

der früherere Finanzvorstand bei Lanxess und derzeitiger 

Finanzvorstand bei Merck. Bis zum Eintritt 

von Zachert übernimmt Bernhard Düttmann, Finanzvorstand 

des Konzerns, die Aufgaben des bisherigen 

Vorstandsvorsitzenden. 

„Lanxess steht vor großen Herausforderungen, beispielsweise 

hinsichtlich Marktkapazitäten und Geschäftsportfolio. 

Der Aufsichtsrat 

hält deswegen den Zeitpunkt 

für gekommen, einer neuen Führung 

Verantwortung zu übertragen, 

um diesen Herausforderungen 

zu begegnen“, sagte Rolf 

Stomberg, Vorstitzender des Aufsichtsrats. 

(aha) 

LANXESS AG, 

Kennedyplatz 1, D-50569 Köln, 

Tel. +49 (0) 221 888 50 

VORAUSSICHTLICH 

AM 15. MAI 2014 tritt 

Matthias Zachert 

(Bild) die Nachfolge 

von Axel C. Heitmann 

an. Bild: Lanxess

FORSCHUNG 

NI World Class 2014: Robotik-Wettbewerb 

sucht Teilnehmer aus Unis und Hochschulen 

Praktische Erfahrung in den Bereichen Robotik, Regelungstechnik, 

Bildverarbeitung und Messtechnik sammeln 

Teilnehmer der National Instruments World Class, 

die vom 21. bis 26. Juli 2014 in München stattfindet. National 

Instruments, der Anbieter von Software, richtet den 

Robotik-Workshop aus. Mit spezieller Hard- und Software 

ausgestattet, lernen die Studenten der Ingenieur- und Naturwissenschaft 

einen Roboter so zu programmieren, dass 

er an einem Wettbewerb teilnehmen kann. „Mein größter 

Lerneffekt war, selber zu programmieren und die Hardware 

anzusteuern,“ so Anna, Teilnehmerin der NI World 

Class 2013. Die Studenten lernen Strategien kennen, wie 

sie ein Projekt von der Planung bis zur Realisierung 

durchführen. Damit sie optimal auf die Aufgabe vorbereitet 

sind, ermöglicht der Veranstalter allen Teilnehmern 

im Vorfeld den kostenfreien Besuch eines Trainingskurses 

zu NI Lab View. Zudem kommt der Veranstalter für Fahrtkosten 

sowie Unterbringung und Verpflegung während 

der gesamten fünf Tage auf. Bewerbungsschluss ist der 

DIE NÄCHSTE 

NI WORLD 

CLASS findet 

vom 21. bis 26. 

Juli 2014 in 

München statt. 

Bild: NI 

25. April 2014. Das Bewerbungsformular, aktuelle Informationen 

sowie Bilder der vergangenen NI World Class sind 

online verfügbar unter: www.niworldclass.com. (ahü) 

NATIONAL INSTRUMENTS GERMANY GMBH, 

Ganghoferstraße 70 b, D-80339 München, 

Tel. +49 (0) 89 741 31 30, Internet: www.ni.com/germany 

TU Dresden kooperiert mit der Audi AG 

Um Leichtbau und Fertigungstechnik soll es am neu 

gegründeten „Ingolstadt Institute der Technischen 

Universität (TU) Dresden“ gehen. Am 28. Januar 2014 

unterzeichneten die Audi AG und die Uni den entsprechenden 

Vertrag. „Mit der TU Dresden gewinnen wir 

eine Exzellenzuniversität als strategischen Partner, der 

über ein profundes wissenschaftliches Know-how in der 

Automobiltechnik verfügt“, sagt Prof. Dr.-Ing. Ulrich 

Hackenberg, Vorstand der Technischen Entwicklung der 

AG. Prof. Dr. Hans Müller-Steinhagen, Rektor der TU 

Dresden, betont: „Wir wollen ein Kompetenzzentrum 

schaffen, in dem Wissenschaft und Praxis eng vernetzt 

sind. Eine Besonderheit ist dabei die interdisziplinäre 

Ausrichtung, denn an der Gründung sind Wissenschaftler 

verschiedener Fakultäten beteiligt. Neben Physikern, 

Elektrotechnikern und Maschinenbauern werden auch 

Psychologen und Verkehrswissenschaftler gemeinsam 

an Themen rund um den Automobilbau arbeiten.“ Insgesamt 

vier Doktoranden aus Dresden befassen sich derzeit 

mit Projekten des Ingolstädter Autobauers. (ahü) 

TU DRESDEN, 

Helmholtzstraße 10, D-01069 Dresden, 

Tel.+49 (0) 351 46 33 70 44, Internet: www.tu-dresden.de 

INTELLIGENT FIELdbus 

KEEps Your procEss ruNNING 

Zukunftstechnologie für mehr Verfügbarkeit 

▪ 

Advanced Diagnostic Gateways mit I/O Funktion 

▪ Segment Protectoren mit intelligenter Fehlerisolation 

▪ Diagnosefähiger Blitzschutz mit Leittechnikanbindung ohne 

wiederkehrende Prüfungen 

▪ Leckagesensoren für garantiert wasserdichte Installationen 

Feldbus mit intelligenter diagnose: www.pepperl-fuchs.de/intelligent-fieldbus 


1-2 / 2014 

9

PRAXIS 

Endress + Hauser stattet Pharma-Werk für 

Infusionslösungen mit Messstellen aus 

Informationsportal ermöglicht Direktzugriff auf Dokumentation aller Messgeräte 

IN EINEM NEUEN WERK „LIFE NUTRITION“ sind beim 

Pharma- und Medizintechnikunternehmen B. Braun neue 

Abfüllungslinien für die klinische Ernährung entstanden. 

DIE NACH ISO/IEC 17025 durchgeführten 

Kalibrierungen erfolgten mit eigenen Referenzgeräten, 

teilweise für die kompletten Messstellen-Loops. 

E 

ntwicklung und Produktion von innovativen Infusionslösungen 

für den Weltmarkt sind das Ziel 

von B. Braun Melsungen. Dafür investiert das Pharmaund 

Medizintechnikunternehmen in das Projekt Life 

Nutrition. Die Leading Infusion Factory Europe (L.I.F.E.) 

wurde im April 2005 offiziell eröffnet. 

In dem Werk „Life Nutrition“ sind neue Linien zur 

Beutelabfüllung entstanden. Künftig werden darin Lösungen 

für die klinische Ernährung abgefüllt. Das Projekt 

mit einer Investitionssumme von 164 Millionen 

Euro wurde im April 2008 gestartet. Schon während der 

Vergabeverhandlungen formulierten B. Braun und das 

für die Generalplanung des Prozesses verantwortliche 

Ingenieurunternehmen Chemgineering Technology die 

Anforderung an potenzielle Messtechnik-Lieferanten: 

Zum einen war ein Komplettanbieter gefordert, der möglichst 

alle Messparameter liefern kann, zum anderen 

sollte der Anbieter im Rahmen der Qualifizierung die 

Erstkalibrierung GMP gerecht durchführen können. Zusätzlich 

wurde für die Qualitätssicherung und für spätere 

Instandhaltungstätigkeiten eine sichere Lösung zur 

Verfolgung der Gerätedokumentationen gefordert. 

GESAMTES PROJEKT IN EINER HAND 

Die Wahl fiel schließlich auf Endress + Hauser. Über 

700 Messstellen der Prozessparameter Durchfluss, 

Füllstand, Grenzstand, Druck, Temperatur und Leitfähigkeit 

wurden für die Bereiche Water For Injection 

(WFI) und Schwarzmedien eingesetzt. Praxisbewährtheit, 

Langzeitstabilität sowie die Erfüllung 

der GMP- und FDA-Anforderungen waren hier die 

Hauptkriterien des Kunden. Eine schnelle und qualitativ 

hochwertige Planung bei der Hardwareprojektierung 

bildete auch bei Life Nutrition die Basis für 

einen nachhaltigen Projekterfolg. Auf Grundlage des 

vom Ingenieurunternehmen vorgelegten Lastenheftes 

erfolgte die Auswahl geeigneter Messprinzipien 

und später dann im Detail-Engineering die 

exakte Auslegung und Erstellung der entsprechenden 

Messstellenlisten. Entscheidende Erfolgsfaktoren 

für einen reibungslosen Engineeringprozess 

sind hier ein fundiertes Applikationswissen, Technologiekenntnisse 

sowie tiefgreifendes Industrie 

Know-how gewesen. 

AKKREDITIERTE GMP-SERVICES 

Ein weiterer Anspruch des Kunden lautete: Um eine 

reibungslose Qualifizierung der Messtechnik ohne 

weitere Schnittstellen zu externen Dienstleistern zu 

gewährleisten, sollte der Lieferant der Messtechnik 

auch die Erstkalibrierung für alle Messstellen durchführen 

können. Die Kalibrierung selbst erfolgte dann 

10 


1-2 / 2014

CRISTINA MOLINA, Project Manager bei B. Braun 

Melsungen: „Überzeugt hat uns die große Produktauswahl 

in GMP-Qualität und das fundierte 

Applikationswissen von Endress + Hauser, was sich 

später in der unkomplizierten und effizienten Projektabwicklung 

widerspiegelte.“ Bilder: Endress + Hauser 

schließlich durch das Endress + Hauser Kalibrierteam. 

Durch die bisherige gute Zusammenarbeit in 

vergangenen Projekten war das Team mit organisatorischen 

Abläufen, Ansprechpartnern und örtlichen 

Gegebenheiten bereits vertraut. Die nach ISO/IEC 

17025 durchgeführten Kalibrierungen erfolgten mit 

eigenen Referenzgeräten, teilweise für die kompletten 

Messstellen-Loops. 

GERÄTEDOKUMENTATION MIT WAM PORTAL 

Letztendlich ausschlaggebend für die Auftragsvergabe 

war jedoch neben den umfangreichen GMP-Services ein 

leistungsstarkes Werkzeug zum Management der Gerätedokumentationen. 

Mit dem WaM Portal, einem webbasierten Informationsportal, 

konnten dem Planer und dem Kunden 

durchgängige Informationen entlang des kompletten 

Anlagen-Lebenszyklus zur Verfügung gestellt werden. 

Das Portal ermöglicht einen Direktzugriff auf die Dokumentation 

sämtlicher in das Projekt gelieferter 

Messgeräte. Dies erleichterte Qualitätsprozesse im 

Projekt schon bei der Wareneingangskontrolle. Vorgesehen 

ist zusätzlich das Einpflegen aller erstellten 

Kalibrierzertifikate. Bei Instandhaltungstätigkeiten 

und bei externen Audits können damit Zertifikate 

leicht abgerufen werden. 

Der Schlüssel zum Erfolg ist ein schneller Zugriff auf 

Informationen, immer dann, wenn diese benötigt 

werden. WaM schafft diese Voraussetzung über die 

Prozesse Engineering, Beschaffung, Installation, 

Inbetriebnahme und Betrieb hinweg und bietet daher ein 

großes Potenzial, Kosten zu senken. Mit WaM steht ein 

offenes und leistungsstarkes Werkzeug für den 

gesamten Anlagen-Lebenszyklus zur Verfügung. 

WaM kann entweder auf einem Rechner oder einem 

zentralen Server im Unternehmensnetzwerk installiert 

oder über ein Internetportal zur Verfügung gestellt 

werden. Über das Internet können Informationen zu 

Endress + Hauser-Produkten bei beiden Varianten 

automatisch aktualisiert werden. Ein Download neuer 

Gerätedaten aus dem WaM Portal garantiert die 

Aktualität sämtlicher Daten. 

AUTOR 

THOMAS KAUFMANN 

ist Produktmanager 

Life Cycle Management 

Endress + Hauser in 

Weil am Rhein. 

Endress + Hauser Messtechnik GmbH + Co. KG, 

Colmarer Straße 6, 

D-79576 Weil am Rhein, 

Tel. +49 (0) 7621 975 01, 

E-Mail: thomas.kaufmann@de.endress.com 


1-2 / 2014 

11

PRAXIS 

Kooperation: Differenzdruck-Transmitter 

erleichtert Integration in einen Durchflussregler 

Überdruckfester Durchflussregler – flexibel durch Digitalisierung 

Schon in der Phase der Produktentwicklung führen 

enge Absprachen zum Beispiel zwischen einem 

Komponenten- und einem Gerätehersteller zu besseren 

Lösungen. Hier ist Flexibilität auf beiden Seiten und 

vor allem die digitale Signalaufbereitung von Vorteil. 

Dies zeigt das folgende Beispiel eines Differenzdruck- 

Messmoduls, das mittlerweile vielfach in einem Durchflussregler 

zum Einsatz kommt, der für die Prozessmesstechnik 

auf Kundenanfrage entwickelt wurde. 

Für die Blechbearbeitung wird ein Sprühsystem benötigt, 

das eine exakte Dosierung von Schmierstoffen 

ermöglicht. Diese Applikation stand am Anfang der 

Entwicklung einer Liquid Flow Controller Serie von 

Bürkert und diente als Pilotprojekt. Sensorik, Regelelektronik, 

Stellglied und die üblichen elektrischen Prozessschnittstellen 

waren in einem kompakten Gerät 

unterzubringen, das – wie meist in der Prozessmesstechnik 

– für sorglosen Dauerbetrieb auszulegen war. 

DURCHFLUSSMESSUNG PER DIFFERENZDRUCK 

Aus Gründen der eher robusten Prozessumgebung und 

der allgemeinen Betriebssicherheit fiel die Entscheidung 

zugunsten einer Messung der Durchflussmenge über den 

Druckabfall des Messmediums beim Passieren einer 

Messblende mit definiertem Durchmesser, und zwar mit 

zwei individuellen Drucksensoren. In diesem Planungsstadium 

kamen die bereits guten Kontakte zur Deutschen 

Niederlassung des schweizer Unternehmens Keller 

für Druckmesstechnik ins Spiel. „Wir hatten damals 

mit der Serie PD-39X nämlich bereits einen Druckdifferenz-Transmitter 

vorgestellt, der die wichtigsten der 

geforderten Eigenschaften – insbesondere bezüglich 

Überlastbarkeit – bereits liefern konnte“, erinnert sich 

Geschäftsführer Wolfgang Braun. 

GESAMTFEHLERBAND VON ± 0,1 % FS 

Bei üblichen Differenzdruck-Transmittern werden beide 

Seiten einer Messmembran mit dem Messmedium beaufschlagt. 

Mit typischen Messbereichen von 500 mbar 

und Systemdrücken bis 10 bar könnte die einseitige Unterbrechung 

der Druckbelastung dazu führen, dass eine 

20-fache Überlastung der Membran entsteht. Die lässt 

sich ohne aufwendige und entsprechend teure konstruktive 

Maßnahmen nicht auffangen und führt zwangsläufig 

zur Zerstörung des Transmitters. Solche Risiken 

wollten die Spezialisten für Fluid Control Systems bei 

Bürkert ausschließen und waren deshalb sehr an dem 

Modul zur Messung der Druckdifferenz interessiert. 

Die Differenzdruck-Transmitter arbeiten mit zwei 

selektierten, gekapselten Silizium-Drucksensoren, die 

in etwa 20 mm Abstand montiert werden. Sie liefern 

ihre jeweiligen Ausgangssignale an die Eingänge eines 

Xemics-Mikroprozessors, mit dessen Rechenleistung 

nach einer komfortablen 16 bit A/D-Wandlung alle reproduzierbaren 

Nichtlinearitäten und Temperaturabhängigkeiten 

mit mathematischen Mitteln weitestgehend 

eliminiert werden. Mit diesem Verfahren erreicht 

Keller bei seinen Druckdifferenz-Transmittern ein Gesamtfehlerband 

von besser als ± 0,1% FS über weite 

Temperaturbereiche. Das analoge Ausgangssignal des 

Moduls wird bis zu 200 Mal in der Sekunde aktualisiert 

und liefert eine gute Dynamikreserve für den Folgeprozess. 

Als Daumenregel lässt sich sagen, dass der Messbereich 

bei dieser Art von Differenzdruckmessung etwa 

20% des Vordrucks betragen sollte. 

Neben den zahlreichen analogen Standardsignalen von 

4 … 20 mA und 0 … 10 V bietet der Prozessor eine digitale 

RS485 Halbduplex-Schnittstelle. Über diese Schnittstelle 

können unter anderem die Druck- und Temperaturmesswerte 

der individuellen Sensoren ausgegeben werden, 

also nicht nur die Werte der Druckdifferenz. Durch 

die Digitalisierung ist die Spanne des analogen Ausgangssignals 

flexibel an die gewünschte Spanne des Eingangssignals 

(Druckdifferenz) anzupassen. 

Am Ende der Gespräche zwischen Keller und Bürkert 

und einer Vielzahl von Tests stand eine Liefervereinbarung 

über Differenzdruck-Messmodule, die der gemeinsam 

ausgearbeiteten Spezifikation entsprechen. 

Seither sind die Liquid Flow Controller in verschiedensten 

Applikationen im Dauerbetrieb. 

Der mechanische Anschluss der Drucksensoren an 

den Hauptkanal des Durchflussreglers erfolgt übrigens 

jeweils über eine durch einen definierten Spülprozess 

zu entlüftende Kapillare, die auch gleichzeitig als Tiefpassfilter 

für Druckspitzen ausgelegt ist. Bis auf die 

Dichtungsringe sind alle vom Messmedium berührten 

Teile aus Edelstahl. 

AUSFÜHRUNG NACH KUNDENWUNSCH 

Die Liquid Flow Controller werden bei Bürkert als Prozessmessgeräte 

kundenspezifisch für jeden konkreten 

Einsatz nach Auftrag gefertigt. Mit nur drei unterschiedlich 

bestückten Druckdifferenz-Transmittern lassen sich 

je nach Vordruck Durchflussendwerte zwischen 0,9 l/h 

und 36 l/h realisieren. Die Feinabstimmung der Messbereiche 

erfolgt über die speziellen, im Strömungskanal 

integrierten Blenden – wobei die angestrebte Differenz 

von Eingangsdruck und Ausgangsdruck bei typischen 

500 mbar liegt. 

Schließlich setzten die Konstrukteure bei Keller weitere 

Details nach Kundenwunsch um: Das Lieferformat 

der flexiblen Platine mit den Details der elektrischen 

Anschlüsse sowie die mechanische Einbindung wurden 

ebenso gemeinsam spezifiziert wie das Ausgangssignal 

beim Nenndurchfluss, das jetzt mit 2,5 V deutlich 

von der Katalogware abweicht. 

Durch die digitalisierte Signalverarbeitung und die 

digitale Schnittstelle des Mikroprozessors stehen die 

individuellen Sensorsignale für den Eingangsdruck 

und Ausgangsdruck zur Verfügung und können im 

Durchflussregler intern genutzt werden um Grenzwerte 

zu setzen, Überlastungen zu detektieren oder andere 

12 


1-2 / 2014

LIQUID FLOW CONTROLLERS 

von Bürkert im Einsatz 

Querschnitt eines LiQuid FLow controLLers 

Anschlussstecker für 

Sollwert, Istwert, 

Betriebsspannung etc. 

Regelelektronik 

Proportionalventil 

Feldbusstecker 

Durchflusssensor 

Edelstahlgrundkörper 

Fluidischer Eingang 

mit integr. Filter 

SCHEMA- 

TISCHER 

QUERSCHNITT 

eines 

Liquid Flow 

Controllers 

KELLER DOPPELSENSOR-MODUL 

Serie PD-9 FLX, mit Elektronik 

Bilder: Keller 

FUNKTIONSPRINZIP DER MESSWERTERFASSUNG: Gemessen 

wird nach dem Differenzdruckverfahren. Eine Blende im Hauptkanal 

erzeugt bei Durchfluss einen Druckabfall, welcher von dem 

vorhandenen Differenzdrucksensor erfasst wird. Der Differenzdrucksensor 

liefert ein präzises und temperaturkompensiertes 

Messsignal, aus dem der Durchfluss berechnet wird. 

Diagnosefunktionen zu realisieren. Bei der Kalibrierung 

der Durchflussmessung (üblicherweise mit Wasser 

oder einer Flüssigkeit, die eine ähnliche Viskosität wie 

die Prozessflüssigkeit hat) können die Kalibrierdaten 

im Prozessor des Differenzdruck-Transmitters komplett 

neu parametriert werden. Das erlaubt einen Abgleich 

auf die ganz individuellen Prozesse der Kunden und 

damit für viele Anwender eine optimale Lösung. 

ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 

Zwei Spezialisten, einer für Durchflussregelung und 

einer für Druckmessung, konnten durch konstruktive 

Zusammenarbeit eine sehr konkrete Kundenanfrage gemeinsam 

lösen. Die auf einem Mikroprozessor aufbauende 

Signalverarbeitung des mit zwei Drucksensoren 

arbeitenden Differenzdruck-Transmitters von Keller hat 

die Integration in einen Durchflussregler für den Dauerbetrieb 

in der Prozesstechnik wesentlich vereinfacht 

und die Realisierung einer Reihe von Funktionalitäten 

ermöglicht. Das Modul zeigt sich in einer Reihe von Applikationen 

deutlich überlegen gegenüber klassischen 

Differenzdruck-Transmittern mit nur einer Membran, 

vor allem in Bezug auf Überlastbarkeit. Die Digitalisierung 

der Sensor-Signalverarbeitung bietet vor allem bei 

kundenspezifischen Anwendungen eine Reihe von Vorteilen, 

die sich auch in einer Gesamtkostenrechnung 

deutlich niederschlagen. 

AUTOR 

BERNHARD VETTERLI, 

Dipl. El.-Ing. HTL 

KELLER AG für Druckmesstechnik, 

St. Gallerstrasse 119, 

CH-8404 Winterthur, 

E-Mail: info@keller-druck.ch, 

Tel. +41 (0) 52 235 25 25 


1-2 / 2014 

13

PRAXIS 

Engineering Base bündelt Informationen 

für kürzeren Ausschreibungsprozess 

Änderungen im Flowsheet werden automatisch in alle Datenblätter übernommen 

ZEITSPAREND: Neue Tendering-Lösung ermöglicht schnellere Erfolge bei der Ausschreibung. Bild: Aucotec 

Angebote einzuholen ist eine Wissenschaft für sich, 

besonders beim komplexen Anlagenbau. Schon die 

präzise Ausschreibung bedeutet eine Herausforderung 

wegen der großen Vielfalt an Komponenten. Das Vergleichen 

der Angebote ist eine Prozedur, die Wochen dauern 

kann. Einer der Gründe dafür ist, dass die angefragten 

Komponenten selten exakt so angeboten werden wie 

ausgeschrieben. Der deutsche System-Entwickler Aucotec 

hat im Rahmen seiner Software-Plattform Engineering 

Base ein Werkzeug entwickelt, das die Angebotsphase 

für Anlagenbetreiber und ihre Zulieferer vereinfacht 

und verkürzt. Die damit erarbeiteten Daten sind 

zudem durchgängig weiter für das Engineering nutzbar. 

HUNDERTE SPEZIFIKATIONSBLÄTTER 

Bislang sieht das Prozedere so aus: Das ausschreibende 

Unternehmen erstellt zunächst ein Verfahrensfließbild 

(Flowsheet oder Process Flow Diagram, PFD) und leitet 

daraus in der Regel Datenblätter ab zu all den Maschinen 

und Aggregaten, die es sich anbieten lassen möchte. 

Diese Datenblätter werden meist, aber nicht durchgängig, 

im xls-Format ausgegeben. 600 solcher Spezifikationsblätter 

sind bei einer Ausschreibung keine 

Seltenheit. 

Die Zulieferer, auch Tenderer genannt, müssen zunächst 

ihren Themenbereich in diesen Datenblättern 

finden. Allein das kann bei Hunderten von Blättern eine 

Weile dauern. Anschließend füllen die Tenderer diese 

Blätter von Hand aus. Dabei spezifizieren sie ihre Komponenten 

noch entsprechend ihrem individuellen Portfolio. 

Manchmal ändern sie zudem aufgrund ihrer Berechnungen 

das Flowsheet, zum Beispiel durch Anpassung 

eines Antriebs oder der Filterfläche. Dieses Proposal 

Engineering der verschiedenen Zulieferer muss der 

Ausschreiber händisch vergleichen. Das kann Wochen 

dauern, denn es müssen die verschiedenen Angebote 

miteinander verglichen werden und die Abweichungen 

der angebotenen Geräte und Komponenten von der Ausschreibung. 

An diesem Vergleich sitzen oftmals gleich 

mehrere Fachleute, deren Know-how für andere Aufgaben 

ebenso dringend gebraucht würde. Dennoch passiert 

es häufig, dass etwas übersehen wird. 

Nach diesem ersten Vergleich wird mit den interessantesten 

Tenderern auf einem höheren Level dieselbe Prozedur 

noch mindestens ein Mal in Gang gesetzt. Das bedeutet 

noch mehr Attribute, noch mehr Zeit für die Anbieter 

und für den anschließend wieder notwendigen 

Vergleich. Am Ende muss der Zulieferer, der den Zuschlag 

14 


1-2 / 2014

Unser 

Know-how 

für Sie 

erhält, ein weiteres Mal die Unterlagen bearbeiten 

für seine endgültigen Spezifikationen, die dann 

Grundlage sind für den abschließenden Vertrag. Einen 

Großanbieter in der Zementindustrie kostet die 

erste Angebotsphase zum Beispiel rund 100 000 US- 

Dollar, die zweite Stufe kann das Zehnfache an Zeit, 

Arbeitskraft und Geld bedeuten. 

EINMALIGE EINGABE – MEHRFACHER ZEITGEWINN 

Aucotec hat für diese Herausforderung gemeinsam 

mit einem großen Zement-Anlagenbetreiber eine 

Lösung geschaffen, die den ganzen Prozess der Ausschreibung 

gravierend vereinheitlicht und beschleunigt: 

Zu der datenbankbasierten Plattform für das 

Anlagen-Engineering, die dort im Einsatz ist, wurde 

ein Werkzeug entwickelt, das das Tendering mit dem 

Prinzip der zentralen Datenhaltung unterstützt. 

Ausgangslage für den neu entwickelten Prozess 

ist das Flowsheet beziehungsweise PFD, das das 

ausschreibende Unternehmen mit der Plattform Engineering 

Base (EB) auf Basis der Design-Vorgaben 

aus der Feasibility-Studie erstellt. Per Knopfdruck 

lässt sich aus dem EB-Flowsheet ein Tender-Projekt 

generieren. Dieses Projekt können die Zulieferer in 

ihre EB-Datenbank einlesen, um dort das Datenmodell 

mit ihren Angaben zu füllen. Dazu haben sie 

rund 7 000 Attribute zur Verfügung, die die Besonderheiten 

der Spezifikationen von mechanischen, 

prozess- und auch elektrotechnischen Komponenten 

berücksichtigen. Alle Eingaben für eine bestimmte 

Komponente müssen nur einmal erfolgen, 

nichts kann übersehen oder vergessen werden. Jede 

Darstellung eines Objektes, egal ob in Liste oder 

Grafik, greift immer auf dieselbe Datenbasis zurück. 

In dem neuen Tendering-Prozess sind alle Datenblätter 

mit dem Flow Diagram verlinkt, was im 

herkömmlichen Verfahren nicht möglich ist. Diese 

Verlinkung ist für die Navigation im Projekt ebenso 

wichtig wie für das Änderungsmanagement. 

Ein ausgedrucktes PFD kann bis zu 20 Meter lang 

werden, das macht jede Suche sehr aufwendig. Das 

datenbankbasierte EB übernimmt Änderungen im 

Flowsheet automatisch für alle dazugehörigen Datenblätter 

und umgekehrt. So müssen zum Beispiel 

Modifikationen an den vorgegebenen Eigenschaften 

der zu bearbeitenden Materialien, wie Granularität, 

Feuchtigkeitsgrad, Gewicht, Dichte, Temperatur, 

nur an einer Stelle korrigiert werden. Diese 

Eigenschaften sind an jeder mechanischen Komponente 

sichtbar. Selbst bei kleineren Änderungen 

müsste nach der herkömmlichen Methode jedes 

Datenblatt, in dem diese Eigenschaft eingetragen 

ist, ausfindig gemacht und korrigiert werden. Mit 

EB reicht die einmalige Änderung an einer beliebigen 

Stelle. Alle wiederholten Darstellungen oder 

Nennungen ändern sich automatisch mit. 

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PRAXIS 

FILTERN, FINDEN, DETAILLIEREN 

Die auszufüllenden Attribute werden vom Anbieter direkt 

im Tender-Projekt bearbeitet. Dabei können die 

Supplier verschiedene Filterungen und Vorgehensweisen 

auswählen, sodass sie nicht Hunderte von Datenblättern 

durchgehen müssen, um die für sie relevanten 

Bereiche zu identifizieren. Vom Flowsheet aus genügt 

ein einfacher Klick auf ein bestimmtes Objekt, um seine 

Entsprechung auf dem dazugehörigen Datenblatt zu finden. 

Und umgekehrt führt der Weg ebenso leicht vom 

Datenblatt zur genauen Platzierung im PFD. 

Zum einen lassen sich die für einen Anbieter interessanten 

Themen datenblattbezogen herausfiltern. So 

könnte der entsprechende Experte zum Beispiel sein 

Angebot für eine ganz bestimmte Maschine abgeben 

und nach allen dazugehörigen Datenblättern sortieren. 

Die andere Möglichkeit wäre eine Listen-Ausgabe, bei 

der beispielsweise alle für die zukünftige Anlage abgefragten 

Förderbänder zusammengefasst werden. Dort 

lassen sich die möglichen Motorleistungen, Bandbreiten 

und -längen oder Förderkapazitäten und alles, was sonst 

noch dazugehört, eintragen. Das EB-Projekt gibt in vielen 

Fällen zusätzlich die machbaren Varianten vor, sodass 

der Anbieter noch einmal Zeit sparen kann, indem 

er eine Option nur auswählen muss. Alle Supplier-Angaben 

werden beim Ausschreiber automatisiert von EB 

in das ursprüngliche Tenderprojekt eingelesen. 

Mit den verschiedenen Angebotsphasen steigt der Detaillierungsgrad 

der gefragten Informationen. In der ersten 

Phase werden meist zunächst die gröberen Materialanforderungen 

abgefragt, also etwa die für den Transport 

von 3 000 Tonnen pro Stunde für einen bestimmten 

Anlagenabschnitt erforderlichen Bänder, Antriebe, Filter, 

Trichter, Silos und so weiter. Die nächste Phase würde 

bereits so weit ins Detail gehen, dass daraus ohne 

Weiteres das Basic-Konzept einer Anlage mit deutlich 

genaueren Informationen, wie zum Beispiel Antriebsleistungen 

und genaue Abmaße ableitbar wäre. Bisher 

mussten nach der Ausschreibungsphase all diese Ausarbeitungen 

per Hand in das reale Planungsprojekt eingetragen 

werden. Mit EB lassen sich Daten, die vom später 

ausgewählten Zulieferer in der Angebotsphase generiert 

wurden, in der konkreten Planung weiterverwenden, 

es handelt sich hier um die gleichen Projektdaten. 

VERGLEICHEN: MINUTEN STATT WOCHEN 

Am Ende des Ausschreibungsprozesses importiert der 

Tender Manager von EB alle Anbieterinformationen und 

vergleicht automatisiert jedes Attribut der eingetragenen 

Objektdaten. Wegen der vielfachen Nutzung gleicher 

Komponenten in einer Anlage können das mehr als 

20 000 sein. Werden in einer Zementanlage etwa 15 

Conveyor verbaut und jeder hat rund 100 Attribute, so 

ist leicht vorstellbar, wie schnell die zu bearbeitende 

Datenmenge ansteigt und die Bearbeitungskomplexität 

zunimmt. In wenigen Minuten zeigt der Manager die 

Unterschiede, die sonst in wochenlanger Arbeit gesichtet, 

sortiert und bewertet werden müssten. Auch hier 

gibt es arbeitserleichternde Auswahlmöglichkeiten. 

Zum Beispiel kann sich der Bearbeiter vom Tender Manager 

auf Knopfdruck nur die Angebote anzeigen lassen, 

die sich von der Ausschreibung unterscheiden, nur die 

Zeilen, die ausgefüllt sind, nur die Spezifikationen, die 

untereinander verschieden sind. Oder alle Angebote zu 

ganz bestimmten Komponenten. Nur EB ermöglicht für 

das Tendering so einen klaren Überblick. 

In den Listen, die der Tender Manager ausgibt, sind 

alle Angebote nebeneinander aufgeführt. Im Process 

Flow Diagram kann der Ausschreiber zusätzlich jedes 

einzelne Angebotsprojekt, das sich aus den Spezifikationen 

der Supplier ergeben hat, mit dem Ursprungsprojekt 

des Ausschreibers vergleichen, denn nach dem 

Import der Anbieterdaten in das Projekt zeigt das Revisionsmanagement 

alle Änderungen an. Dieser Überblick 

über Abweichungen ist einzigartig und spart Zeit. 

So vereinfacht und verschlankt die Übernahme des 

Tenderprojektes und das Ausfüllen der Datasheets in 

einem einheitlichen Format Prozesse bei allen Beteiligten, 

Ausschreibern wie Tenderern, erheblich. 

BESCHLEUNIGTER BIETPROZESS 

Von dem für und mit einem Betreiber entwickelten Tendering 

Tool profitieren auch die Tenderer mehrfach. Ein 

Pilotkunde aus der Zement-Zulieferindustrie, der EB 

und seine Tendering-Unterstützung nutzte, wurde um 

20 Prozent schneller. 

Der Tenderer muss nur noch ein Projekt verwalten und 

nicht, wie sonst üblich, seine Spezifikationen aufwendig 

in verschiedene Systeme einbringen. Der Zeitgewinn 

durch die einheitliche Vorgehensweise potenziert sich, 

wenn der Zulieferer des Zulieferers wiederum auf derselben 

Basis seine Angebote und Spezifikationen abgibt, 

die dann in das übergeordnete Projekt übernommen 

werden können. Denn EB erleichtert die Kooperation mit 

Partnern, indem Unterprojekte ausgegliedert werden 

können. Die bereits erwähnten automatischen Updates 

und das schnelle Zurechtfinden und Navigieren in allen 

Unterlagen beschleunigen auch den Bietprozess merklich. 

Die Anbieter profitieren darüber hinaus genau wie 

die Ausschreiber von dem besseren Überblick und können 

sicher sein, ihr Angebot passend abzugeben. 

AUTOR 

OLAF STREIT ist Sales 

Director Process 

Automation bei Aucotec 

in Hannover. 

Aucotec AG, 

Oldenburger Allee 24, 

D-30659 Hannover, 

Tel. +49 (0) 511 610 30, 

E-Mail: ost@aucotec.com 

16 


1-2 / 2014

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PRAXIS 

Parametrierbare Master Batch Records gleichen 

Prozesse ab und vereinfachen Implementierung 

Electronic Master Batch Record (eMBR) bei papierloser Dokumentation eingesetzt 

MIT EMBR werrden alle Produktionsdaten 

elektronisch erfasst und dokumentiert. Bild: Siemens 

Die Pharmaindustrie sucht kontinuierlich nach Möglichkeiten 

zur Prozessverbesserung, um steigendem 

Kostendruck zu begegnen und alle Auflagen der Behörden 

zu erfüllen. Electronic Master Batch Record Management: 

Die Definition von pharmazeutischen Produktionsprozessen 

gemäß GMP basiert auf Master 

Batch Records (MBR) und den entsprechenden auftragsbezogenen 

Chargenprotokollen (Electronic Batch Records, 

EBR). Dabei ist der Aufwand für die Erstellung 

und Pflege von MBR und EBR in einer Produktionsumgebung, 

die auf Papier dokumentiert, hoch. 

LÜCKE ZWISCHEN ISA-95/ISA-88, AUTOMATISIERUNG 

UND PRODUKTIONS-IT 

Ein Electronic Master Batch Record Management arbeitet 

mit MBRs, die einer automatischen Versionskontrolle 

unterliegen und Bibliotheken mit wiederverwendbaren 

Bausteinen nutzen. Dank der standardisierten 

Bausteine kann der Anwender problemlos MBRs erstellen 

und pflegen. 

Das System bietet einen entsprechenden Rahmen und 

erzeugt ein nicht ausgefülltes EBR-Formular, in dem 

die Daten während der Produktion gesammelt werden. 

Danach wird der MBR zur Verarbeitung an die entsprechenden 

Systeme weitergeleitet. In diesem Format sorgt 

das Manufacturing Execution System (MES) für die 

Erzeugung, Synchronisation, Erfassung und Chargenfreigabe, 

während Automatisierungssysteme die Chargenausführung 

und Prozesssteuerung übernehmen. Die 

entsprechend dem MBR gesammelten Daten werden 

dann im Chargenprotokoll erfasst. Bis vor kurzem gab 

es jedoch keine integrierten Lösungen, die die Lücke 

zwischen ISA-95/ISA-88, Automatisierung und Produktions-IT 

schließen konnten. 

SCHNELLERE FREIGABE DURCH BAUSTEINPRINZIP 

Die Siemens eMBR bietet ein Electronic Master Batch 

Record Management, das auf einer nativen Integration 

von MES und Prozessleitsystem mit Simatic IT XFP, 

Simatic PCS 7 und Simatic Batch aufbaut. Dies beschleunigt 

die Erstellung, Ausführung, Überprüfung 

und Freigabe des MBRs/EBRs und macht die MBR- 

Erstellung flexibler. 

Im Prozessleitsystem verwaltet die robuste und leistungsstarke 

Batch Engine komplexe S88-Rezepte und 

führt diese aus. Im MES kann der Anwender dank eines 

einfach zu bedienenden MBR-Workflows ohne besondere 

IT-Kenntnisse seine Produktionsabläufe definieren und 

durch einfache Parametrierung den MBR erstellen. Dabei 

stehen ihm die Rezeptinformationen aus dem Leitsystem 

zur Verfügung. Die dokumentationspflichtigen Schritte 

werden einfach aus der Schritt-Liste der freigegebenen 

Grundrezepte ausgewählt. Die Kombination aus wiederverwendbaren 

prozessspezifischen Bausteinen und fertigen 

Funktionen hilft, die MBR-Erstellung zu standardisieren 

und den MBR schneller freizugeben. Außerdem 

reduziert sie den Entwicklungsaufwand und das Risiko. 

Während der Produktion wird jeder Schritt und jeder 

Rohstoff überwacht, nachverfolgt und aufgezeichnet. Die 

Systeme koordinieren die Echtzeit-Steuerung auf jeder 

Ebene, synchronisieren die Ablaufschritte und tauschen 

Parameterwerte aus. Die Prozessregeln und -sequenzen 

werden über die Workflow Engines ausgeführt. Die Systeme 

verwalten dabei alle Abläufe wie Aufträge vom 

ERP-System (Enterprise Resource Planning), geführte 

manuelle Abläufe, Qualitätsprüfungen und die Nachverfolgung 

von Materialien und Rohstoffen. 

Durch den gesamten Prozess erfasst das MES Alarme 

und Warnungen. Sie stehen aktuell zur Verfügung. Warnungen 

werden zusammengefasst, so dass die Reviews 

einfacher, schneller und sicherer werden. Massendaten wie 

Trends, Kurven und Berichte können ebenfalls zusammengefasst 

in den EBR integriert werden. Der Zugriff auf die 

Produktionsdaten aller Systeme ist über alle Terminals 

oder Workstations möglich und Chargenberichte lassen 

sich in Echtzeit zusammenstellen und visualisieren. 

Da das MES alle Informationen sammelt, können die 

EBRs mithilfe von Ausnahmeregeln analysiert werden, 

sodass nur etwaige Abweichungen markiert werden. 

Auch das beschleunigt die Überprüfung und Freigabe 

der Charge. Die Freigabe der Charge selbst ist über den 

Signaturpfad festgelegt. Dem MBR ist dabei ein Prüfpfad 

zugewiesen, der die Anzahl der Signaturen bestimmt. 

Die eMBR Lösung stellt auch zusätzliche Tools 

zur Analyse bereit, wie etwa Betriebsbücher, einen 

kompletten Audit Trail und ein grafisches Genealogie- 

Tool. Mit dem Manufacturing Intelligence Tool können 

Berichte erstellt und kritische Daten sowohl pro Charge 

als auch über mehrere Chargen überwacht und analysiert 

werden – ein wichtiges Tool für Prozessverbesserungen 

und mehr Effizienz. 

18 


1-2 / 2014

EINFACHE ARCHITEKTUR, FLEXIBEL EINSETZBAR 

Je nach Kontext, Strategie, Systemlandschaft oder 

durchzuführenden Prozessen gibt es verschiedene Einsatzmöglichkeiten 

für einen automatisierten MBR/EBR- 

Prozess, der sowohl die Anforderungen von hochautomatisierten 

Prozessen in der Wirkstoffproduktion als 

auch von Prozessen mit vielen manuellen Abläufen in 

der Arzneimittelfertigung erfüllt. 

Die eMBR Lösung ist flexibel und unterstützt viele 

Vorgehensweisen. Dabei bietet es die Vorteile einer engen 

Integration von MES und Leitsystem und vereinfacht 

insgesamt die technische Architektur und deren 

Konfiguration. Die Lösung arbeitet gut zusammen mit 

dem Prozessleitsystem. Eine bestehende PCS-7-Umgebung 

wird mit der eMBR-Lösung um integrierte MES- 

Funktionalitäten erweitert, die sehr flexibel sind (zum 

Beispiel eine Schnittstelle zum unternehmensweiten 

ERP-System, Material-Tracking, komplexe elektronische 

Arbeitsanweisungen, MBR/EBR Reporting) – 

mit nur geringen Modifikationen der bestehenden Leitsystem 

Batch-Installation. 

DIE VORTEILE AUF EINEN BLICK 

Papierloser Prozess: Mit eMBR können alle Produktionsdaten 

elektronisch erfasst und dokumentiert 

werden. 

Weniger Entwicklungsaufwand und -risiken: Die Integration 

von MES und Leitsystem vereinfacht die 

Architektur, reduziert den Aufwand für Schnittstel- 

len zwischen Insellösungen und senkt so die Total 

Cost of Ownership. 

Standardisierte Bibliotheken für Prozessoperationen: 

Wiederverwendbare Funktionsbausteine und parametrierbare 

MBRs harmonisieren Prozesse und vereinfachen 

die globale, standortübergreifende Implementierung. 

Die zentralisierte Überprüfung und Freigabe der 

Charge machen die Prüfung schneller und sicherer, 

die Überprüfung und Freigabe erfolgen anhand von 

Abweichungen. 

AUTOR 

NICOLAS TEISSIE ist Business 

Development MES Life Science 

bei Siemens in Karlsruhe. 

Siemens AG, 

Siemensallee 84, D-76187 Karlsruhe, 

Tel. +49 (0) 721 595 38 19, 

E-Mail: nicolas.teissie@siemens.com 

E I N L A D U N G 

Messtechnik Regeltechnik Steuerungstechnik Prozessleitsysteme 

Mittwoch, 26. März 2014 

8:00 bis 16:00 Uhr 

Jahrhunderthalle 

Pfaffenwiese 301 

65929 Frankfurt am Main 

Führende Fachfirmen der Branche präsentieren ihre Geräte und Systeme und 

zeigen neue Trends in der Automatisierung auf. Die Messe wendet sich an 

alle Interessierten, die auf dem Gebiet der Mess-, Steuer- und Regeltechnik 

sowie der Prozessautomation tätig sind. 

Der Eintritt zur Messe, die Teilnahme an den Workshops und der Imbiss 

sind für die Besucher kostenlos. 

Weitere Informationen finden Interessierte auf unserer Internetseite. 

www.meorga.de 

info@meorga.de 

MEORGA GmbH 

Sportplatzstraße 27 

66809 Nalbach 

Tel. 06838 / 8960035 

Fax 06838 / 983292 


1-2 / 2014 

19

PRAXIS 

Technik-Kommunikation leicht gemacht: 

Cause-and-Effect-Diagramm als Lösungsansatz 

Gemeinsames Format soll Verfahrens- und Prozessleittechniker zusammenbringen 

WENN-DANN-LOGIK 

des Verfahrenstechnikers 

FUNKTIONSPLAN 

des Leittechnikers 

Der Rührer XM3008 soll nicht automatisch 

eingeschaltet werden können, wenn der 

Reaktor3000 LI2003 nicht mindesten WL 

10% befüllt meldet und die Temperatur 

TI3009 im Reaktor3000 zwischen WL 10°C 

und WH 70°C liegt. 

Die Abflußpumpe XS3001 soll abschalten, 

wenn der Stand LI2003 im Reaktor3000 zu 

gering ist (ALL). 

Die Heizung XV3005 soll abschalten, wenn 

der Stand LI2003 im Reaktor3000 unterhalb 

der Heizspirale ist (WL) und die Temperatur 

TI3009 über AHH 120°C liegt. 

Name 

XM3008 

XS3001 

XV3005 

Type 

MOT 

MOT 

MOT 

ERWEITERTES 

CAUSE & EFFECT 

Diagramm 

Bilder: ABB 

Name Type Trip Point Interlock 3 Interlock 2 Interlock 1 

LI2003 LT WL Lock OFF OFF 

TI3009 TT WH Lock 

TI3009 TT WL Lock 

TI3009 TT AHH OFF 

Verständigungsprobleme sind zumeist frustrierend 

und zeitraubend, egal welchen Bereich es betrifft. 

Nur sind diese leider schwer zu vermeiden, wenn verschiedene 

Menschen Dinge unterschiedlich interpretieren. 

Das ist im geschäftlichen Umfeld leider oft genauso 

wie im privaten Umfeld und auch die Planung 

einer Anlage bildet hierbei keine Ausnahme, wenn sich 

die verschiedenen Gewerke austauschen müssen. 

WERKZEUGE MÜSSEN KOMMUNIZIEREN 

Nicht nur die verschiedenen Gewerke bringen jeweils 

eigene Softwarewerkzeuge mit, teils finden sich innerhalb 

eines Gewerks mehrere Tools. Für einen reibungslosen 

Datenaustausch sollten diese Werkzeuge miteinander 

reden können, das heißt, sie sollten über Importund 

Exportschnittstellen verfügen, die im Idealfall mit 

demselben Datenformat umgehen und die Daten gleich 

interpretieren können. Oftmals mangelt es aber an diesem 

Austauschformat. Bei einer schrittweisen Annäherung 

an ein gemeinsames Datenformat hilft Automation 

ML, da mit dessen Hilfe Teile der auszutauschenden 

Daten standardisiert werden können. 

Mindestens genauso wichtig wie das Verständnis 

zwischen den Softwarewerkzeugen ist allerdings das 

Verständnis der dabei involvierten Personen untereinander. 

Diese benötigen genauso ein Format, das von 

beiden Seiten verstanden wird und in Meetings diskutiert 

werden kann. 

Während allerdings der Verfahrenstechniker in 

Rohrleitungs- und Industrie-(R&I)-Fließbildern denkt, 

ist der Logikplan die Welt des Prozessleittechnikers. 

Auf diese Formate wird sich beschränkt, sodass der 

Prozessleittechniker vom Verfahrenstechniker die 

Anforderungen an das Automatisierungssystem in 

Form eines Stapels R&I-Diagramme mit zusätzlicher 

textbasierter Logik in der Form „Wenn…. Dann…“ 

erhält. Dieser übersetzt daraufhin die Anforderungen 

zumeist manuell in Logikpläne. Wenn er beim Übersetzen 

jedoch Rückfragen an den Verfahrenstechniker 

hat, hat dieser manchmal ein Problem, die Logikpläne 

effizient zu verstehen – erst recht, wenn es sich 

dabei um Logik im Ruhestromprinzip handelt. Auch 

bei Besprechungen wäre ein gemeinsames Format zur 

Diskussion hilfreich, da der Funktionsplan dem Ver- 

20 


1-2 / 2014

fahrenstechniker oft zu kompliziert ist, während dem 

Leittechniker der frei formulierte Text nicht präzise 

genug ist. Hier besteht Optimierungspotenzial. 

UNTERSCHIEDLICHE LÖSUNGSANSÄTZE 

In der Praxis gibt es mehrere Lösungsansätze, das Verständigungsproblem 

zwischen Verfahrenstechniker und 

Leittechniker zu eliminieren. 

In Norwegen hat sich das System Control Diagram 

(SCD) etabliert. Zu verdanken ist diese weite Verbreitung 

des SCD dem Norsok-Standard, den viele Firmen aus dem 

Öl- und Gasbereich bereits in ihren Ausschreibungen 

festlegen. Das SCD ähnelt auf den ersten Blick einem 

R&I-Diagramm, was dem Verfahrenstechniker entgegen 

kommt. Bei genauerer Betrachtung ist erkennbar, dass es 

zum Beispiel Verschaltungen zwischen den einzelnen 

Messstellen enthält, die wiederum für den Prozessleittechniker 

von Interesse sind. Das SCD wird zwar üblicherweise 

manuell in Funktionspläne übersetzt, jedoch 

kann diese Aufgabe ohne oder zumindest mit weniger 

Rückfragen erledigt werden, da es eindeutiger ist als eine 

textuelle Beschreibung. Somit hat sich das SCD als Kommunikationsformat 

zwischen den Gewerken bewährt. 

Ein weiterer Ansatz ist das „Unit-based-control“ dar. 

Hierbei wird die eher komplizierte Kontrolllogik in 

Units gekapselt. Dadurch müssen Units nur noch miteinander 

verschaltet werden müssen. Diese verfügen 

über einen Status und einen begrenzten Satz an Befehlen, 

was die Verschaltung vereinfacht. Ein weiterer 

Vorteil ergibt sich für den Anlagenfahrer: Er erhält eine 

übersichtlichere Struktur, da er größere, zusammenhängende 

Einheiten in einem Faceplate bedienen und 

beobachten kann. 

Während sich die beiden vorigen Lösungsmöglichkeiten 

bereits in Teilbereichen einzelner Länder oder 

Industrien in der Praxis bewährt haben, ist der Ansatz 

eines erweiterten Cause-and-Effekt-Diagramms noch relativ 

neu. Ausgangspunkt dieser Idee ist das bewährte 

Cause-and-Effekt-Diagramm, das dem Verfahrenstechniker 

und dem Prozessleittechniker vertraut ist und bereits 

heute als Übergabeformat im Bereich Safety, also bei 

verhältnismäßig einfacher Abschaltlogik, ein de-facto- 

Standard ist. Vorteilhaft sollte sich außerdem die kompakte 

und einfache Darstellung erweisen. 

„WENN DANN“ IN DER PROZESSINDUSTRIE 

Im Gegensatz zu dem bereits etablierten Cause-and-Effect, 

beinhaltet das erweiterte Cause-and-Effekt-Diagramm 

nicht Safety Code, sondern die normale Prozesslogik. 

Um den Anforderungen der Prozesslogik gerecht 

zu werden, enthält das erweiterte Cause-and-Effekt-Diagramm 

einen Bereich, in dem die Signale der Causes mit 

verschiedenen Logikfunktionen vorverarbeitet werden 

können, bevor sie in der Matrix verschaltet werden, zum 

Beispiel verundet oder negiert. Auch bei den Verschaltungen 

ist ein Unterschied zum Cause-and-Effect im Bereich 

Safety zu finden: In der Verbindungszelle wird statt 

eines Kreuzes oder Punkts, der den betreffenden Aktor 

bei der Safety-Matrix in den sicheren Zustand bringt, ein 

beliebiger Befehl abgelegt. Damit kann zum Beispiel ein 

Ventil geschlossen oder geöffnet oder sogar ein kalkulierter 

Wert auf einen Setpoint geschaltet werden. Zudem 

können in der Matrix auch ganze Templates miteinander 

verschaltet werden. Durch diese Erweiterungen wird das 

Format ermächtigt, der komplexeren Prozesslogik gerecht 

zu werden. Da jedoch manche Spezialfälle recht aufwendig 

in dieser Form darzustellen sind, könnte es in der 

Praxis notwendig werden, das ein oder andere mit Kommentaren 

oder ähnlichem zu beschreiben, die dann im 

Leitsystem direkt manuell umgesetzt werden. Dieser Prozentsatz 

liegt in der chemischen Industrie – je nachdem, 

wie viel Arbeit in die Erstellung der Matrix aufgebracht 

wird – bei 0 - 30 %. Für andere Industrien liegen noch 

keine Erfahrungswerte vor. 

FAZIT 

Aufgrund der Diversität der Industrien haben die bestehenden 

Formate und das neue erweiterte Cause-and- 

Effekt-Diagramm ihre Berechtigung. Erste Anwendungsfelder 

für das neue Format haben sich bereits ergeben. 

Die Kriterien, aufgrund derer ein Austauschformat 

ausgesucht wird, unterscheiden sich von Industrie zu 

Industrie oder haben unterschiedliche Gewichtung. 

Mögliche Kriterien sind zum Beispiel die Verbreitung 

des Formats, die technische Akzeptanz, oder auch 

schlicht eine Kundenvorgabe. Daher unterscheiden sich 

die Formate je nach Industrie und Kunde. Auch regionale 

Standards und Vorgaben beeinflussen das Format. 

Sogar der Scope of Supply spielt eine große Rolle, 

welches Format als sinnvoll erachtet wird. Mittelfristig 

werden aufgrund dieser Diversität die bestehenden Formate 

weitgehend erhalten bleiben, jedoch wird es auch 

Potenzial für neue Formate geben. 

AUTOREN 

KATHARINA GOHR ist 

Scientist Automation 

Engineering beim ABB 

Forschungszentrum 

Deutschland in Ladenburg. 

RALF JESKE ist Produktmanager 

DCS Engineering 

System 800xA bei ABB 

Process Automation 

Deutschland in Minden. 

ABB Germany, 

Kallstadter Straße 1, D-68309 Mannheim, 

Tel. +49 (0) 621 438 10, 

E-Mail: katharina.gohr@de.abb.com, 

ralf.jeske@de.abb.com 


1-2 / 2014 

21

PRAXIS 

Standardisierung mit eClass – Klassifizierung 

ermöglicht kürzeres Time-to-Market 

Produktdaten liegen für Engineering-Prozesse vor 

BEI ECLASS handelt es sich um ein herstellerneutrales 

Produktbeschreibungs-Format für den elektronischen 

Datenaustausch zwischen dem Gerätehersteller und 

dem CAE-Tool 

DIE CAE-DATEN aus dem Produkt- 

Informationsmanagement-System (PIM) von 

Phoenix Contact werden mit entsprechenden 

Konverter-Tools in die Zielformate überführt 

Die vielfältigen von Maschinen- und Anlagenbauern 

sowie Endanwendern eingesetzten Software-Werkzeuge 

erfordern immer mehr Produktdaten, die von den 

Geräteherstellern bereitgestellt werden müssen. Allein 

die Anpassung an die Erfordernisse der verschiedenen 

E-CAD-Software gestaltet sich sehr zeitaufwendig. Ein 

einheitlicher Klassifizierungs-Standard wie eClass 

schafft hier Abhilfe. 

Für die Anwender stellen die Funktionen der Geräte 

sowie ihre technischen Eigenschaften dabei ein wesentliches 

Kriterium bei der Lieferantenauswahl dar. 

Ihre Entwicklungsabteilungen sind mit den dort genutzten 

Engineering-Werkzeuge wie E-CAD oder M- 

CAD in die Software-Landschaft des Unternehmens 

eingebunden. Diese umfasst unter anderem ERP-Systeme 

für die kaufmännischen und logistischen Prozesse 

sowie PLM-Systeme zur entwicklungstechnischen 

Begleitung. Aufgrund der Vielzahl der anfallenden 

Daten möchte nicht jeder Nutzer die Daten 

seiner Applikation manuell erfassen und aktualisieren. 

Daher fragt die Einkaufsabteilung die relevanten 

Daten bei ihren Lieferanten ab. Der Konstrukteur benötigt 

beispielsweise 3D-Modelle und der Elektroplaner 

erwartet, dass die Daten der zu verbauenden Komponenten 

im Format seines E-CAD-Werkezuge zur 

Verfügung stehen. Vor diesem Hintergrund ergibt sich 

für den Lieferanten die Herausforderung, die verschiedenen 

Anfragen nach den Produktdaten zu erfüllen, 

um seine Kunden zu unterstützen und sich als Bezugsquelle 

zu profilieren. 

GRUNDLAGE FÜR EIN KURZES TIME-TO-MARKET 

Der Faktor Zeit erweist sich im Entwicklungsprozess 

als eine wichtige Einflussgröße. Ein möglichst kurzes 

Time-to-Market lässt sich erreichen, indem sämtliche 

erforderlichen Daten korrekt in den unterschiedlichen 

Software-Werkzeugen vorliegen, sodass das 

Produkt termingerecht ausgeliefert werden kann. In 

den vergangenen Jahren hat sich im Beschaffungsprozess 

mit BME-Cat ein Datenaustausch-Format 

durchgesetzt, das vom Bundesverband Materialwirtschaft, 

Einkauf und Logistik (BME) entwickelt wurde. 

BME-Cat zielt darauf ab, den Austausch von Produktkatalogen 

zwischen den Lieferanten und den 

einkaufenden Unternehmen zu standardisieren und 

somit zu vereinfachen. Viele Kunden von Phoenix 

Contact fordern deshalb Produktdaten im BME-Cat- 

Format an, damit sie diese über eine Standard- 

Schnittstelle in ihr System importieren können. 

Neben den Stammdaten wird die Klassifizierung 

nach eClass verlangt, die für das Warengruppen-Management 

sowie den Aufbau von Multi-Supplier-Katalogen 

notwendig ist. Phoenix Contact bietet beide Standards 

und unterstützt so die Prozesse seiner Kunden. 

22 


1-2 / 2014

INDEM DIE PRODUKTDATEN im PIM-System 

auf die eClass-Struktur gemapped werden, 

lassen sie sich direkt im Zielformat darstellen 

AUS DER KOMBINATION von Schaltplan-Informationen 

und Produktdaten können die Leitungen nach der 

Platzierung der Geräte im 3D-Aufbau automatisch 

geroutet werden 

Bilder: Phoenix Contact 

Das gilt auch für den Bereich der mechanischen Konstruktion, 

wo die Anwender vereinfachte 3D-Step- 

Modelle von der Website des Unternehmens herunterladen 

können. Denn die 3D-CAD-Systeme arbeiten 

heute in der Regel mit dem ISO-Standard Step als Austauschformat. 

PRODUKTDATEN IM NOTWENDIGEN FORMAT LIEFERN 

Bei den Elektro-CAD-Systemen sind in puncto Klassifizierung 

drei Bereiche zu betrachten: 

Artikeldaten/Stammdaten 

Hierbei handelt es sich um die Artikelnummer, 

den Typ, die Beschreibung, Abmessungen und auswahlrelevante 

technische Daten wie Strom, Spannung 

oder Querschnitt. Diese Informationen können 

von zahlreichen Werkzeugen über entsprechende 

Import-Schnittstellen eingelesen werden. 

Schaltplan-Symbole der Produkte 

Sie sind für die Erstellung des Schaltplans erforderlich, 

für jedes E-CAD-Werkzeug spezifisch und 

müssen den einzelnen Produkten zugeordnet sein. 

Grafische Daten 

Zur Platzierung der Produkte nutzen die Werkzeuge 

maßstäbliche Grafikformate wie dxf-Dateien 

zur 2D-Darstellung. E-CAD-Systeme, die auch eine 

3D-Konstruktion erlauben, erzeugen aus den Abmessungen 

des Produkts ein Volumenmodell oder 

verwenden dazu das 3D-Step-Modell des Produkts. 

Um die Kundenanfragen nach Produktdaten im Format 

der von ihnen eingesetzten E-CAD-Software umsetzen 

zu können, mussten sich die Verantwortlichen 

bei Phoenix Contact auf bestimmte Systeme festlegen. 

Zwecks Erstellung der Daten für ein E-CAD-System 

sind die notwendigen Produkt-Stammdaten im ersten 

Schritt im Import-Format des eigenen E-CAD-Werkzeugs 

anzulegen. Nach dem Daten-Import müssen 

dann systemspezifische Ergänzungen im E-CAD- 

Werkzeug vorgenommen werden, um dem Kunden 

anschließend die jeweilige Datenbank über das Internet 

zum Herunterladen zur Verfügung zu stellen. 

VORHANDENE STANDARDS HARMONISIEREN 

Bei Phoenix Contact sind die Stammdaten Bestandteil 

des Produkt-Informationsmanagement-Systems (PIM) 

und werden dort gepflegt. Die vom Anwender angefragten 

CAE-Daten werden somit aus dem PIM-System 

exportiert und über einen Konverter in das Import-Format 

des E-CAD-Werkzeugs des entsprechenden Kunden 

transformiert. Dies führt zu einem hohen Aufwand, da 

für jede zu unterstützende E-CAD-Software ein passender 

Konverter erforderlich ist. Zudem muss der Prozess 

bei jeder neuen Version geprüft werden, was sich 


1-2 / 2014 

23

PRAXIS 

zeitaufwendig gestaltet. Es fehlte also ein Standard. Das 

haben viele Beteiligte erkannt und sich zur Erarbeitung 

einer Lösung zusammengeschlossen. Allerdings sollte 

kein komplett neuer Ansatz geschaffen, sondern wenn 

möglich auf eine vorhandene Lösung aufgesetzt werden. 

Im ersten Schritt haben die beteiligten Unternehmen 

daher Etim als Klassifizierungs-Standard des 

Elektrogroßhandels sowie den branchenübergreifenden 

Ansatz eClass untersucht. Etim verfügt zwar 

über eine hohe Verbreitung, erweist sich jedoch aufgrund 

seines Datenmodells als nicht geeignet. Ferner 

bestand seitens der Unterstützer kein Interesse an 

einer entsprechenden Erweiterung. Das Datenmodell 

von eClass bietet hingegen die benötigten Strukturen 

und wird ebenfalls von zahlreichen Unternehmen 

genutzt. Auf der Grundlage einer Förderung durch 

das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie 

(BMWI) ist eClass deshalb mit Etim sowie Proficlass, 

dem Klassifizierungs-Standard der Werkzeugbranche, 

und Prolist International als Klassifizierungs-Standard 

der Prozesstechnik harmonisiert und 

um deren Klassen ergänzt worden. 

ERFORDERLICHE DATEN IDENTIFIZIEREN 

Die CAx-Fachgruppe des eClass-Vereins beschäftigt 

sich mit der Definition der erforderlichen Strukturen 

zur Abbildung der Daten in den E-CAD-Tools. Sie setzt 

sich aus Mitarbeitern der Anbieter von E-CAD-Software, 

der Produkthersteller sowie Anwender zusammen. 

Ziel ist es, den Standard für den Datenaustausch 

zwischen den Geräteanbietern und den E-CAD-Tools 

mit der eClass-Advanced-Version bereitzustellen. Vor 

diesem Hintergrund hat Phoenix Contact eClass in 

seinem PIM-System so implementiert, dass die Daten 

aus dem internen Klassifizierungs-System auf das 

Zielsystem eClass gemappt werden können. Das Vorgehen 

zeigt sich als vorteilhaft, weil die Daten des 

jeweiligen Produkts im Zielformat sofort im PIM-System 

geprüft werden können. 

Durch die Verwendung von eClass lassen sich neben 

den CAE-relevanten Stammdaten jetzt beispielsweise 

auch sämtliche notwendigen Daten eines Anschlusses 

wie Ausführung, Position, Anschlussrichtung 

und die zulässigen Leitungsquerschnitte definieren, 

die zum automatischen Routen der Leitungen 

im Schaltschrank unerlässlich sind. Am Beispiel 

einer Stromversorgung sollen die Vorteile dieser Vorgehensweise 

erläutert werden. 

PRODUKTDATEN IM ECLASS-FORMAT 

Um die Stammdaten der Stromversorgung im Zielformat 

des entsprechenden CAE-Werkzeugs zu erstellen, 

müssen rund 20 Attribute konvertiert werden. Damit 

das automatische Routen der Leitungen möglich ist, 

sind für die Stromversorgung außerdem 13 Anschlüsse 

festzulegen. Wenn nur die Anschlussposition und 

-richtung betrachtet werden, ergeben sich bereits 26 

Werte, die in das jeweilige Zielformat überführt werden 

müssen. Es fehlen allerdings noch die Daten für 

Befestigungspunkte, Anschlussquerschnitte und weitere 

Detailangaben, die der Funktionsumfang aktueller 

CAE-Tools benötigt. Derartige Datenmengen lassen 

sich nicht mehr mit vertretbarem Aufwand in die vielen 

unterschiedlichen Zielformate übertragen. 

Hier liegt der große Vorteil von Geräteherstellern, 

die mit dem eClass-Standard arbeiten. Anstatt in die 

Entwicklung und Pflege der spezifischen Konverter 

für die CAE-Tools zu investieren, können sich die 

Mitarbeiter nun darauf konzentrieren, den Kunden 

die Produktdaten im eClass-Format zur Verfügung zu 

stellen. Auf diese Weise werden die E-Procurement- 

Prozesse unterstützt und die gleichen Daten liegen 

ebenfalls für die Engineering-Prozesse vor. Jede Anpassung, 

die sich auf die Quantität und Qualität der 

Daten beim Gerätehersteller auswirkt, generiert somit 

einen n-fachen Nutzen beim Empfänger der Daten. 

ECAD-Hersteller, die einen eClass-Datenimport anbieten, 

eröffnen ihren Kunden die Möglichkeit, die 

Produktdaten der Lieferanten in einem Standard- 

Format anzufragen. 

AUTOR 

Dipl.-Ing. 

JOSEF SCHMELTER 

ist Master Specialist 

Classification im Bereich 

Corporate Technology 

bei Phoenix Contact in 

Blomberg. 

Phoenix Contact Deutschland GmbH, 

Flachsmarktstraße 8, 

D-32825 Blomberg, 

Tel. +49 (0) 5235 31 20 00, 

E-Mail: jschmelter@phoenixcontact.com 

24 


1-2 / 2014

Der Klassiker für die 

Prozessautomation geht 

ins 21. Jahrhundert 

Das Handbuch der Prozessautomation ist ein Standardwerk für die Planung 

verfahrenstechnischer Anlagen. In der 5., überarbeiteten Version geht es auf 

die Herausforderung bei der Digitalisierung der Anlage ein. Das Handbuch 

wurde von fast 50 Experten mit umfassenden Praxiskenntnissen gestaltet 

und deckt das gesamte Feld der Prozessautomatisierung ab. 

Hrsg.: K. F. Früh, U. Maier, D. Schaudel 

5. Auflage 2014 

740 Seiten, 170 x 240mm, Hardcover 

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Antwort 

Vulkan-Verlag GmbH 

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45039 Essen 

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Brief, Fax, E-Mail) oder durch Rücksendung der Sache widerrufen. Die Frist beginnt nach Erhalt dieser Belehrung in Textform. 

Zur Wahrung der Widerrufsfrist genügt die rechtzeitige Absendung des Widerrufs oder der Sache an die Vulkan-Verlag GmbH, 

Versandbuchhandlung, Huyssenallee 52-56, 45128 Essen. 


PAHBPA2014 



Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.

INTERVIEW 

„Produkte mit bis zu 50 % 

Zeitersparnis einführen“ 

Eckard Eberle und Hans-Georg Kumpfmüller 

im Interview mit atp edition 

Im November vergangenen Jahres fand in Bad Neuenahr die Namur-Hauptsitzung zum Thema „Integrated Engineering“ 

statt. Das Thema wurde auch vom Hauptsponsor Siemens aufgegriffen. Eckard Eberle, CEO der Siemens Business Unit 

Industrial Automation Systems, und Hans-Georg Kumpfmüller, CEO der Siemens Business Unit Sensors and Communication, 

stellen sich im Interview den Fragen der atp-Redaktion zu CPS, Anlagenlebenszyklus und Energiewende. 

atp edition: Digitalisierung, Virtualisierung, Simulation, Fabrik 

der Zukunft und cyber-physische Systeme (CPS) beziehungsweise 

Industrie 4.0. – um nur einige Begriffe zu nennen 

– sind Themen, die auch die Prozessindustrie durchdringen. 

Die Namur wählte mit „Integrated Engineering“ ein 

Software-orientiertes Thema in diesem Jahr. Warum? 

KUMPFMÜLLER: Die fortschreitende Digitalisierung und 

Vernetzung industrieller Wertschöpfungsprozesse bewirkt 

einen Paradigmenwechsel in der Industrie und bietet neue 

Produktivitätshebel. Derzeit gibt es einige große Herausforderungen, 

wie zum Beispiel die Ressourcenknappheit, 

die wir bewältigen müssen. Gleichzeitig zwingt uns der 

internationale Wettbewerb gerade aus Low-Cost-Ländern 

flexibler, günstiger und schneller qualitativ hochwertiger 

zu produzieren. Nur mit modernen Automatisierungssystemen 

mit leistungsfähiger Software, offenen Schnittstellen 

in Zusammenarbeit mit integriertem Engineering sind 

diese Herausforderungen zu bewältigen. Wir müssen die 

einzelnen Prozessschritte intelligent vernetzen und damit 

den gesamten Produktionsprozess optimieren. 

atp edition: Wie begegnen Branchen wie Chemie und 

Pharma diesem Trend, und wie antworten Sie als Anbieter 

von Messtechnik und Automatisierung auf die gestellten 

Herausforderungen der Prozessindustrie? 

EBERLE: Das vernetzte Denken ist Branchen wie Chemie 

und Pharma nicht fremd. Betrachten Sie einmal die großen 

Verbundstandorte, in denen Stoff- und Produktströme 

auf intelligente Weise abgestimmt, koordiniert und integriert 

werden. Diese Vernetzung muss noch mehr auf 

Daten- und Informationsebene geschehen, doch diese 

Vernetzung hat schon begonnen. Längst beeinflussen Informationstechnologie 

und Kommunikationswissenschaft 

das Ingenieurwesen. 

KUMPFMÜLLER: Die Sensorik und Aktorik spielt in diesen 

Prozessen eine wichtige Rolle, vor allem liefern sie die 

Informationen, die für eine solche Vernetzung nötig sind. 

Daten allein sind dabei wenig hilfreich, sie müssen auch 

entsprechend interpretiert werden. Dazu bietet Siemens 

leistungsfähige und intelligente Tools über den gesamten 

Lebenszyklus einer Anlage, sowohl für Automatisierung 

als auch Instrumentierung zur Integration von Planung, 

Betrieb und Instandhaltung. 

Bisher, wurde häufig die Auslagerung ins Ausland gewählt, 

um billiger zu produzieren und im Markt zu bestehen. Unsere 

Kunden in den Hochlohnländern können jetzt ihre Wettbewerbsnachteile 

zum Teil eliminieren, indem sie bei Planung 

und Betrieb der Anlagen Kosten und Zeit weiter optimieren. 

Damit lassen sich Capex-Kosten reduzieren zugunsten 

einer kürzeren Time-to-Market und effizienteren 

Produktion. Wir haben diesen Weg für uns konkret beziffert: 

Wir wollen unsere Kunden dabei unterstützen, die Produkteinführungszeiten 

mit Integrated Engineering um bis zu 

50 % zu verkürzen. 

atp edition: Inwieweit ist die Siemens-Lösung mit der Namur-Empfehlung 

NE 139 „Informationsschnittstellen in der 

Prozessautomatisierung“ und der NE 150 „Standardisierte 

Namur-Schnittstelle zum Austausch von Engineering-Daten 

zwischen CAE-System und PCS-Engineering-Werkzeugen“ 

konform oder inwieweit verfolgt Siemens eine eigene Lösung? 

EBERLE: Die Systemvielfalt in der Prozessindustrie erfordert 

Standards Regeln für den Datenaustausch und dergleichen. 

Mit der Merkmalleisten-Technik der Namur 2012 nach 

NE 100/IEC 61987-10 oder jetzt NE 139, NE 150 wurde hier 

bereits ein gutes Stück Vorarbeit geleistet. 

Die Ideen einer definierten XML-Struktur für eine PLT- 

Stelle und das Mapping passen zum Siemens-Konzept. Es 

ist verständlich, dass die Namur den erforderlichen Datenaustausch 

zwischen verschiedenen CAE- und PLS- 

Systemen möglichst offen gestalten möchte. Der Namur- 

Datencontainer widerspricht jedoch nicht der Siemens- 

Lösung. Im Gegenteil: Wir sehen die Comos/-Simatic- 

PCS-Integration als ersten Schritt in Richtung eines 

solchen Containers. Schließlich birgt ein elektronischer 

Workflow erhebliche Einsparpotenziale, wie lückenlose 

Nachverfolgbarkeit, durchgängiges Änderungsmanagement 

und die Vermeidung manueller Eingabefehler. Unabhängig 

davon, wie eine solche Lösung aussehen wird, 

werden wir mit Anwendern und anderen Anbietern eng 

beim Thema Standardisierung zusammenarbeiten. 

atp edition: Welchen Vorteil bietet die Integration Comos/ 

Simatic- PCS- 7 und die konsistente Datenbasis? 

KUMPFMÜLLER: Alle Gewerke und Mitarbeiter haben Zugriff 

auf eine konsistente Datenbank mit stets aktuellem 

Planungsstand. Dadurch lassen sich an den einzelnen Gewerken 

Arbeiten parallelisieren. Dies verkürzt die Planungszeiten 

und steigert die Projektqualität. In Projekten konnten 

bereits deutlich kürzere Inbetriebnahmezeiten nachgewie- 

26 


1-2 / 2014

ECKARD EBERLE UND HANS-GEORG KUMPFMÜLLER freuen sich auf die Zukunft: 

Integrated Engineering soll mit der Unterstützung von Siemens zu Integrated Operations 

ausgebaut werden und die Kunden ganzheitlich im Anlagenmanagement unterstützen. 

sen werden. Auch die Dokumentation ist ein wichtiger Faktor. 

Jeder Umbau oder Ersatz eines Gerätes vor Ort wird über 

den Lebenszyklus dokumentiert. Durch die Bidirektionaliät 

hat man nach der Inbetriebnahme stets konsistente Daten 

(„as is“ anstatt „as built“), die die Realität widerspiegeln und 

nicht Messgeräte enthalten, die vielleicht vorgesehen, aber 

doch in anderen Varianten installiert wurden. Das digitale 

Anlagenabbild stellt alle Informationen zu Ersatzteilen und 

Anlagengegebenheiten oder Wartungsplänen bereit. 

EBERLE: Der nächste Schritt mit Comos 10.1 wird die Integration 

der Anlagenfunktionsbeschreibung aus dem 

Basic Engineering in die Realisierung der Automatisierungsfunktion 

sein. Dies führt zu einer ganzheitlichen 

funktionalen Betrachtung einer Produktionsanlage basierend 

auf den Definitionen der ISA 88, besonders wichtig 

für chargenorientierte Prozesse. Weitere Vorteile des 

Integrierten Engineerings bestehen in einer gemeinsamen 

Nutzung von Computer Aided Engineering (CAE) durch die 

Verfahrenstechnik und durch die EMSR-Technik. Es gibt 

viele Möglichkeiten, einen homogenen Datenfluss von der 

verfahrenstechnischen Planung in die Planung der Elektro- 

und Automatisierungstechnik herzustellen. 

atp edition: Welche Rolle spielt die Geräteplanung im Anlagenengineering 

und wie werden die Gerätedaten in Comos 

integriert? 

KUMPFMÜLLER: Während früher die Auswahl und Bestellung 

der Feldgeräte in Papierform stattfand, werden diese 

Arbeitsschritte heute in einen elektronischen Workflow 

eingebunden. Es lassen sich alle Siemens-Feldgeräte in 

den Planungsprozess über das PIA Life Cycle Portal (LCP) 

integrieren. Dabei werden in Comos die Auslegungsdaten 

und Gerätemerkmale nur einmal erfasst. Die harmonisierten 

technischen Daten ermöglichen die Auswahl des optimalen 

Gerätes. Schließlich bestimmen neben den elektrischen 

Eigenschaften des Verfahrens, die Parameter und 

der Einsatzort maßgeblich die Wahl. 

atp edition: Funktioniert das PIA LCP nur im Zusammenspiel 

mit Comos? Wird es in der Zukunft einen Standard geben? 

KUMPFMÜLLER: Das Portal PIA LCP steht jedem Anlagenplaner 

zur Verfügung. Allerdings werden die Daten als xls 

oder pdf übergeben. Zum zweiten Teil der Frage: Die Standardisierung, 

die eine wesentliche Voraussetzung für ein 

integriertes Anlagenengineering ist, wird bald Realität. Die 

bisherige Norm NE100 3.2 ist in den neuen Industriestandard 

eClass für den Austausch von Betriebs- und Gerätemerkmalen 

eingegangen. Wir sehen in eClass die einheitliche 

Sprache für den harmonisierten Datenaustausch. 

Die Vorteile: bessere Vergleichbarkeit, Fehlersicherheit und 

Qualität. Die Zeitersparnis bei der Auswertung und Bereitstellung 

von technischen Merkmalen bei Geräteauswahl und 

Dokumentation liegt bei bis zu 20 %. 

atp edition: Sie sprechen vom ganzheitlichen Engineering 

über den gesamten Lebenszyklus. Welche Vorteile bietet 

dabei das integrierte Engineering? 

EBERLE: Man muss Anlagen und ihre Komponenten über 

den gesamten Lebenszyklus betrachten, insbesondere wenn 

man bedenkt, dass prozesstechnische Anlagen bis zu 40 

Jahren betrieben werden. Durch die Modernisierung der 

Automatisierung lassen sich Einsparpotenziale heben, die 


1-2 / 2014 

27

INTERVIEW 

die Pumpenüberwachung, die dem Betreiber dabei helfen, 

an die richtigen und wichtigen Informationen heran zu kommen 

und dann reagieren zu können. Bei der Überwachung 

von Aggregaten in Simatic PCS 7 über Condition Monitoring 

kann direkt in Comos MRO ein Wartungsauftrag erstellt 

oder ausgeführt werden. Wenn also ein Aggregat 

eine gewisse Toleranz überschreitet, kann der Instandhalter 

aus dem Leitsystem heraus den Wartungsauftrag 

wenn es sein muss sogar auf sein Handy bekommen. 

„Während die diskrete Automatisierung 

längst Ethernet und vor allem Profinet nutzt, 

arbeitet die Prozessautomatisierung noch 

mit Standards und langsamen Technologien, 

für die Industrie 4.0 vermutlich nur begrenzt 

realisierbar ist.“ HANS-GEORG KUMPFMÜLLER 

digitale Anlagendokumentation erleichtert die Pflege erheblich. 

Der Betreiber kann auf stets aktuelle Daten inklusive 

Dokumentation, Auslegungsdaten und Historie zurückgreifen. 

Umgekehrt werden Änderungen der Automatisierung 

ins Engineering zurückgespielt. Dieser Datenbestand bietet 

die optimale Basis für die Modernisierung, Erweiterung und 

Migration der Anlagen. Aktuelle Daten sind oft gar nicht 

dokumentiert oder nicht elektronisch vorhanden. Auch bei 

Inbetriebnahme und Tests im Vorfeld wie FAT (Factory Acceptance 

Test) gibt es Vorteile. Die Sicherheit von Anlagen 

und Mitarbeitern ist in der Prozessindustrie das A und O – 

deshalb werden Tests an der realen Anlage, die immer mit 

gewissen Risiken verbunden sind, zunehmend durch virtuelle 

Anlagentests im Rahmen einer Wasserfahrt ersetzt. 

Dank der durchgängigen Datenhaltung stehen diese Daten 

im Simulations-Tool Simit zur Verfügung. 

atp edition: In der Betriebsphase, die auch die Optimierung 

und die Instandhaltung beinhaltet, fallen sehr viele Informationen 

an. Wie kann diese Informationsflut noch bewältigt 

werden? 

EBERLE: Moderne Bedienerplattformen stellen komplexe 

Daten so dar, dass sie für den Menschen einfach zu verarbeiten 

sind. Dazu gehört zum Beispiel, dass die Informationen 

für die Inbetriebnahme-Mannschaft, die Anlagenfahrer 

und die Instandhaltungs-Abteilung gesondert aufbereitet 

werden. Unser Automatisierungssystem berücksichtigt 

spezielle HMI+-Konzepte, etwa APG (Advanced Process 

Graphics), mit der die Informationsflut mittels Darstellung 

von KPIs intelligent verdichtet wird. Dies bildet die Basis 

für effiziente Prozessführung. Aber auch im Detail tut sich 

einiges, wie das Beispiel der Instandhaltung zeigt. Hier ändert 

sich die Gewichtung hin zu einer prädiktiven (also zustandsbasierten, 

vorausschauenden) Instandhaltung anstatt 

reaktiv beziehungsweise präventiv (also zyklisch) zu 

handeln. Bei uns gibt es entsprechende Lösungen, wie etwa 

atp edition: Stichwort Prozessleitsystem. Wie wird die Datenflut 

in der Leittechnik beherrscht? Was bringt die Zukunft in 

Bezug auf die Datenautobahn von der Feldebene bis zu MES 

oder ERP-Systemen? Wie wichtig ist leistungsfähige Hardware? 

EBERLE: Ganz klar, eine gute Software braucht leistungsfähige 

Hardware, denn die Anlagestruktur ist ja im Leitsystem 

hinterlegt. Mit den neuen Controllern wie zum 

Beispiel CPU 410-5H werden die Anforderungen der Prozessindustrie 

nach Robustheit, Flexibilität, Schnelligkeit 

und Leistung erfüllt. Der Controller kann in unterschiedlichen 

Varianten eingesetzt werden. Dabei lässt sich die 

Leistung individuell über eine Systemerweiterungskarte 

an die Applikation anpassen. Sie bietet zudem alle Funktionen 

für sicherheitsgerichtete Applikationen – heute 

und in Zukunft. 

atp edition: Feldbusse – wo geht die Reise hin? 

KUMPFMÜLLER: Während in der diskreten Automatisierung 

längst Ethernet und vor allem Profinet Einzug gefunden 

haben, arbeitet die Prozessautomatisierung immer 

noch mit relativ alten Standards wie, Profibus PA, Hart oder 

FF. Zukünftige Möglichkeiten gerade im Rahmen von Industrie 

4.0 sind vermutlich mit diesen langsamen Technologien 

nur begrenzt realisierbar. Deshalb wird der Wunsch unserer 

Kunden nach einer höher performanten Schnittstelle im 

Feld stärker. Es gibt noch keine Ideallösung vor allem für 

den Ex-Bereich. Es sollen auch keine unterschiedlichen 

neuen Varianten auf den Markt gebracht werden und zur 

nächsten Feldbusschlacht führen. Deshalb ist unter den 

Herstellern ein gewisser Pragmatismus in den Vordergrund 

getreten. Zusammen mit Anwendern arbeitet man Hand in 

Hand um eine effektive Lösung, die von der gesamten Prozessindustrie 

getragen wird, zu entwickeln. In Zukunft wird 

Ethernet, und hier allen voran, Profinet eine interessante 

Alternative sein. Die Vorteile dieser Kommunikation wird 

auch die Prozessindustrie nutzen. Entsprechende Gespräche 

finden ja in den Arbeitskreisen mit der Namur statt. 

atp edition: Wie sieht es mit der Forderung der Anwender 

nach einem einheitlichen Standard für die einfachere Integration 

von Feldgeräten in die Leittechnik aus – Stichwort FDI? 

KUMPFMÜLLER: Zur Spezifikation, Normierung und Einführung 

von FDI wurde die FDI Cooperation LLC gegründet. 

Hier arbeiten führende Herstellerfirmen eng mit Anwendern 

zusammen. Ziel ist es, den Einsatz unterschiedlicher 

Feldgeräte und ihrer verschiedenen Kommunikationsprotokolle 

(FF, HCF, Profibus, Profinet) zu unterstützen. Die 

Basis sind offene und standardisierte Schnittstellen, die 

möglichst viele Systeme unterstützen. FDI vereint die Vorteile 

von EDDL und FDT. FDI ist auch in anderer Hinsicht 

wegweisend – ohne die enge Zusammenarbeit mit Anwendern 

wäre die schnelle Umsetzung unmöglich gewesen. So 

28 


1-2 / 2014

hat die FDI Cooperation auf der vergangenen Namur-Hauptsitzung 

die fertig gestellten FDI-Spezifikationen zur Geräteintegration 

(Field Device Integration) sowie die Vorabversion 

der FDI-Entwicklertoolkits vorgestellt. Damit können 

Automatisierungsanbieter die Entwicklung von Produkten 

und Host-Systemen vorbereiten, die mit der FDI-Spezifikation 

kompatibel sind. Die veröffentlichte Spezifikation und 

die harmonisierte EDDL-Spezifikation (Electronic Device 

Description Language) wurden an die International Electrotechnical 

Commission (IEC) übergeben, was die nächste 

bedeutende Phase (Committee Draft for Vote) im internationalen 

Standardisierungsprozess einleitet. Die FDI-Spezifikation 

wird in den Standard IEC 62769 aufgenommen. 

atp edition: Unter Berücksichtigung der großen Basis von Geräten 

mit EDDL und FDT/DTM, wie sieht es bei der neuen vereinheitlichten 

Integration mit der (Rück-) Kompatibilität aus? 

KUMPFMÜLLER: Sicherlich wird die Umstellung und damit 

Marktdurchdringung eine gewisse Zeit dauern. Ich bin aber 

überzeugt, dass die Migration reibungs- und geräuschlos 

vorsich gehen wird. Zur Markteinführung gibt es Software- 

Tools, die die Konvertierung der bisherigen EDD’s und 

DTM’s einfach und automatisiert möglich macht. Damit 

sinkt die Hemmschwelle FDI zu nutzen beträchtlich. In Zukunft 

gibt es sicher noch einige Aufgaben zu lösen, wie eine 

einheitliche Bedienoberfläche. Aber dem Wunsch der Kunden 

wird Rechnung getragen. Wichtig ist uns dabei, dass 

FDI nicht nur EDDL und FDT/DTM ersetzt, sondern durch 

den synergetischen Ansatz der beiden Konzepte die beiden 

Welten zusammenbringt. 

atp edition: Stichwort Industrie 4.0. Welche Rolle spielt 

Integriertes Engineering in Bezug auf Industrie 4.0 und 

den Konzepten zur Modularisierung von Anlagen? 

KUMPFMÜLLER: Das Stichwort Industrie 4.0 umfasst 

viele Themen, dabei ist ganz sicher die Frage, wie Hardund 

Software über die gesamte Produktionskette hinweg 

noch enger verschmelzen und wie wir die Intelligenz noch 

weiter in die Anlagen und ins Feld verlagern können. Ohne 

ein integriertes Engineering werden diese Konzepte nicht 

umsetzbar sein. 

EBERLE: Auch der zweite Trend, die Konzepte zur modularen 

Automatisierung, ist nur mit Standardisierung und 

Betrachtung aller Gewerke realisierbar. Insellösungen 

haben kaum eine Chance. Interessant am modularen Automatisierungskonzept 

ist, dass die Anlage hochkomplex 

ist und mit nationalen und internationalen Aufsichtsbehörden 

in Einklang gebracht wird. Der Weg zu einer papierlosen 

Qualifizierung einer Anlage ist vorgezeichnet – 

mit allen seinen Facetten, wie Compliance Druck, Dokumentenmanagementsystem 

sowie der regelkonformen 

Archivierung. Dateninkonsistenzen an den Schnittstellen 

der Gewerke und Fehler bei der Übertragung fallen umso 

schwerer ins Gewicht. Die Vorzüge einer konsistenten Datenbasis: 

einmal eingegebene Informationen lassen sich 

bereichsübergreifend wiederverwenden. 

atp edition: Die Branchen der Prozessindustrie benötigen 

enorme Energiemengen. Vor dem Hintergrund der Energiewende 

stellen sich die Fragen nach Energiestabilität und Gestaltung 

der Energiepreise. Welchen Beitrag kann Siemens 

dazu liefern? 

EBERLE: Das Portfolio von Siemens bietet viele Möglichkeiten 

die Energieströme transparent zu machen – sei es 

Gas, Dampf oder elektrische Energie - und gezielt Maßnahmen 

zur Effizienzsteigerung zu ergreifen. Nur wer 

weiß, wo Energie verbraucht wird, kann an der Stelle 

gezielt eingreifen. Hierfür bieten wir zuverlässige Messinstrumente 

oder Geräte zur Erfassung und Anzeige 

sämtlicher elektrischer Verbrauchsmengen. Das Energie-Management-System 

B.Data optimiert die Arbeitsabläufe, 

indem es alle für die Energie- und Energiever- 

„Die Konzepte zur modularen Automatisierung 

sind nur mit Standardisierung und 

Betrachtung aller Gewerke realisierbar. 

Integrated Engineering und eine konsistente 

Datenbasis sind die Basis für Industrie 4.0.“ 

ECKARD EBERLE 

sorgung relevanten Prozesse automatisiert. Ferner haben 

wir energiesparende Schaltanlagen und Schaltgeräte 

sowie Motoren und Frequenzumrichter im Programm. 

Die Integration der Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen 

gemäß IEC 61850 wird über PCS 7 Powercontrol 

ermöglicht. Und nicht zuletzt haben wir viele zukunftweisenden 

Lösungen zu bieten, die Denkanstöße zum Thema 

Energiewende liefern, etwa Consulting im Bereich Energiemanagement 

oder effiziente Speicherung von Energie. 

atp edition: Kommen wir zurück zu den langen Laufzeiten 

der Anlagen. Welche Rolle spielt der Service? 

KUMPFMÜLLER: Das Thema Service wird immer wichtiger, 

da die Anwender sich inzwischen auf ihr Kerngeschäft 

konzentrieren möchten und auch müssen. Sie 

benötigen einen kompetenten Service-Partner, der Vertragssicherheit 

bietet aber auch die TCO (Total Cost of 

Ownership) über den gesamten Lebenszyklus im Blick 

hat. Wir haben den klaren Fokus, die Wirtschaftlichkeit, 

die Effizienz, die Qualität und die Transparenz der Anlagen 

unserer Kunden zu verbessern. Daher will ich den Begriff 

des integrierten Engineering zu einem „Integrated Operations“ 

ausweiten. Das digitale Anlagenabbild über die 

gesamte Laufzeit, welches wirklich alle Phasen von Engineering, 

Betrieb, Optimierung, Erweiterung und Instandhaltung 

berücksichtigt, ist die Basis dafür. 


1-2 / 2014 

29

HAUPTBEITRAG 

Schnittstellen für das 

integrierte Engineering 

Wege zu einer schnellen Realisierung 

Für Planung und Betrieb von prozesstechnischen Anlagen wird eine Vielzahl von 

Software-Werkzeugen verwendet. Der manuelle Austausch und Abgleich der Daten 

ist aufwendig und fehlerbehaftet. Das integrierte Engineering ermöglicht eine effiziente 

und konsistente Datenbasis für den gesamten Lebenszyklus. In diesem Beitrag 

wird gezeigt, dass weder eine zentrale Datenbank noch individuelle Schnittstellen 

zwischen allen beteiligten Systemen zum gewünschten Erfolg führen. Vielmehr 

wird ein Vorgehen zur schrittweisen Standardisierung vorgeschlagen, das auf der 

Definition von Objekten und ihren Attributen basiert. Ein kooperativer Standardisierungsansatz 

führt zügig zum integrierten Engineering. 

SCHLAGWÖRTER Integriertes Engineering / Schnittstelle / objektorientiert / XML 

Interfaces for Integrated Engineering – 

Ways of quick Realization 

During engineering and operation of processing plants a multitude of software tools 

is used. A manual exchange and replication of data is laborious and has a high risk of 

errors. An Integrated Engineering allows an efficient and consistent data base for the 

whole plant life cycle. This article shows that neither a central data base nor individual 

tool-to-tool interfaces are appropriate. Rather a stepwise standardization is proposed, 

basing on the definition of objects and their attributes. A cooperative approach 

for standardization seems to enable a rapid realization of Integrated Engineering. 

KEYWORDS integrated engineering / interface / object oriented / XML 

30 


1-2 / 2014

THOMAS TAUCHNITZ, Sanofi-Aventis Deutschland 

Während der Planung und beim Betrieb von 

Anlagen der Prozessindustrie werden unterschiedliche 

Software-Werkzeuge – im folgenden 

Engineering-Tools genannt – verwendet. 

Diese Werkzeuge nutzen und erzeugen 

Daten, die von anderen Tools bereitgestellt beziehungsweise 

eingesetzt werden. Bild 1 zeigt eine Auswahl solcher Software-Werkzeuge 

aus den Phasen Vorplanung, Basic Engineering, 

Detail Engineering, Errichtung und Betrieb und für die 

verschiedenen Gewerke wie Verfahrenstechnik, Elektrotechnik 

und Automatisierung. Jedes dieser Werkzeuge hat einen 

eigenen Datenbestand, in der Regel eine Datenbank. 

Unter dem Begriff integriertes Engineering wird im 

Beitrag verstanden, 

1 | dass für den kompletten Anlagenlebenszyklus nur 

ein einziges, zusammenhängendes System von 

Engineering-Tools verwendet wird, 

2 | dass die Daten nur ein einziges Mal eingegeben 

sowie nur an einer Stelle geändert werden und 

3 | dass das System von Engineering-Tools die Konsistenz 

aller Daten während des Anlagenlebenszyklus 

sicherstellt. 

Dieser weitreichende Begriff des integrierten Engineering 

ist deutlich abzugrenzen von Diskussionsbeiträgen 

und Veröffentlichungen, die sich zum Beispiel nur mit 

dem einmaligen Datentransfer in der Projektphase oder 

mit der Schnittstelle zwischen nur zwei Systemen beschäftigen. 

Integriertes Engineering ist wesentlich mehr 

als der Transfer von Kalkulationstabellen! 

Auf der Namur-Hauptsitzung 2012 wurde in einem Plenarvortrag 

dargelegt, dass die Zeit reif ist, das integrierte 

Engineering zu verwirklichen, siehe [1]. Dieser Beitrag, der 

auf einen Plenarvortrag auf der Namur-Hauptsitzung 2013 

fußt, enthält konkrete Vorschläge zur Realisierung. 

1. ZWEI EXTREME LÖSUNGSANSÄTZE 

Zur Realisierung des integrierten Engineerings bieten 

sich zwei extreme Ansätze an: die Verwendung einer 

zentralen Datenbank und die Verwendung vieler direkter 

Schnittstellen zwischen einzelnen Systemen. 

1.1 Zentrale Datenbank mit Werkzeugsuite 

Beim Ansatz mit einer zentralen Datenbank würden 

alle Engineering-Systeme ihre Daten, eventuell nur 

die mit anderen Systemen auszutauschenden Daten, 

in einem zentralen Datenpool ablegen, siehe Bild 2. 

Das lässt sich, zumindest solange ein solcher zentraler 

Datenpool keine standardisierten Schnittstellen 

hat, nur im Rahmen einer Werkzeugsuite eines 

einzelnen Herstellers oder einer Herstellergruppe 

realisieren. 

Vorteil wäre, dass die Schnittstellenproblematik 

innerhalb der Werkzeugsuite gelöst wäre und damit 

weder den Betreiber belastet noch eine Standardisierung 

erfordert. Voraussetzung wäre aber, dass diese 

Werkzeugsuite alle Anforderungen an Engineeringwerkzeuge 

dauerhaft abdeckt. Aktuell gibt es wenige 

Hersteller so vielseitig aufgestellter Engineeringwerkzeuge, 

und es ist nicht zu erwarten, dass diese 

in absehbarer Zeit alle Anforderungen abdecken 

können. Wegen des immensen Aufwands würde eine 

solche Lösung nur von wenigen großen Firmen erstellt 

werden, was Abhängigkeiten von Monopol beziehungsweise 

Oligopol schaffen und durch Ausschalten 

des Wettbewerbs eventuell die Fortentwicklung 

verlangsamen würde. Es entstünden Werkzeuge 

mit kaum beherrschbarer Komplexität. Eine Migration 

von bestehenden Daten und Systemen in eine solche 

Lösung ist kaum vorstellbar. 

1.2 Dezentrale Datenhaltung 

Das radikale Gegenmodell zur zentralen Datenbank 

ist die strukturelle Beibehaltung des aktuellen Zustands: 

Jedes Werkzeug hat seine eigene Datenbank. 

Zwischen den Werkzeugen müssten individuelle 

Schnittstellen geschaffen werden, siehe Bild 3. Vor- 


1-2 / 2014 

31

HAUPTBEITRAG 

teil dieser Lösung wäre, dass sie die aktuelle Datensituation 

einschließt, die Migration von aktuellen 

Lösungen wäre also möglich. Die Modularität erlaubt 

es, die Komplexität zu beherrschen und sich 

für die Best-of-Breed-Strategie zu entscheiden: Die 

Anwender können die jeweils für die Spezialaufgaben 

besten Werkzeuge einsetzen, sodass der Markt 

offen wäre und technischer Fortschritt ermutigt 

würde. Die Nachteile dieser Lösung sind offenkundig: 

Für jede Kombination von Systemen müssten 

individuelle Schnittstellen erstellt werden. Genau 

an diesem Problem scheitert bisher die Idee eines 

integrierten Engineerings, und eine Lösung der 

Schnittstellenproblematik ist nicht in Sicht. 

2. ANFORDERUNGEN UND GRUNDLAGEN 

BILD 1: Überblick Engineering-Tools 

Ein Konzept für das integrierte Engineering muss nach 

Meinung des Autors sechs Anforderungen erfüllen: 

Zügige Realisierbarkeit im Sinne von ein bis zwei 

Jahren, zumindest in den dringendsten Teilen, 

allgemein akzeptierter Standard, zu dem 

keine konkurrierenden Ansätze entwickelt 

werden, 

Offenheit für Ergänzungen und den technischen 

Fortschritt (dies ermöglicht den Start 

mit einer 80-Prozent-Lösung), 

Unabhängigkeit von Monopolen oder Oligopolen, 

beherrschbare Komplexität und 

Migrationsmöglichkeit für vorhandene Werkzeuge 

und Daten. 

BILD 2: Zentrale Datenbank für alle Engineering-Tools 

BILD 3: Schnittstellen zwischen allen Engineering-Tools 

2.1 Grundlagen zum Verständnis: XML und Mapping 

Zur Beschreibung der zu übertragenden Objekte erscheint 

Extensible Markup Language (XML) bestens 

geeignet. XML ist gemäß [2] „eine Sprache zur Darstellung 

hierarchisch strukturierter Daten in Form 

von Textdateien“ und „wird u. a. für den plattformunabhängigen 

Austausch von Daten zwischen 

Computersystemen eingesetzt“. Die in der geplanten 

Namur-Empfehlung NE 150 [3] verwendete Darstellung 

der Daten einer PLT-Stelle, siehe Bild 4, verwendet 

zwar nicht unmittelbar XML, lässt sich jedoch 

problemlos damit abbilden. 

Mapping, genauer Datenmapping, ist das Aufeinanderabbilden 

von Elementen zwischen zwei unterschiedlichen 

Datenmodellen beziehungsweise Datenbeständen. 

Diese Abbildung ist im einfachsten 

Fall eins zu eins, wenn dieselbe Information in beiden 

Datenbeständen vorliegt und direkt zugeordnet 

werden kann. Mapping erlaubt auch kompliziertere 

Verknüpfungen und Berechnungen, indem beispielsweise 

Maßeinheiten umgerechnet oder Kombinationen 

von Information erstellt werden. 

32 


1-2 / 2014

3. SECHS GRUNDIDEEN ZUR 

SCHNITTSTELLENDEFINITION 

3.1 Nur benötigte Daten übertragen 

Jedes Engineering-Tools hat einen eigenen Daten-Pool, 

in der Regel realisiert über eine Datenbank. Die Daten 

lassen sich in zwei Klassen aufteilen: 

Transfer-Daten: Das sind alle Daten, die auch von 

anderen Werkzeugen benötigt werden und daher 

über Schnittstellen zu transferieren sind. 

Lokale Daten: Dabei handelt es sich um alle übrigen 

Daten, die in dem Engineering-Tool entstehen 

und verwendet werden, aber von anderen 

Systemen weder erzeugt noch benötigt werden. 

Die Unterscheidung zwischen diesen Datenklassen ist 

wichtig, um den Aufwand zu verringern, denn die 

Schnittstellen und damit die Standardisierung müssen 

nur die Transfer-Daten festlegen. Die Lokalen Daten 

können auf ihrer Dateninsel verbleiben. 

BILD 4: Daten der 

PLT-Stelle gemäß 

Namur-Empfehlung 

NE 150 

3.2 Neutrale und private Daten gemeinsam übertragen 

Es wäre wünschenswert, dass für alle Transfer-Daten 

von Anfang an Standards vorliegen. Das würde aber 

einen vollständigen Abschluss des Standardisierungsprozesses 

vor dem ersten Einsatz erfordern und 

damit diesen Einsatz verzögern. Außerdem muss im 

Lebenszyklus einer Schnittstelle immer wieder mit 

Erweiterungen dieser Schnittstelle gerechnet werden, 

sodass aufgrund unterschiedlicher Versionsstände die 

gemeinsame Übertragung von schon standardisierten 

und noch nicht standardisierten Daten immer wieder 

auftreten wird. 

Glücklicherweise gibt es in der modernen Schnittstellentechnologie 

einfache Methoden für den gemeinsamen 

Transport von standardisierten (neutralen) und 

nicht standardisierten (privaten) Daten. Dies wird beispielsweise 

im Datenformat AutomationML zum Austausch 

von Anlagenplanungsdaten genutzt [4] und 

wird in Bild 5 am XML-Beispiel aus der Namur-Empfehlung 

NE 150 gezeigt: Der Sender der Daten, das R&I- 

Werkzeug A, schreibt zusätzliche Daten zur Archivierung 

in die XML-Nachricht. Diese Daten sind nicht 

standardisiert, also privat. Jetzt hängt es vom Empfänger 

ab, ob er diese Daten versteht, weil ihm diese privaten 

Objekte bekannt sind, oder nicht. Falls er sie 

nicht versteht, bleiben sie uninterpretiert im Speicher, 

stören aber die Kommunikation nicht. 

Die Idee, private und standardisierte Information 

gemeinsam zu übertragen, wird in [5] am Beispiel AutomationML 

ausführlich diskutiert und in CAEX 3.0 

bereits in die Standardisierung [6] eingebracht. Dabei 

werden jedem einzelnen Objekt Attribute über seine 

individuelle Quelle mitgegeben, sodass der Empfänger 

BILD 5: Gemeinsame Übertragung neutraler und privater Daten 

BILD 6: Schrittweises Füllen des Objektes PLT-Stelle 


1-2 / 2014 

33

HAUPTBEITRAG 

diese privaten Daten der jeweiligen Quelle entsprechend 

interpretieren kann. 

3.3 Schrittweise Standardisierung 

Der Teufelskreis der Standardisierung wird in [7] beschrieben: 

Standardisierung, zumindest eine gute, benötigt 

Feedback aus dem praktischen Einsatz, und Werkzeughersteller 

sowie Kunden warten auf einen Standard, 

bevor sie in Tools und Produkte investieren. Dieser Teufelskreis 

hat manche Standardisierung um zehn Jahre 

verzögert, in Einzelfällen auch verhindert. 

Die aufgezeigte Möglichkeit, neutrale und private Daten 

gemeinsam zu übertragen, lässt eine schrittweise 

Standardisierung zu: Wenn Sender und Empfänger sich 

über die Bedeutung privater Daten verständigen, können 

erweiterte Datensätze übertragen und interpretiert werden. 

Werden diese erweiterten Daten in die Standardisierungsgremien 

eingebracht, wandeln sich die anfangs 

privaten Daten zu neutralen. So kann die Standardisierung 

schnell und relativ schlank beginnen, mit einfachen 

und häufig benutzten Elementen, und nach Bedarf weiterwachsen. 

Damit wird der Angst begegnet, Standardisierung 

würde den Funktionsumfang beschränken, denn 

neue Ideen können jederzeit hinzugefügt werden. 

Grundlage für die schrittweise Standardisierung ist 

eine strenge Aufwärtskompatibilität: Definitionen dürfen 

immer nur hinzugefügt werden. Löschen und Ändern 

von alten Elementen ist streng verboten, weil sich 

alte Datensätze sonst nicht mehr lesen lassen. 

3.4 Orientierung am Objekt 

Im Laufe des Engineering-Prozesses wächst die Datenmenge 

an. Bei PLT-Stellen werden beispielsweise im 

R&I-Schema der PLT-Stellenname sowie Alarmbezeichnungen 

vergeben. In der PLT-Stellenplanung kommen 

PLS-Signale sowie Feldbusparameter hinzu, im PLS- 

Engineering schließlich die Reglerparameter. Wenn 

Anwender und Systemhersteller nun, um bei diesem 

einfachen Beispiel zu bleiben, individuelle Schnittstellen 

von R&I-Werkzeug zum PLT-Planungswerkzeug und 

schließlich zum PLS-Engineering definieren wollen, 

müssen sie festlegen, welche Informationen genau in 

welchem Schritt und in welchem System zu erzeugen 

sind. Damit würde der Funktionsumfang dieser Werkzeuge 

festgeschrieben. Das ist ein unmögliches Unterfangen, 

weil die verschiedenen Werkzeuge meist überlappende 

Funktionen bieten, und es in der Hand des 

Anwenders liegt, wie die Arbeitsabläufe im Detail sind 

und was mit welchem Werkzeug gemacht wird. 

Der Namur-Arbeitskreis 1.10 PLS-Engineering hat bei 

der Erarbeitung der Namur-Empfehlung NE 150 eine 

bessere Lösung gewählt: Er definiert das Objekt PLT- 

Stelle, siehe Bild 4, mit allen seinen möglichen Attributen. 

Und diese Definition lässt offen, welche Werkzeuge 

in welchen Planungsphasen welche Attribute 

erzeugen. Bild 6 verdeutlicht, wie das Objekt PLT-Stelle 

nach und nach gefüllt wird. Deshalb ist es viel einfacher, 

sich im Rahmen von Standardisierungsgremien 

über den Inhalt von Objekten zu einigen als über die 

Frage der Werkzeuge und Planungsphasen. 

Dieser Gedanke, Objekte zu definieren, sollte fortgesetzt 

und auf andere Objekte der PLT übertragen werden. 

So könnten die Einzelregelungen (control module) 

und Technische Einrichtungen (equipment module) für 

Chargen-Betriebe gemäß DIN EN 61512 ebenso als Objekte 

definiert werden wie Elektroversorgung oder Bussysteme. 

Durch die Aufteilung auf unabhängige Objekte 

lässt sich die Standardisierung schrittweise und widerspruchsfrei 

durchführen. 

3.5 Vorhandene Standardisierungsansätze nutzen 

Der Wunsch, Schnittstellen zwischen Engineering-Tools 

zu erstellen, ist zwei Jahrzehnte alt und hat viele Standardisierungsansätze 

hervorgebracht. Insbesondere sind 

zu nennen: 

Die Namur-Empfehlung NE 100 [8] legt Merkmalleisten 

für den PLT-Engineering-Workflow fest. Die 

Nutzung wurde im Rahmen des Prolist International 

e.V. vorangetrieben und ist jetzt an eClass übergegangen 

[9]. 

Automation Markup Language (AutomationML) ist 

ein Datenformat für den Austausch von Anlagenplanungsdaten, 

siehe [4]. Es wurde inzwischen als 

IEC 62714-1 [10] standardisiert. 

ISO 15926 definiert ein Modell zur Beschreibung 

anlagenbezogener Objekte [15]. 

XMpLant ist ein Datenmodell, ein neutraler Katalog, 

der auf ISO 15926 aufsetzt. 

Die Initiative Data Exchange in Process Industry 

(DEXPI) [16] nutzt ISO 15926 und XMpLant und 

arbeitet an einer einheitlichen Vereinbarung zur 

Übertragung von R&I-Daten. 

Die IEC 62424 [11] schlägt eine Datenmodellierung 

der PLT-Stelle inklusive einer Reihe von Attributen 

vor. 

Angesichts dieser Standardisierungsansätze ist Wert darauf 

zu legen, das Rad nicht nochmals zu erfinden. Konkurrierende 

Standards können nur vermieden werden, 

indem vorhandene Standardisierungsansätze genutzt 

und integriert werden. Es gibt im Bereich dieser Ansätze 

sicher bessere Spezialisten als den Autor, umso wichtiger 

ist die breite Zusammenarbeit, um das Vorhandene zu 

nutzen und vielleicht auch aus Fehlern zu lernen. 

Generell ist allerdings zwischen verschiedenen Ansätzen 

zu unterscheiden. Zum Teil werden beispielsweise 

Sprachen oder Übertragungsmechanismen standardisiert. 

Dieser Diskussionsbeitrag strebt vielmehr 

an, Dateninhalte festzulegen, also: WAS wird übertra- 

34 


1-2 / 2014

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gen? Die Frage, WIE es übertragen wird, kann getrost 

anderen Fachleuten überlassen werden. Das 

WAS sollte den Dateninhalt festlegen, der weitgehend 

zeitlos (ewig) ist: Auch in 100 Jahren wird es 

noch PLT-Stellen geben mit Information wie Signaldaten, 

Grenzwerten und Reglerparametern. 

Das WIE der Übertragung ist dagegen zeitlich und 

wird sich mit dem technischen Fortschritt alle 

zehn Jahre ändern. 

3.6 Kooperativer Standardisierungsansatz 

Der Standardisierung haftet der Ruf an, zäh und 

langwierig zu sein. Die Suche nach Konsens, die 

Möglichkeit von Einsprüchen und Schlichtungsverfahren, 

die häufigen Kämpfe zwischen Interessengruppen, 

all das macht Standardisierung mühsam. 

In wichtigen technischen Bereichen gibt es 

allerdings inzwischen kooperative, Internet-basierte 

Ansätze zur Standardisierung. Beispielsweise 

wird dies in Open-Source-Projekten und zur Weiterentwicklung 

des Internets angewandt, siehe [12]. 

Einen nachhaltigen Impuls für die Entwicklung 

von Open-Source-Software enthielt der Vortrag „Die 

Kathedrale und der Basar“ von Eric S. Raymond, der 

1997 gehalten wurde [13]. Die Kathedrale steht für 

den bisherigen Ansatz, dass ein einzelner genialer 

Architekt einen häufig geheimen Bauplan hat, der 

durch eingeweihte Spezialisten ausgeführt wird. 

Der Basar steht für einen Marktplatz, an dem kreative 

Entwickler ihre guten Ideen präsentieren. Die 

Entwickler wollen ein persönliches Problem, beispielsweise 

ein Projekt, lösen und stellen ihre Ideen 

öffentlich zur Verfügung. Alle Entwürfe sind jederzeit 

weltweit einsehbar und lizenzfrei, sodass die 

Patentproblematik entfällt. Eine Person achtet auf 

die Einhaltung des Marktrechts (beispielsweise 

dass keine Parallelentwicklungen geschehen), und 

schließlich reicht ein grober Konsens, sodass vernünftige 

Entscheidungen nicht durch das Veto Einzelner 

verhindert werden können. 

Der Autor schlägt vor, Ideen aus dieser kooperativen 

Standardisierungsarbeit zu nutzen, um in 

einem Zeitraum von ein bis zwei Jahren schnelle 

Erfolge im Sinne von 80-Prozent-Lösungen zu erreichen. 

Ob sich auf diesem Weg Grundlagen für 

globale Normen legen lassen, daraus formalisierte 

Richtlinien oder de-facto-Standards entstehen, 

wird sich zeigen. 

Alle Beteiligten in der Prozessindustrie müssten 

ein starkes wirtschaftliches Interesse an der Initiative 

zur Standardisierung haben: 

Die Hersteller von CAE-Systemen könnten den 

Leistungsumfang ihrer Systeme für die PLS- 

Konfiguration erweitern und so das Anlagen- 

Engineering noch vollständiger anbieten. 

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HAUPTBEITRAG 

REFERENZEN 

[1] Tauchnitz, T.: Integriertes Engineering – wann, wenn nicht jetzt! 

atp edition – Automatisierungstechnische Praxis 55(1-2), S. 46-53, 2013 

[2] W3C: Extensible Markup Language (XML). www.w3.org/XML/ 

[3] NE 150: Standardisierte NAMUR-Schnittstelle zum Austausch von 

Engineering-Daten zwischen CAE-System und PCS-Engineering- 

Werkzeugen (noch nicht erschienen) 

[4] www.automationml.org/ 

[5] Drath, R., Barth, M.: Semantikvielfalt mit Automation ML beherrschen. 

atp edition – Automatisierungstechnische Praxis 55(12), S. 72-81, 2013 

[6] IEC 62424: Festlegung für die Darstellung von Aufgaben der 

Prozessleittechnik in Fließbildern und für den Datenaustausch 

zwischen EDV-Werkzeugen zur Fließbilderstellung und CAE- 

Systemen, 2014. www.iec.ch 

[7] Drath, R.: Warum ein Engineering-Weltmodell bisher nicht gelang. 

In: SPS-Magazin Ausgabe 10/2013, S. 55-57 

[8] NE 100: Nutzung von Merkmalleisten im PLT-Engineering-Workflow. 

Namur, 09/2010 

[9] eCl@ss e.V. www.eclass.de 

[10] IEC 62714-1: FDIS AutomationML Architecture, 2013. www.iec.ch 

[11] IEC 62424: Festlegung für die Darstellung von Aufgaben der Prozessleittechnik 

in Fließbildern und für den Datenaustausch zwischen 

EDV-Werkzeugen zur Fließbilderstellung und CAE-Systemen, 2008. 

www.iec.ch 

[12] IETF: Internet Engineering Task Force, www.ietf.org 

[13] Raymond, E.S.: The Cathedral & the Bazaar. O’Reilly Media, 1999. 

[14] Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion Wirtschaft 

– Wissenschaft (Hrsg.) Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt 

Industrie 4.0, April 2013 

[15] ISO 15926: Industrial automation systems and integration—Integration 

of life-cycle data for process plants including oil and gas production 

facilities - Part 2: Data model, 2003 

[16] DEXPI: Data exchange with ISO 15926. www.dexpi.org 

AUTOR 

Dr.-Ing. THOMAS TAUCHNITZ (geb. 1957) 

studierte in Hannover Elektrotechnik 

und promovierte im Bereich der 

Regelungstechnik. Bei Sanofi-Aventis 

Deutschland GmbH leitet er die Engineering-Gruppe 

der Abteilung Technologie 

in der Site Frankfurt Pharma. 

Er ist Vorstandsmitglied der Namur. 

Arbeitsschwerpunkte sind Prozess- und 

Betriebsleitebene sowie Engineering-Systeme. 

Sanofi-Aventis Deutschland, 

H600 – SFP-PG6, D-65926 Frankfurt am Main, 

Tel. +49 (0) 69 305 41 94, 

E-Mail: Thomas.Tauchnitz@Sanofi.com 

Die Anlagenbetreiber könnten über die Schnittstelle 

ihre wertvolle Automatisierungslösung unabhängig 

vom jeweiligen Automatisierungssystem 

sichern und auf neue Systeme und Anlagen übertragen. 

Die datentechnische Integration zwischen 

Planungs- und Betriebsphase wäre endlich verlustfrei 

gesichert. 

Die Anbieter von Automatisierungssystemen 

könnten von den erleichterten Migrationen profitieren: 

Der durch die Angst vor riskanten Migrationen 

entstandene Innovationsstau ließe sich abbauen, 

neue Funktionen und Produkte würden 

ihren Markt finden. 

Die Engineering-Kontraktoren und Systemintegratoren 

könnten ihre eigenen, effizienten Werkzeuge 

verwenden und am Projektende die erzeugten Daten 

problemlos in die Systeme der Anlagenbetreiber 

übertragen. 

Die Initiative Industrie 4.0 setzt „durchgängiges 

System Engineering über die gesamte Wertschöpfungskette“ 

[14] voraus, insofern sind die Träger der 

Plattform Industrie 4.0 (ZVEI, VDMA und Bitcom) 

betroffen. 

ZUSAMMENFASSUNG 

Im Vorjahr wurde in [1] für die Realisierung eines integrierten 

Engineering motiviert und postuliert: „Wann, 

wenn nicht jetzt!“. Nach vielen Gesprächen, insbesondere 

zur Vorbereitung der Namur-Hauptsitzung 2013, 

wurden Wege erkannt, auf denen die Realisierung innerhalb 

weniger Jahre möglich erscheint. Zwei radikale 

Ansätze, die zentrale Datenhaltung und die Standardisierung 

individueller Werkzeug-Schnittstellen, wurden 

als Sackgassen erkannt. Auf Basis zweier bekannter 

Technologien, XML und Datenmapping, wurden dann 

sechs Grundideen entwickelt, die es möglich machen, 

das integrierte Engineering zu realisieren. 

Am Rande der Namur-Hauptsitzung fand ein Treffen 

zwischen ausgewählten Namur-Mitgliedsfirmen, Systemanbietern, 

CAE-Anbietern und Verbänden statt, bei 

dem das Konzept diskutiert wurde. Dazu ist inzwischen 

der GMA-Fachausschuss 6.16 Integriertes Engineering 

in der Prozessleittechnik eingerichtet worden. 

Der Autor verdankt die in diesem Beitrag dargestellten 

Ideen auch dem Gedankenaustausch mit den Kolleginnen 

beziehungsweise Kollegen Christmann, Engelhard, 

Morr, Zgorzelski (alle Bayer Technology Services), 

Maier, Pelz (Clariant), Scherwietes, Stienemeier (Evonik), 

Fay (HSU-HH), Manske (Merck), Bauer, Elo, 

Fernandez, Forstner, Haus, Kempf, Lorenz, Rougoor, 

Spitzer, Stolz (Siemens), Schöler (Wacker), Drath (ABB), 

sowie seinem Sohn Johannes Tauchnitz. 

MANUSKRIPTEINGANG 

03.12.2013 

Im Peer-Review-Verfahren begutachtet 

36 


1-2 / 2014

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update

HAUPTBEITRAG 

Der Prolist-Workflow 

im eClass-Umfeld 

Klassen und Merkmalleisten im Anlagenlebenszyklus 

In den Lebenszyklusphasen der Produktionsanlagen der Prozessindustrie arbeiten 

unterschiedliche Funktionen zusammen. Das Prolist-Merkmalleistenlexikon für 

Prozessautomatisierungskomponenten ermöglicht einen automatisierten Datenaustausch 

zwischen den einzelnen Gewerken. Trotz der Vorteile scheint der Einstieg in 

die Technologie schwer, doch die Einstiegshürden lassen sich senken. Der Beitrag 

schildert, wie FDI, integriertes Engineering und Industrie 4.0 neue Anwendungen 

bringen werden. Die Verlagerung der Prolist-Aktivitäten zu eClass sichert die Zukunft 

der Merkmalleistentechnologie. 

SCHLAGWÖRTER eClass / Prolist / Engineering / Prozessautomatisierung / 

Merkmalleisten 

The Prolist Workflow in the eClass Environment – 

Use Cases for Classes and Lists of Properties regarding common Plant Life Cycles 

Different functions cooperate during the life cycles of production facilities of the 

process industries. The Prolist dictionary of list of properties for process automation 

devices enables an automated data exchange between the different sections. In spite 

of the advantages, difficulties seem to exist applying this technology, however 

they might be overcome. FDI, Integrated Engineering and Industry 4.0 will open new 

applications. The transfer of the Prolist-activities to eClass will guarantee the future 

availability of the lists of properties. 

KEYWORDS eClass / prolist / engineering / process automation / lists of properties 

38 


1-2 / 2014

JÜRGEN GEORGE, Pepperl+Fuchs 

Einrichtungen der Produktionsanlagen in der 

Prozessindustrie, zum Beispiel Öfen, Reaktoren 

und Rohrleitungen, werden mit den Mitteln 

der Prozessleittechnik gesteuert, geregelt 

und gesichert. Die eingesetzten Messgeräte, 

Ventile, Steuer-, Regel- und Anzeigegeräte, Stromversorgungseinrichtungen 

und so weiter werden in technischen 

Spezifikationen durch Merkmale beschrieben 

und als Stammdaten in den Datenbanken der an den 

Lebenszyklen der Anlagen beteiligten Workflow-Partner 

abgelegt. Für die Errichtung werden die Geräte geplant, 

beschafft, montiert und in Betrieb genommen. 

Das Ergebnis dieses Engineeringprozesses ist eine umfassende 

Anlagen-Dokumentation. 

Das Engineering bestimmt entscheidend die verschiedenen 

Lebenszyklusphasen der Produktionsanlagen der 

Prozessindustrie. Unterschiedliche Partner, Gewerke 

und Funktionen wickeln diese Prozesse ab. Ein vielfältiger 

Austausch von Daten beziehungsweise Information 

ist die notwendige Folge. Die Arbeiten werden rechnergestützt 

durchgeführt, aber der Austausch der Daten geschieht 

weitgehend händisch, also per Post, Fax, allenfalls 

per E-Mail und selten in maschinenlesbarer Form. 

In der Bürokommunikation ist ein elektronischer Datenaustausch 

zwischen unterschiedlicher Anwendungssoftware 

schon lange üblich. Excel versteht Word-Daten und 

-Objekte, systemübergreifend kann Lotus MS-Office- 

Daten verarbeiten. Aber das Vertriebssystem des Geräteherstellers 

kann die Daten aus dem CAE-System des 

Planers nicht verarbeiten, auch das Instandhaltungssystem 

des Betreibers bleibt außen vor. Mehrfacheingaben 

mit der Wahrscheinlichkeit von Abschreib- und Kopierfehlern 

werden in Kauf genommen, vom Aufwand nicht 

zu reden. Eine konsistente Datenhaltung über die Gewerke 

hinweg gibt es nicht. Dieses anachronistische Abschreiben 

ist nicht mehr Stand der Technik. 

1. WORKFLOW MIT MASCHINENLESBAREN DATEN 

Genau hier setzten bereits 2004 die gemeinsamen Arbeiten 

der Namur und des Zentralverbandes Elektrotechnik- 

und Elektronikindustrie (ZVEI) an, die später 

unter dem Logo Prolist zusammengefasst wurden und 

deren Ergebnisse heute beim eClass e.V. verfügbar sind 

[1, 2]. Im Kern geht es um einen elektronischen Datenaustausch 

zwischen unterschiedlichen Rechnersystemen 

beziehungsweise unterschiedlicher Software oder 

Werkzeuge in einer Weise, dass die jeweilige Software 

die Daten verarbeiten kann. Es geht um den automatisierten 

Austausch von Informationen, die von Maschinen 

verstanden werden können. Dazu bedarf es zunächst 

einer normierten Schnittstelle für den Datenaustausch. 

Im gegebenen Fall ist dies ein XML-Format, 

siehe Bild 1. Der Austausch der Daten ist die Voraussetzung, 

jedoch müssen die Systeme die Daten interpretieren 

können, sie müssen aus ihnen die Informationen 

herauslesen. Dies ermöglicht eine gemeinsame 

Sprache, wie sie im Prolist-Lexikon in Form von Merkmalleisten 

festgeschrieben ist. Darin sind die Merkmalleisten 

für Prozessautomatisierungskomponenten 

definiert und in eClass 8.0ff, Prolist NE 100 und IEC 

61987 standardisiert [3, 4]. 

In entsprechend verabredeten Arbeitsabläufen (Workflow), 

lassen sich damit in allen Lebenszyklusphasen 

einer Anlage die auslegungsrelevanten Daten für Prozessautomatisierungsgeräte 

systemübergreifend zwischen 

den Gewerken automatisiert austauschen. Die 

Idee ist, die Daten nur einmal zu erzeugen und an dieser 

Stelle auch die Änderungen im Laufe der Lebenszyklen 

auf einfache und sichere Weise zu dokumentieren. 

Die so erzeugte Information wird von den Werkzeugen 

aller Partner genutzt. 

2. ANLAGENLEBENSZYKLEN 

Die Lebenszyklusphasen einer Produktionsanlage der 

Prozessindustrie können unterschiedlich definiert werden. 

Einen ganzheitlichen Ansatz zeigt Tabelle 1, die 

aufzeigt, wer in welcher Lebensphase beteiligt ist. 

Meist laufen die Geschäftsprozesse wie in Bild 2 dargestellt 

und in den folgenden Abschnitten detailliert 

beschrieben ab. 


1-2 / 2014 

39

HAUPTBEITRAG 

BILD 1: Austausch maschinenlesbarer Daten 

Beteiligte Partner 

BILD 2: Geschäftsprozesse und Datenaustausch 

Planer 

Betreiber/Einkauf 

Hersteller/ 

Vertrieb 

Betreiber/ 

Instandhaltung 

Hersteller/ 

After Sales Service 

Planung: Anfrage und Angebot x x 

Planung: Bestellung x x x 

Planung: Abschluss und 

Inbetriebnahme 

After Sales Service x x 

Instandhaltung: Ersatzteilanfrage x x 

Instandhaltung: Ersatzteilbestellung x x x 

Planung: Erweiterung x x 

x 

x 

TABELLE 1: Lebenszyklusphasen einer Produktionsanlage 

und beteiligte Partner 

BILD 3: Klassen und Merkmalleisten für einen 

Coriolis-Durchflussmesser in Ausschnitten 

2.1 Planung: Anfrage und Angebot 

Wenn ein Betreiber eine neue Anlage errichten lässt, 

beauftragt er in ihrer ersten Lebenszyklusphase seine 

eigene Abteilung oder einen externen Dienstleister 

mit der Planung der Anlage. An seinem CAE-System 

spezifiziert der Planer die Prozessautomatisierungsgeräte, 

die er einzusetzen gedenkt und schickt die 

Spezifikationen als technische Anfrage an einen Hersteller 

solcher Komponenten. Dessen Vertrieb nutzt 

ein Vertriebssystem, mittels dessen der Vertriebssachbearbeiter 

Zugriff auf die Produktdatenbank hat, aus 

der er geeignete Geräte auswählt. Als technisches 

Angebot übermittelt er deren Daten dem Planer. Hersteller 

und Planer arbeiten mit hochfunktionalen 

Rechnersystemen, die meist innerhalb der Häuser 

weiter vernetzt sind, so ist das Vertriebssystem des 

Herstellers mit seiner Produktdatenbank, die wiederum 

auf die Entwicklungsdatenbank aufsetzt, verbunden. 

Trotzdem geschieht der Datenaustausch zwischen 

dem CAE-System des Planers und dem Vertriebssystem 

des Herstellers überwiegend mit Papier, 

allenfalls als E-Mail-Text, jedenfalls nicht in Form 

von maschinenverarbeitbaren Daten. 

Die Spezifikation wird aus dem CAE-System ausgedruckt 

und dem Hersteller gefaxt, der dann im technischen 

Angebot das Gerätedatenblatt dem Planer 

zurück faxt. Dieser muss es dann händisch in sein 

CAE-System eingeben. Bei der Vielzahl der eingeplanten 

Geräte sind Abschreibfehler zu erwarten. Mit 

einem automatisierten Datenaustausch kann dagegen 

das Vertriebssystem des Herstellers, eine entsprechende 

Schnittstelle vorausgesetzt, die Spezifikation 

aus dem CAE-System lesen und aus der angeschlossenen 

Produktdatenbank eine Vorauswahl der Geräte 

treffen. Praktisch auf Tastendruck schickt der Vertriebsmitarbeiter 

deren Daten als technisches Angebot 

in das CAE-System zurück. Dies präsentiert dem 

40 


1-2 / 2014

Planer einen automatischen Vergleich der Anfragemit 

den Angebotsdaten, wobei die Unterschiede markiert 

sind und nur diese Merkmale bedacht werden 

müssen. Passen die Daten, übernimmt sie der Planer 

per Tastendruck in seine Dokumentation, effizient 

und fehlerfrei. 

der Bestellung vorgeschaltet. Nach Lieferung der neuen 

Geräte, mit Datenblatt wie geliefert, werden sie 

eingebaut und in Betrieb gesetzt. Die Arbeitsabläufe 

dieser Phasen ähneln denen der Planung, sie werden 

aber vom Instandhaltungssystem aus gesteuert anstatt 

vom Planungssystem. 

2.2 Planung: Bestellung und Beschaffung 

Nach Abschluss der Detailplanung ist die endgültige 

Spezifikation der Komponenten Bestandteil der Bestellung. 

Die Geräte werden beschafft. Bei der Lieferung 

gibt der Hersteller seinen Geräten eine Dokumentation 

der Daten wie geliefert (as built) mit. Geschieht dies 

maschinenlesbar, kann die Dokumentation im Planungssystem 

auf einfachste Weise und sicher auf den 

realen Stand gebracht werden. 

2.3 Inbetriebnahme 

Änderungen während der Inbetriebnahme, die bespielsweise 

den Messbereich und andere Parameter 

betreffen, werden beim Prolist-eClass-Workflow automatisch 

dokumentiert. Nach dem erfolgreichen Abschluss 

seiner Arbeiten übergibt der Planer die Daten 

der Anlage, zumindest was die Prozessautomatisierungsgeräte 

angeht, nicht mehr in Form einer Bibliothek 

von Ordnern an die Betriebsbetreuung und Instandhaltung, 

sondern einfach durch Übermittlung im 

elektronischen Format. Voraussetzung ist, dass deren 

Systeme die Daten ebenfalls interpretieren können, also 

über geeignete Schnittstellen verfügen. 

2.4 After Sales Service 

Während des jahrzehntelangen Betriebs der Anlage 

versorgt der After Sales Service den Betreiber mit aktueller 

Information über die Lieferbarkeit der eingesetzten 

Komponenten und gegebenenfalls über anwendbare 

Alternativen. Durch einfaches Einlesen hält 

die Instandhaltung ihre Datenbank stets auf dem neusten 

Stand. 

2.5 Instandhaltung: Ersatzteilmanagement 

Es ist wahrscheinlich, dass die Originalgerätetypen 

nach einigen Jahren nicht mehr lieferbar sind. Für 

die Ersatzbeschaffung ist es ist hilfreich, und es verkürzt 

die Reparaturzeit der Anlage deutlich, wenn 

dem Hersteller die exakten Spezifikationen der ursprünglichen 

Planung und der tatsächlich eingesetzten, 

jetzt defekten oder verschlissenen Geräte übermittelt 

werden können. Bei teureren oder kritischen 

Komponenten wird meist eine technische Anfrage 

2.6 Erweiterungsplanung 

Die langlebigen Anlagen unterliegen ständigen Änderungen 

und Erweiterungen. Wenn der damit befasste 

Planer den elektronisch gestützten Workflow nutzt, 

kann er durch einen Upload aus dem Instandhaltungssystem 

den Istzustand der Anlage auf einfache Weise 

in sein CAE-System einlesen und zur Grundlage seiner 

Arbeit machen. Die Änderungs- oder Erweiterungsplanung 

läuft dann wie bei der ursprünglichen 

Planung ab. 

3. MERKMALLEISTEN UND KLASSEN 

Die im Beitrag dargestellten Lebenszyklusphasen sind 

als Beispiel zu betrachten. Es ist möglich, dass der Anwender 

für sich andere Lebenszyklusphasen definiert 

und in anderen Workflows arbeitet. Die Effektivierung 

der Arbeitsabläufe durch einen maschinenverarbeitbaren 

Datenaustausch mit Merkmalleisten ist aber 

prinzipiell gegeben. Andererseits arbeiten nicht alle 

beteiligten Funktionen mit Merkmalleisten. Die Beschaffung 

wird die technische Spezifikation des Planers 

nicht verändern, sondern sie einfach dem Hersteller 

weiterleiten. Ein Lieferant, zum Beispiel ein Großhändler, 

wird das Datenblatt des Herstellers ebenfalls 

inhaltlich nicht verändern, sondern die Daten in seinen 

Katalog übernehmen. Da diese Funktionen unterschiedliche 

Dinge beschaffen beziehungsweise liefern, 

brauchen sie eine klare Produktklassifizierung, wie sie 

eClass zur Verfügung stellt. Im Beispiel in Bild 3 ist 

für einen Coriolis-Massedurchflussmesser ein kleiner 

Ausschnitt aus den Merkmalleisten mit ihrer Blockstruktur 

gezeigt. Auch das Kardinalitätsprinzip ist 

erkennbar. Wird beispielsweise im CAE-System das 

Merkmal Anzahl der Signalkanäle auf 3 gesetzt, so 

erscheint der darunter stehende Block Signalkanal 

dreimal und kann jeweils etwa für die Spezifikation 

der Messungen von Massestrom, Druck und Temperatur 

genutzt werden. 

Andererseits ist auch für die Beschaffung eine prägnante 

Aussage zum Gerät erkennbar. Aus der Klassifizierung 

27-20-04-02 Durchflussmesser (Masse-, 

Coriolis) geht hervor, dass es sich um ein Messgerät 

für Durchfluss und Menge (Gruppe 27-20-04), also 

eine Komponente für die Messtechnik, Prozessmesstechnik 

(Hauptgruppe 27-20) aus dem Bereich Elektro-, 

Automatisierungs- und Prozessleittechnik (Klasse 

27) handelt. Mit diesem ganzheitlichen Ansatz 


1-2 / 2014 

41

HAUPTBEITRAG 

bietet eClass allen beteiligten Funktionen die Hilfsmittel 

für einen effizienten, gewerkeübergreifenden 

Workflow [5]. 

4. GEGENWÄRTIGE ANWENDUNGEN 

Den optimalen Nutzen generieren alle am Workflow beteiligten 

Partner, wenn die Technologie mit maschinenlesbaren 

Merkmalleisten möglichst flächendeckend 

angewendet wird. Der Betreiber und sein Planer können 

dann Partner unter vielen Herstellern und Lieferanten 

und unter unterschiedlichen Gewerken auswählen und 

in ihren jeweiligen automatisierten Workflow einbinden. 

Der Hersteller kann seine Geschäftsprozesse mit seinen 

Kunden automatisieren und optimieren. Dabei bedient 

er nur eine einzige Schnittstelle für den Austausch der 

Engineeringdaten. 

Wacker Chemie und Evonik hatten die Entwicklung 

der Merkmalleisten für die Geräte der Prozessautomatisierung 

aktiv vorangetrieben und sie auch angewendet. 

Andere, darunter Bayer Technology Services, hatten 

Piloterprobungen durchgeführt. Im großen Rahmen 

hat die BASF in Kooperation mit Rösberg die Nutzung 

der Merkmalleisten eingeführt, dessen CAE-System 

Prodok eine Prolist-NE-100-Schnittstelle besitzt. Ausgewählte 

Hersteller waren und sind in den Workflow 

eingebunden. 

Was aber sind die Ursachen, dass trotzdem von 

einem flächendeckenden Einsatz nicht die Rede sein 

kann? Es ist zum einen ein Henne-Ei-Problem: Die 

Planer und Betreiber fordern, dass die gängigen CAE- 

Systemhäuser in Vorleistung gehen und eine passende 

Schnittstelle in ihren Systemen bereitstellen. Die 

Systemhäuser wollen ihre dazu notwendigen Entwicklungsarbeiten 

absichern und warten auf konkrete 

Auftragsprognosen. Bei den Beziehungen zwischen 

Betreibern und Herstellern sieht es ähnlich aus. So 

scheinen sich die Partner im Kreis zu drehen und erreichen 

nicht das Stadium der Anwendung. Zum anderen 

müssen die nach den bisherigen Gegebenheiten 

optimierten Arbeitsabläufe zumindest punktuell verändert 

werden, teilweise muss die Bedienung neuer 

Software verinnerlicht werden. Dazu bedarf es einiger 

Investitionen und vor allem auch Arbeitszeit, um die 

neue Technologie einzuführen. Das geht nur Topdown! 

Geld muss bereitgestellt werden und die Mitarbeiter 

müssen einen angemessenen Aufwand zur 

Einführung leisten dürfen. Meist wird ferner ein gewisses 

Risiko gesehen, dass die Lernphase die Abwicklung 

der laufenden Projekte behindert. Professor 

Ahrens, der ehemalige Geschäftsführer des Prolist- 

Vereins hat einmal die Analogie zur Einführung der 

CAD-Systeme gezogen: „Ich kann kein CAD-System 

einführen, da ich schnellstens mein laufendes Projekt 

am Reißbrett fertig stellen muss.“ Das Reißbrett ist 

heute nicht mehr vorstellbar, letztendlich setzen sich 

vorteilhafte Technologien durch. 

5. VEREINFACHTER EINSTIEG 

Die Einstiegshürden zur Nutzung der Merkmalleistentechnologie 

sind deutlich niedriger, wenn nicht in 

einem Schlag über alle Lebenszyklen der Anlage und 

alle Partner hinweg der Workflow verändert wird. Die 

Abdeckung konkreter, singulärer Anwendungsfälle 

bringt zwar zunächst weniger Effizienzgewinn, aber 

dieser lässt sich schneller und einfacher realisieren. Es 

sind weniger Veränderungen in den Arbeitsabläufen 

notwendig, und am Anfang sind weniger Partner involviert. 

Wichtig ist eine migrierende Einführung mit verringertem 

Zeitaufwand. 

5.1 Instandhaltungsszenario 

Ein solcher Hotspot ist das Ersatzteilmanagement und 

in weiterer Sicht die Instandhaltung. Im Prinzip sind 

die Vorgänge oben in der Beschreibung der Lebenszyklusphasen 

Instandhaltung (Abschnitt 2.5) und 

Erweiterungsplanung (2.6) enthalten, sie sollen nun 

vertieft werden: Angenommen, ein externer Dienstleister 

kann den Auftrag für eine existierende Anlage 

bekommen. Für sein Angebot braucht er detaillierte 

Kenntnis über die Anlage und ihre Einrichtungen, je 

profunder desto exakter wird sein Angebot ausfallen 

und desto geringer ist das Risiko, das er mit der Übernahme 

der fremden Anlage eingeht. Der Business 

Case rechnet sich nur, wenn er mit geringeren Kosten 

als der Betreiber arbeitet und noch ausreichend Gewinn 

erzielt. Das bedeutet, seine Instandhaltungsdienstleistung 

muss weitgehend automatisiert und 

rechnergestützt durchgeführt werden. Wahrscheinlich 

kann der Betreiber die Daten der Anlage im Planungszustand 

bereitstellen, aber wurde sie auch so in 

Betrieb genommen? Welche Veränderungen wurden 

im Laufe der Zeit vorgenommen und sind diese nachvollziehbar 

dokumentiert worden? Natürlich hat der 

Betreiber alles in seinen Ordnern abgelegt, aber ist die 

Information zentral festgehalten, einfach zu finden 

und gab es wirklich keine Zettelwirtschaft während 

der Inbetriebnahme? 

Wenn die Anlage entsprechend dem Prolist-Workflow 

errichtet und betrieben worden wäre, läge die Information 

über alle Prozessautomatisierungsgeräte elektronisch, 

tagesaktuell und wohlgeordnet im Instandhaltungssystem 

des Betreibers. Bei dem beschriebenen 

Szenario mit einem externen Instandhalter wird die 

Aufgabenstellung besonders deutlich. Vergleichbares 

gilt für die interne Instandhaltung. Auch sie muss effizient 

arbeiten, die Mitarbeitzahl ist beschränkt. Trotzdem 

müssen zunehmend mehr Aufgaben erledigt werden. 

Es besteht kein prinzipieller Unterschied zwischen 

Neu- und Altanlagen. In beiden Fällen erhält die Instandhaltung 

nach der Inbetriebnahme die Anlagendokumentation 

vom Planer, allerdings wächst im Laufe 

der Zeit die Zahl der Änderungen, auf deren Protokol- 

42 


1-2 / 2014

lierung zugegriffen werden muss. Die Frage ist also, wie 

einfach sich der reale Stand der Prozessautomatisierungskomponenten 

in einer existierenden Anlage erhalten 

lässt. 

5.2 Migration mittels Ersatzgerätedaten 

Der einfachste Einstieg scheint zu sein, dass der Anwender 

von den Lieferanten die Daten der Ersatzgeräte 

(wie geliefert) in maschinenlesbarer Form anfordert, 

zur Verfügung gestellt bekommt und in sein Instandhaltungssystem 

einliest. So würde im Laufe der Zeit 

ein Archiv mit den maschinenlesbaren Gerätedaten 

entstehen, aufwandsarm und mit minimalen Kosten. 

Realistisch ist dieser einfache Ansatz aber nicht. Denn 

bei den üblicherweise niedrigen Ausfallraten der 

Komponenten, würde es rein statistisch Jahrzehnte 

dauern, bis das Archiv komplett wäre. Bei 10 000 Geräten 

in der Anlage und 2% zu ersetzenden Geräten 

pro Jahr, wären es 50 Jahre. Hinzu kommt, dass manche 

Gerätetypen weniger häufig als der Durchschnitt 

ausfallen. Für diese würde die automatische Archivierung 

entsprechend länger dauern. Der Ansatz, nur 

die Gerätetypen und nicht die einzelnen Geräte elektronisch 

zu archivieren, führt nicht zum Ziel, da für 

ein 100%-Ersatzgerät auch die tatsächliche Konfiguration 

und die eingestellten Parameter des Geräts bekannt 

sein müssen. Die Konsequenz ist, dass dieser 

einfache Einstieg nur in Kleinanlagen und für Anlagenteile 

funktioniert. 

5.3 Migration durch Inventur 

Der reale Bestand der Prozessautomatisierungsgeräte 

muss also festgestellt werden. Als Basis einer solchen 

Inventur dient die vorhandene Anlagendokumentation, 

wahrscheinlich muss die tatsächliche Konfiguration der 

Geräte aber vor Ort geprüft werden. Dazu bedarf es qualifizierter 

Mitarbeiter, denn es genügt nicht, nur die Typenschilder 

der Geräte abzulesen – so sie denn im rauen 

Betrieb noch lesbar sind. Die Konfiguration steht meist 

nicht auf dem Typenschild. Diese Vorgehensweise ist 

aufwändig, führt aber in angemessen kurzer Zeit zum 

Ziel, der Nutzen bei der Ersatzteilbeschaffung stellt sich 

relativ schnell ein. Im Bedarfsfall steht damit ein guter 

Nachweis über die eingebauten Geräte für Aufsichtbehörden 

zur Verfügung. 

5.4 Inventur mit externem Support 

Doch es gibt Unterstützung. Die Hersteller, zum Beispiel 

von Sensoren und Ventilen, haben in ihren Vertriebsund 

Produktionsdatenbanken dokumentiert, welche 

Geräte wie konfiguriert geliefert wurden und das nicht 

nur für die Neuanlage, sondern auch für die Ersatzgerätelieferungen. 

Sie können diese Daten maschinenlesbar 

bereitstellen. Trotzdem muss auch hier eine Überprüfung 

der Istkonfiguration stattfinden. Es gibt Hersteller, 

die sich bereit erklären, auch die Daten von Fremdgeräten 

zu liefern. Es ist zu erwarten, dass die Bereitstellung 

der Basisdaten und die Erfassung der Istkonfiguration 

verstärkt als Dienstleistung am Markt geordert werden 

können, wobei Kosten von etwa sieben Euro pro Messstelle 

anzusetzen sind. 

5.5 Schnittstellen und Tools 

Für das Instandhaltungssystem muss eine passende 

Schnittstelle, wie zum Beispiel die Prolist-NE- 

100-Schnittstelle, beschafft werden. Werkzeuge, wie 

Prospec, sind am Markt, Schnittstellen für spezielle 

Systeme werden von Softwarehäusern geliefert. Der 

eClass e.V. hilft hier weiter. Es ist auch denkbar, dass der 

Instandhalter in einer ersten Phase die maschinenlesbaren 

Daten nur sammelt und archiviert. Dann genügt 

beispielsweise das Werkzeug Proview, das kostenlos 

verfügbar ist, zum Lesen der Daten. 

5.6 Früher Einstieg 

Ideal ist natürlich, wenn die elektronische Archivierung 

bereits bei der Inbetriebnahme der Neuanlage 

beginnt. Bei der Erfassung existierender Bestände sollte 

Pragmatismus herrschen. Die 80-20-Regel hilft oft sehr. 

Es lässt sich damit leben, die Daten von Komponenten, 

die nur sehr selten getauscht werden müssen, für eine 

gewisse Zeit nicht maschinenlesbar in der Datenbank 

zu haben. Hier ist es möglich, sich den seltenen Aufwand 

zu leisten, die Konfiguration vor Ort festzustellen. 

Die Beschränkung auf ein konkretes Szenario im 

Lebenszyklus einer Anlage, wie die Instandhaltung 

und Ersatzteilbeschaffung, ermöglicht eine migrierende 

Einführung der Nutzung der Merkmalleisten mit 

überschaubarem Aufwand und schneller Generierung 

der Vorteile. Die Arbeitsabläufe sind übersichtlicher. 

Man beschränkt sich zunächst auf eine einzige Anlage 

mit einer überschaubaren Anzahl von Gerätetypen von 

nur wenigen Herstellern. Wahrscheinlich sind nur zwei 

Gewerke im Spiel: Die Instandhaltung und der Gerätehersteller. 

Die internen Arbeitsprozesse können in Stufen 

automatisiert werden. 

Ob der Hersteller die XML-Datenblätter händisch aus 

seiner Produktdatenbank erzeugt oder vertriebsintern 

gleich einen automatisierten Workflow aufsetzt, ist seine 

Entscheidung. Für den Instandhalter ist nur wichtig, 

dass er die Daten in der geeigneten Form bereitgestellt 

bekommt oder sie von den Web-Seiten der Hersteller 

– auch das ist bereits üblich – herunterladen kann. Entsprechend 

ist es dem Instandhalter überlassen, ob er 

die elektronischen Daten nur zunächst archiviert oder 

in einen komplett automatisierten Workflow integriert. 


1-2 / 2014 

43

HAUPTBEITRAG 

Zeit, Aufwand und Nutzen sind hier abzuwägen. Sukzessive 

sollten dann die Datensätze auch den anderen 

am Lebenszyklus der Anlage beteiligten Funktionen 

zur Verfügung gestellt werden. Mit den elektronischen 

Daten im Instandhaltungssystem kann der Betreiber 

mit wenig Aufwand einen internen Katalog mit Stammdaten 

der Geräte generieren, die er üblicherweise bevorzugt 

einsetzt. 

Solche Anwendungen sind Gegenwart. Ein Betreiber 

hat in den Ausschreibungen für neue Großanlagen in 

Deutschland und im Ausland verankert, dass die Lieferanten 

der Prozessautomatisierungsgeräte maschinenlesbare 

Datenblätter gemäß Prolist NE 100 beistellen 

müssen. So kann er die Merkmalleistentechnologie 

reibungsarm und migrierend einführen. Mit den konkreten 

Aufträgen für Geräte lohnt sich andererseits der 

initiale Aufwand für die Hersteller. 

6. PLANT ASSET MANAGEMENT 

Es ist einleuchtend, dass ein Plant Asset Management 

(PAM) strukturierte Beschreibungen der Prozessautomatisierungsgeräte 

voraussetzt. Im Sinne des ganzheitlichen 

Ansatzes wurde deshalb auch das PAM-Spezifikationsblatt 

des Namur-AK 4.13 und des GMA-FA 6.23 

als PAM-Merkmalleiste in die Prolist NE 100 Version 

3.2.1 integriert. 

7. GERÄTEKONFIGURATION ÜBER FDI 

Die Konfiguration der Geräte wurde bereits mehrfach 

erwähnt. Der Planer einer neuen Anlage spezifiziert 

die einzusetzenden Geräte in allen Details. Bei intelligenten 

Geräten legt er an seinem CAE-System auch 

deren Konfiguration und die Daten der Parameter fest. 

Der Hersteller muss sie kennen, wenn er die Geräte 

konfiguriert liefern soll. Andererseits braucht der Inbetriebnehmer 

den Auslieferungszustand, wenn es 

seine Aufgabe ist, die endgültigen Einstellungen vorzunehmen. 

So oder so sind bei der Inbetriebnahme 

Parameteränderungen zu erwarten, die in die Dokumentation 

der Planung zurückfließen müssen. Die 

Einstellungen werden mit entsprechenden Tools vorgenommen, 

zum Beispiel vom Leitsystem aus oder mit 

Konfigurationstools bis hin zum Handheld-Terminal. 

Fehler bei dieser händischen Übertragung der Einstellungen 

aus der Spezifikation sind nicht zu vermeiden. 

Durch die notwendige Fehlersuche gestaltet sich dann 

die Inbetriebnahme entsprechend aufwändig. Es wäre 

sehr viel einfacher und sicherer, wenn die Orginalspezifikationsdaten 

aus dem CAE-System direkt zur 

Konfiguration der Geräte herangezogen werden 

könnten. Aus diesem Grund haben die Nutzerorganisationen 

die gängigen, schreibbaren Parameter für 

Hart, Foundation Fieldbus und Profibus in die Merkmalleisten 

für Prozessautomatisierungsgeräte mit digitaler 

Kommunikation eingebracht. Sie liegen maschinenlesbar 

im XML-Format vor. Andererseits wird 

mit Field Device Integration (FDI) eine einheitliche 

Schnittstelle für die Integration der Geräte ins Leitsystem 

zur Verfügung stehen, siehe Bild 4, [6]. Zwar sind 

weder die entsprechenden Prolist-Merkmalleisten 

noch die FDI-Spezifikation final veröffentlicht, denoch 

konnte auf der PI-Konferenz der Profibus-Nutzerorganisation 

bereits im März 2013 gezeigt werden, 

dass die Geräte mittels der Prolist-XML-Daten, wie sie 

aus einem CAE-System kommen, in eine FDI-Schnittstelle 

des Gerätes eingelesen werden können, wodurch 

automatisch dessen Konfiguration geändert wird. In 

einer Demonstrationsanordnung wurden die physikalischen 

Einheiten des Ausgangssignals eines Profibus- 

PA-Temperaturmessumformers mittels der Prolist- 

Merkmalleisten über FDI von Celsius auf Kelvin und 

zurück umkonfiguriert. 

8. INDUSTRIE 4.0 

Maschine-Maschine-Kommunikation in Verbindung 

mit Mensch-Maschine-Kommunikation ist eine der 

Voraussetzungen für das Industrie-4.0-Szenario. Der 

Verein Deutscher Ingenieure (VDI) schreibt in der Einführung 

zum VDI-Kongress Industrie 4.0 am 4. bis 5. 

Februar 2014 in Düsseldorf [7]: „Industrie 4.0 bedeutet 

systematische Erhöhung der Flexibilität von Produkten 

und Produktionsprozessen durch Vernetzung, dezentrale 

Steuerungsmechanismen sowie intelligente Datenaufnahme 

und Integration. Damit geht Industrie 4.0 

über das Internet der Dinge und Dienste hinaus und 

bezieht sich auf alle Ebenen vom Shopfloor über Organisation 

und Planung bis zur Schaffung von Standards. 

Der Produktions- und Wissensarbeiter steht dabei im 

Zentrum der Vernetzung zu den Dingen und Diensten 

über ihren gesamten Lebenszyklus und dies in stetem 

Austausch mit Kunden, Lieferanten und dem Markt.“ 

Die intelligente Datenaufnahme und Integration sind 

im Bereich der Prolist-Anwendungen verwirklicht. 

Alle Ebenen im Lebenszyklus einer Anlage werden 

abgedeckt. Standards wurden geschaffen. Der Mensch 

„steht dabei im Zentrum der Vernetzung zu den Dingen 

und Diensten über ihren gesamten Lebenszyklus und 

dies in stetem Austausch mit Kunden, Lieferanten und 

dem Markt“ [7]. Für den Workflow aller Beteiligten um 

die Prozessautomatisierungsgeräte sind die Voraussetzungen 

vorhanden. 

9. INTEGRIERTES ENGINEERING 

Auf der Namur-Haupsitzung 2013 riss Tauchnitz ein 

Konzept für Schnittstellen für das integrierte Engineering 

an [11]. Die skizzierten Lösungsansätze basieren auf 

einem XML-Datenaustausch und wollen vorhandene 

Strukturierungen nutzen. In seinem kooperativen Stan- 

44 


1-2 / 2014

BILD 4: Automatisierte Geräteintegration mittels 

Prolist-Merkmalleisten über FDI 

BILD 5: Internationale Normung der Merkmalleisten 

dardisierungsansatz geht er von der Beteiligung der Anlagenbetreiber, 

Hersteller von Automatisierungs- und 

Engineering-Systemen, Systemintegratoren/Engineering 

Contractors und aller Beteiligten bei Industrie 4.0 

aus. Konsequenterweise sieht Tauchnitz den Prolist- 

Ansatz als einen denkbaren Ansatz: „NE 100 ‚Nutzung 

von Merkmalleisten im PLT-Engineering-Workflow‘ beschreibt 

Merkmalleisten für PLT-Equipment (IEC 61987- 

10). Prolist stellt Werkzeuge zur Anwendung bereit.“ und 

„(DIN) PAS 1040 legt Merkmalleisten für Geräte der Verfahrenstechnik 

fest.“ Prolist hat Merkmalleisten für 

Druckbehälter (K-36030101), Rohrbündelwärmeaustauscher 

(K-36040101) und Kreiselpumpen (K-36410190) aus 

der (DIN) PAS 1040-Normenreihe Sachmerkmal-Leiste 

für Maschinen, Apparate und Rohrleitungen in der chemischen 

Industrie in die Prolist NE 100-Datenbank und 

die Prolist-Werkzeuge eingeführt, weitere können bei 

Bedarf folgen. 

10. INTERNATIONALE NORMUNG 

Auf längere Sicht wird sich nur dann ein Nutzen einstellen, 

wenn die Merkmalleisten flächendeckend angewendet 

werden. Darum ist es ein erklärtes Ziel des 

eClass e.V., die internationale Normung, vor allem im 

Rahmen der IEC 61987, weiter voranzubringen [8, 9]. Den 

aktuellen Stand der Arbeiten gibt Bild 5 wieder. 

11. ECLASS-MERKMALLEISTEN 

2011 wurden mit der Harmonisierung die Prolist-Merkmalleisten 

auch in die eClass-Version 7.0 überführt, 

um zusammen mit dem bewährten Klassifizierungssystem 

einen ganzheitlichen Ansatz zur Verfügung 

stellen zu können [10]. Inzwischen hat der eClass e.V. 

sämtliche Aktivitäten des Prolist International e.V. 

übernommen, wo sie in den einzelnen Fachgruppen 

weitergeführt werden. Die Aktivitäten werden von der 

Cross Expert Group (CEG) Prozessleittechnik/Prolistkoordiniert. 

Der Prolist International e.V. hat seine 

Auflösung beschlossen. eClass garantiert als wesentlich 

größerer Verein die Nachhaltigkeit und stellt eine 

zukunftsorientierte Infrastruktur für die weiteren Arbeiten 

zur Verfügung. eClass ist ein branchenübergreifender 

Produktdatenstandard für die Klassifizierung 

und eindeutige Beschreibung von Produkten und 

Dienstleistungen. Über die klassischen Anwendungen 

in Beschaffung, Controlling und Vertrieb hinaus zeigt 

eClass seine besondere Stärke im Einsatz für das unternehmensübergreifende 

Prozessdatenmanagement 

und im Engineering. 

eClass deckt mit 39 000 Produktklassen und 16 000 

Merkmalen einen Großteil der gehandelten Waren und 

Dienstleistungen ab. Viele Branchenstandards (zum 

Beispiel aus Elektroindustrie, Medizintechnik, Bauwesen, 

Papierwaren/Bürotechnik) suchen die Interoperabilität, 

um die Potenziale eines branchenübergreifenden 

Standards umzusetzen. Praktisch jeder Klasse ist eine 

Merkmalleistenreihe zugeordnet. Diese Application 

Class Basic listet unstrukturiert Merkmalleisten, wie 

Hersteller-Name, Art der Batterie, Explosionsschutz 

oder Produkt überprüft nach ROHS auf. Für den Engineering-Workflow 

ist eine solche Liste nicht ausreichend. 

Deshalb gibt es zusätzlich die Merkmalleisten 

vom Typ Application Class Advanced, die auch für die 

Prolist-Anwendungen genutzt werden. Hier sind die 


1-2 / 2014 

45

HAUPTBEITRAG 

Merkmalleisten strukturiert in Blöcken mit Aspekten, 

Kardinalitäten und Polymorphismen angeordnet. Die 

Weiterentwicklung der Merkmalleisten für Prozessautomatisierungsgeräte 

findet auf der eClass-Schiene statt. 

Die aktuelle Prolist NE 100 in der Version 3.2 bleibt 

eingefroren bei eClass verfügbar. Sie kann weiter genutzt 

werden, auch neue Anwendungen sind möglich. 

Sollte dem Anwender deren Funktionsumfang zu einem 

späteren Zeitpunkt nicht mehr ausreichen, so ist eine 

automatisierte Datenmigration auf die eClass-Version 

9.0 und von dort aus weiter zu höheren Versionen möglich. 

Dazu wurde ein passendes Werkzeug entwickelt, 

mit dem derzeit die Inhalte von Prolist NE 100 v3.2 migriert 

werden. Deren Inhalt wird ab November 2014 in 

der eClass-Version 9.0 voll nutzbar zur Verfügung stehen. 

Parallel dazu wird aus eClass heraus die internationale 

Normung der Merkmalleisten fortgeführt. 

FAZIT 

Das Merkmalleistenlexikon für Geräte für die Prozessautomatisierung 

bringt Effizienz, Qualität und Nutzen. 

Doch ohne gesteigertes Auftragsvolumen aus dem Bereich 

der Anwender scheuen die meisten Systemhäuser 

die Implementierung der Schnittstelle. Betreiber und 

Hersteller empfinden den personellen Aufwand für die 

Einführung der Veränderungen in den Workflows im 

Alltagsgeschäft als störend. Zum Einstieg scheinen 

punktuell konzentrierte Anwendungen, wie die Instandhaltung, 

besser geeignet. Überschaubarer Anfangsaufwand 

und beherrschbare Zeitfaktoren bringen 

schnellen Nutzen. Für Industrie 4.0 sind die Merkmalleisten 

notwendige, verfügbare Voraussetzungen. 

Mit der Übertragung der Aktivitäten zu eClass wurde 

das Klassifizierungssystem eingebunden. Bestehende 

Prolist-Anwendungen können automatisiert in eClass 

9.0 migriert werden. So wurde die nachhaltige Weiterentwicklung 

der Merkmalleisten in eClass und die Normung 

gesichert. Ein integriertes Engineering wird die 

Anwendung fördern. 

AUTOR 

Dipl.-Ing. JÜRGEN GEORGE 

(geb. 1950) ist seit 1989 

Mitarbeiter bei Firma 

Pepperl+Fuchs in Mannheim. 

2010 bis 2013 war 

er Geschäftsführer des 

Prolist International e.V.. 

Seit 2012 leitet er die 

Cross Expert Group 

Prozessleittechnik / Prolist des eClass e.V.. 

Pepperl+Fuchs GmbH, 

Lilienthalstr. 200, D-68307 Mannheim, 

Tel. +49 (0) 621 776 15 42, 

E-Mail: jgeorge@de.pepperl-fuchs.com 


07.11.2013 


REFERENZEN 

[1] Prolist: PROLIST INTERNATIONAL e.V. (in Liquidation). 

http://www.prolist.org 

[2] eClass e.V.: PROLIST. http://wiki.eclass.eu/wiki/PROLIST 

[3] NE 100: Nutzung von Merkmalleisten im PLT-Engineering- 

Workflow. Namur, 2010. http://www.namur.de 

[4] IEC 61987-10: Industrial-process measurement and control 

- Data structures and elements in process equipment 

catalogues - Part 10: List of Properties (LOPs) for Industrial- 

Process Measurement and Control for Electronic Data 

Exchange – Fundamentals. IEC, 2009 http://www.iec.ch 

[5] eClass e.V.: eClass – Classification and Product 

Description. http://www.eclass.de 

[6] George, J., Großmann, D., Pelz, M.: Prolist und FDI. In: 

Tagungsband Automation 2012, S. 215-218. VDI, 2012 

[7] VDI Wissensforum: Industrie 4.0 2014. 

http://www.vdi-wissensforum.de/de/nc/angebot/ 

detailseite/event/02TA621014 

[8] IEC 61360-1: Standard data elements types with 

associated classification scheme for electric 

items - Part 1: Definitions - Principles and methods. 

IEC, 2009. http://www.iec.ch 

[9] IEC 61987-11: Industrial-process measurement 

and control - Data structures and elements in process 

equipment catalogues - Part 11: List of Properties 

(LOP) of measuring equipment for electronic data 

exchange - Generic structures. IEC, 2012. 

http://www.iec.ch 

[10] Ahrens, W.: Der Branchenstandard Prolist und die 

Harmonisierung mit eCl@ss. In: Tagungsband Automation 

2010, S. 149-154. VDI, 2010. 

[11] Tauchnitz, Th.: Schnittstellen für das integrierte 

Engineering. Wege zu einer schnellen Realisierung. 

atp edition – Automatisierungstechnische Praxis 56(1-2), 

S. 30-36, 2014 

46 


1-2 / 2014

Process Control 

Systems Engineering 

Process Control Systems (PCS) are distributed control systems (DCS) that are specialized 

to meet specific requirements of the process industries. The text book 

focuses on PCS engineering basics that are common to different domains of the 

process industries. It relates to an experimental research plant which serves for 

the exploration of the interaction between process modularization and process 

automation methods. This permits to capture features of highly specialized and integrated 

mono-product plants as well as application areas which are dominated by 

locally standardized general-purpose apparatus and multi-product schemes. While 

the text book’s theory is applicable for all PCS of different suppliers, the examples 

refer to Siemens’ control system PCS 7. Focusing on a single PCS enables readers 

to use the book in basic lectures on PCS engineering as well as in computer lab 

courses, allowing students to gain hands-on experience. 

Editor: L. Urbas 

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PAPCSE2013

HAUPTBEITRAG 

FDI Usability Style Guide 

Digitale Feldgeräte – für Anwender gebrauchstauglich integriert 

Die Integration digitaler intelligenter Feldgeräte ist durch die Anwendung verschiedener 

Werkzeuge mit unterschiedlichen Bedienphilosophien geprägt. Trotz gewollter 

Vielfalt und Anpassungsmöglichkeiten der Softwareprodukte müssen die Benutzeroberflächen 

für die Feldgeräteintegration gebrauchstauglich sein. Dieser Beitrag 

stellt daher Kernelemente des FDI Usability Style Guide zur Diskussion, der unter 

Beteiligung der Autoren entwickelt wurde. Anhand eines Einflussfaktorenmodells 

für Benutzeroberflächen wird gezeigt, wie diese sich im Hinblick auf Gebrauchstauglichkeit 

optimieren lassen. 

SCHLAGWÖRTER Usability / Gebrauchstauglichkeit / Feldgeräteintegration / FDI / 

EDD / FDT 

FDI Usability Style Guide – 

Usable Integration of Field Devices for Commissioning and Operation 

The integration of digital intelligent field devices is affected by the usage of lots of 

different tools with different operation conceptions. Despite intended variety of 

modification capabilities of these software products, the usability of their user interfaces 

shall be ensured. This article presents the core elements of the FDI Usability 

Style Guide, which was developed in cooperation with the authors. The core 

elements are discussed on the basis of an improvement model for user interfaces that 

especially deals with usability. 

KEYWORDS usability / field device integration / FDI / EDD / FDT 

48 


1-2 / 2014

MARKUS STÖSS, Technische Universität Dresden 

FRANK FENGLER, ABB 

ACHIM LAUBENSTEIN, ABB 

LEON URBAS, Technische Universität Dresden 

Die Instrumentierung verfahrenstechnischer 

Anlagen ist durch eine Vielzahl an Feldgeräten 

geprägt. Diese realisieren primär die leittechnischen 

Grundfunktionen der Informationsgewinnung 

(Messen, Überwachen) und 

der Informationsausgabe (Stellen). Hinzu kommen gerätespezifische 

Funktionen der Informationsverarbeitung 

wie Prozess- und Gerätediagnose, Regelung und 

Kalibrierung. 

Die hohe gerätespezifische Funktionalität bedingt 

unterschiedliche gerätespezifische Parameter, die bei 

der Inbetriebnahme eingestellt und im laufenden Betrieb 

(beispielsweise beim Austausch oder einer Prozessmodifikation) 

gepflegt werden müssen. Hierfür 

bieten die Hersteller Bedienschnittstellen am Gerät und 

Softwarewerkzeuge an, die sich von Hersteller zu Hersteller 

trotz ähnlicher Automatisierungsaufgaben und 

-anforderungen bezüglich der Benutzeroberflächen und 

deren Verhalten deutlich unterscheiden [15]. Da die 

Anwender in der Prozessindustrie aufgrund der langen 

Laufzeiten und der kontinuierlichen Optimierung der 

Anlagen sowie der heterogenen Anforderungen an die 

Instrumentierung (Ex-Schutz, Sicherheit, Qualität) Geräteversionen 

unterschiedlicher Hersteller beherrschen 

müssen, sind herstellerübergreifende Inbetriebnahmewerkzeuge 

mit einheitlichen Anzeige- und Bedienoberflächen 

gefordert [16, 17]. 

Dafür haben sich in der Prozessindustrie zwei unterschiedliche 

Ansätze etabliert [20]: 

1 | Bei dem komponentenorientierten Softwareansatz 

Field Device Tool/Device Type Manager (FDT/ 

DTM) [18] stellen die Gerätehersteller Softwarekomponenten 

für Kommunikation und Bedienung 

zur Verfügung, die in einer FDT-Rahmenapplikation 

(zum Beispiel Fieldcare [1], Pactware [3]) installiert 

und ausgeführt werden. Der Zugriff auf die 

unterschiedlichen Geräte erfolgt dadurch zwar 

über eine einheitliche Rahmenapplikation, die 

hohe Gestaltungsfreiheit „erschwert [aber] in der 

Praxis die Wartung und Inbetriebnahme von Anlagen“ 

[19]. 

2 | Die Geräteintegration mit Hilfe der Electronic Device 

Description (EDD) erfolgt hingegen über die in 

IEC 61804 [23] genormte Beschreibungssprache 

EDDL, mit der Geräteparameter, -funktionen und 

Bedienoberflächen modelliert werden. Diese Gerätebeschreibung 

wird von EDD-Interpretern wie 

PDM [2] oder AMS [21] interpretiert – dadurch ist 

eine einheitliche Bedienphilosophie und Darstellung 

gewährleistet. Allerdings beklagen Gerätehersteller, 

dass sie für eine optimale Integration werkzeugspezifische 

Versionen der EDD pflegen müssen. 

Zudem sind die Möglichkeiten zur Gestaltung 

grafischer Schnittstellen mit EDD im Vergleich zu 

FDT/DTM deutlich eingeschränkt. 

Die Field Device Integration-Technologie (FDI) soll die 

Vorteile der FDT/DTM- und EDD-Technologien zu einer 

Lösung vereinen [24, 22]. In einem FDI Device Package 

werden dazu die EDDL-basierten Beschreibungen der 

Geräteparameter (Device Definition), der Logik zur Absicherung 

von einzuhaltenden Einschränkungen (Business 

Logic) und der Mensch-Maschine-Schnittstelle 

(User Interface Description) sowie weitere analog zu dem 

FDT/DTM-Konzept ausprogrammierte Mensch-Maschine-Schnittstellen 

(User Interface Plug-in) gebündelt, die 

in den Komponenten FDI Server und FDI Client interpretiert 

beziehungsweise ausgeführt werden (Bild 1). Die 

erreichte Vereinheitlichung und Integration der Technologien 

führt im Erfolgsfall dazu, dass ein Anlagenbetreiber 

nur noch ein, möglicherweise nahtlos in das 

Prozessleitsystem und die Engineering-Datenbanken 

integriertes, Inbetriebnahme- und Wartungswerkzeug 

einsetzen und beherrschen muss. 

Aufgrund der grundsätzlichen Unterschiede der beiden 

Basis-Technologien stehen die Gerätehersteller vor 

neuen Herausforderungen. Da mit FDI eine einheitliche 

Bedienphilosophie des FDI-Clients vorausgesetzt wird, 

fallen hersteller- oder gerätespezifische Abweichungen 

unangenehm auf. Es ist zu erwarten, dass sich die visuelle 

Anmutung von FDI-Anwendungen in der Leitwarte 

und mobilen FDI-Anwendungen zum Einsatz im Feld 

(beispielsweise [15]) deutlich unterscheiden werden. 


1-2 / 2014 

49

HAUPTBEITRAG 

Wie muss nun ein FDI Device Package gestaltet sein, 

das den Anwendern trotz aller Technologieunterschiede 

ein harmonisches Nutzungserleben erlaubt und 

sie dazu befähigt, die Inbetriebnahme und Wartungstätigkeiten 

effektiv und effizient durchzuführen? 

Die im Folgenden beschriebene Gestaltungsrichtlinie 

soll diese Frage beantworten. Dazu werden zunächst die 

vorhandenen Gestaltungsrichtlinien analysiert und die 

Herausforderungen für eine gemeinsame FDI-Gestaltungsrichtlinie 

vorgestellt. Danach wird auf die Grundlagen 

der Gebrauchstauglichkeit und auf die Optimierungspotenziale 

eingegangen. Schließlich wird dargestellt, 

wie diese Potenziale in der neuen Gestaltungsrichtlinie 

im Kontext von FDI gezielt umgesetzt werden. 

1. GESTALTUNGSRICHTLINIEN 

Eine Gestaltungsrichtlinie (style guide) beschreibt Regeln 

und gibt Hinweise, wie statische und interaktive 

Elemente einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) 

zu gestalten sind. Diese Regeln und Hinweise sollen ein 

einheitliches Erscheinungsbild und ein konsistentes 

Interaktionsverhalten gewährleisten und sind grundlegende 

Voraussetzungen für nutzerfreundliche Software. 

Da sie sich aber je nach Einsatzbereich unterscheiden, 

ist die Ableitung einer Gestaltungsrichtlinie bei der Entwicklung 

gebrauchstauglicher MMS ein wesentlicher 

Prozessschritt [11]. 

Für viele Systeme stehen Gestaltungsrichtlinien zur 

Verfügung [5, 6]. Ziele dieser Gestaltungsrichtlinien 

sind beispielsweise eine hohe Qualität und Konsistenz 

für alle Anwendungen [5]. Auch für die beiden Schlüsseltechnologien 

zur Gestaltung von Benutzeroberflächen 

für Feldgeräte gibt es Gestaltungsrichtlinien, die 

in IEC 61804-4 veröffentlichte EDD-Guideline [7] und 

den in IEC 6253-61 veröffentlichten DTM Style Guide 

(weiterentwickelt in [8]). Die EDD-Guideline nennt keine 

Entwurfsprinzipien aus Nutzersicht, sie stellt eine 

technische Einführung in die EDDL-Programmierung 

dar. Im Gegensatz dazu konzentriert sich der DTM Style 

Guide auf die Benennung von domänenspezifischen 

Gestaltungsanforderungen und verzichtet nahezu vollständig 

auf technische Details von FDT/DTM; es wird 

also nicht ausgeführt, wie die Gestaltungsanforderung 

umgesetzt werden sollen. 

Zur Evaluation der Verwendung der beiden Gestaltungsrichtlinien 

führten die Autoren Ende 2012 eine 

Umfrage bei den Geräteentwicklern führender Hersteller 

von Automatisierungstechnik durch. Im Ergebnis 

schrieben die Befragten (n=6) dem DTM Style Guide zu, 

die Gebrauchstauglichkeit der Oberflächen mehr zu 

erhöhen als die EDD-Guideline. Trotz der Einschätzung, 

dass beide Gestaltungsrichtlinien verständlich, 

überwiegend hilfreich und für die tägliche Arbeit geeignet 

sind, setzen alle Befragten zusätzlich firmeninterne 

Gestaltungsrichtlinien ein. Dabei stellt die Hälfte 

der Befragten Inkonsistenzen zwischen den internen 

und den öffentlichen Gestaltungsrichtlinien fest. 

Da die ausschließliche Verwendung des DTM Style 

Guides beziehungsweise des EDD–Guideline zur Erstellung 

gebrauchstauglicher Benutzeroberflächen 

nicht ausreicht, hat die FDI Cooperation unter Beteiligung 

der Autoren eine neue Gestaltungsrichtlinie entwickelt, 

den FDI Usability Style Guide. Er greift vorhandene 

Konzepte der Style Guides auf und konkretisiert 

sie im Kontext von FDI. Leitsystemhersteller, Gerätehersteller, 

Integratoren und Anwender (Namur) 

haben dabei ihre Anforderungen und Erfahrungen einfließen 

lassen. 

Um das Gestaltungsprinzip der Erwartungskonformität 

umzusetzen, werden existierende Elemente und 

Konzepte der EDD- und FDT-Gestaltungsrichtlinien 

wiederverwendet und den Entwicklern durch Empfehlungen 

beschrieben, wie sie diese in der FDI-Technologie 

implementieren können. So finden FDI-Nutzer bekannte 

Strukturen, bekanntes Verhalten und bekannte 

Darstellungen aus EDD- und FDT-Applikationen in 

einem FDI Host (siehe Bild 1) wieder. Gelerntes wird 

somit auch auf die FDI-Technologie anwendbar. 

2. HERAUSFORDERUNGEN 

Eine Herausforderung für die Entwicklung des FDI 

Usability Style Guides war es, Technologieunterschiede 

zwischen den in EDD beschriebenen User 

Interface Descriptions (UID) und den mit Windows 

Presentation Foundation (WPF) programmierten User 

Interface Plug-ins (UIP) durch Empfehlungen an den 

Entwickler für den Benutzer weitgehend unsichtbar 

zu machen. Ziel sind FDI Device Packages, die in 

einem FDI Host zu einem einheitlichen Nutzererleben 

führen, unabhängig von der jeweils eingesetzten Implementierungstechnologie 

[26]. 

Eine weitere Herausforderung war die herstellerübergreifende 

Kompatibilität von Benutzeroberflächen. 

Dazu nimmt der FDI Usability Style Guide gezielt Einfluss 

auf alle wesentlichen Gesichtspunkte, die die 

Gebrauchstauglichkeit verbessern. 

3. GEBRAUCHSTAUGLICHKEIT 

EN ISO 9241-11 [9] definiert Komponenten der Gebrauchstauglichkeit 

(usability). Als wesentliche Maße 

der Gebrauchstauglichkeit werden Effektivität, Effizienz 

und Zufriedenstellung der Nutzer verstanden. Eine anschauliche 

Darstellung des Sachverhalts gibt Bild 2. 

Weiterhin werden die folgenden Grundsätze der Dialoggestaltung 

der EN ISO 9241-10 [10] als Leitlinien 

für die Oberflächengestaltung definiert: 

Aufgabenangemessenheit 

Selbstbeschreibungsfähigkeit 

Steuerbarkeit 

Erwartungskonformität 

Fehlertoleranz 

50 


1-2 / 2014

BILD 1: FDI Reference Host 

BILD 2: Anwendungsrahmen der 

Gebrauchstauglichkeit [9] 

BILD 3: Style-Guide-Entwicklung [11] 

Individualisierbarkeit 

Lernförderlichkeit 

Es ist leicht nachzuvollziehen, dass diese Grundsätze 

der Dialoggestaltung auch Grundsätze für die Feldgeräteintegration 

mit der FDI-Technologie sind. Die Grundannahme 

basiert darauf, dass die intelligenten Feldgeräte 

über Dialoge auf Desktop-Bildschirmen und mobilen 

Geräten in Betrieb genommen beziehungsweise parametriert, 

gewartet und Diagnosen erstellt werden. 

4. STYLE-GUIDE-ENTWICKLUNG 

Mayhew definiert einen Prozess zur Entwicklung von 

Style Guides [11]. Das FDI Usability Style Guide Team 

hat das beschriebene Verfahren aufgegriffen. In vereinfachter 

Form (keine Darstellung von Iterationen) 

wurde der Style Guide basierend auf einer Anforderungsanalyse 

entwickelt. Sie ist in Bild 3 schematisch 

dargestellt. 

Während der Entwicklung wurden Benutzerprofile, 

Aufgaben beziehungsweise Möglichkeiten und Randbedingungen 

der Plattform (FDI Reference Host) sowie 

generelle Design-Prinzipien analysiert. Als generelle 

Prinzipien wurden stellvertretend – wie schon im FDT/ 

DTM Style Guide – die zehn Usability-Heuristiken von 

Nielson [25] herangezogen und für den Anwendungsfall 

weiter konkretisiert. 

5. OPTIMIERUNGSMODELL FÜR BENUTZEROBERFLÄCHEN 

Baxley [12] beschreibt und gewichtet Einflussfaktoren, 

die sich auf die Gebrauchstauglichkeit von Benutzeroberflächen 

auswirken. Nutzer wissen oft nicht, warum 

sie eine hohe oder niedrige Gebrauchstauglichkeit 

der Benutzeroberflächen wahrnehmen. Auch für 

den Entwickler ist die Optimierung der Gebrauchstauglichkeit 

eine nicht zu unterschätzende Herausforderung. 

Um diesen Optimierungsprozess zu vereinfachen 

und die größten Hebel zur Verbesserung der 

Gebrauchstauglichkeit zu identifizieren, hat Baxley 

ein Modell entwickelt. 

Dieses Modell (siehe Bild 4) teilt die Bestandteile 

einer Benutzeroberfläche beziehungsweise die Interaktion 

mit dieser in verschiedene Kategorien ein. Es 

konkretisiert in einer ersten Ebene die wesentlichen 


1-2 / 2014 

51

HAUPTBEITRAG 

BILD 4: Einflussfaktoren auf die Gebrauchstauglichkeit 

(in Anlehnung an [12,S. 5]) 

BILD 5: Hierarchisch aufgebaute Parametergruppen 

am Beispiel eines Hart-Gerätes 

drei Aspekte, die zur Erstellung gebrauchstauglicher 

Nutzeroberflächen zu beachten sind. Absteigend geordnet 

nach dem Einfluss auf die Gebrauchstauglichkeit 

sind dies (1) Struktur, (2) Verhalten und (3) Darstellung. 

Diese werden detaillierter aufgeschlüsselt. Erkennbar 

sind neun Einzelaspekte von denen im Folgenden das 

konzeptuelle Modell, der Aufgabenfluss und die Informationsarchitektur 

diskutiert werden. 

6. BERÜCKSICHTIGUNG DES MODELLS IM STYLE GUIDE 

6.1 Konzeptuelles Modell 

Im konzeptuellen Modell (Struktur) wird die Beziehung 

der Benutzerschnittstelle mit der Umgebung beschrieben 

[12]. Ziel ist es, dem Benutzer, basierend auf 

seinen Erfahrungen, die Basisfunktionalität der Software 

über dem Nutzer bekannte Grundfunktionen zur 

Verfügung zu stellen. Dafür ist der FDI Host verantwortlich. 

Basierend auf der Forderung nach Basisfunktionalität 

sind weite Teile der FDI-Technologie, speziell 

die Benutzeroberflächen, an die FDT- und EDD-Technologie 

angelehnt. 

Ein weiterer Aspekt des konzeptuellen Modells ist 

das speziell für FDI entwickelte Rollenkonzept. Dafür 

beschreibt der FDI Usability Style Guide die unterschiedlichen 

Bedürfnisse der unterschiedlichen Nutzerrollen. 

In der Praxis zeigte sich, dass sich das bekannte 

Rollenkonzept von FDT nicht durchgesetzt hat. 

Zum einen stellt es eine Bevormundung einiger Nutzergruppen 

dar und zum anderen ist es zu komplex. Ein 

dritter Punkt, der aus der Diskussion mit Vertretern der 

Namur hervorging, ist die Abhängigkeit von der Organisationsstruktur 

des Unternehmens, das die intelligenten 

Feldgeräte betreibt und dem Rollenkonzept. Es 

ließ sich zeigen, dass keine eindeutige Zuordnung von 

Funktionen und Parametern auf Nutzerrollen der FDT- 

Spezifikation unabhängig von Betrachtungen der Organisationsstrukturen 

möglich ist. Es ist somit für einen 

Gerätehersteller unmöglich, die Nutzerrollen einer 

Betreiberfirma mit deren organisationsspezifischen 

Befugnissen zu antizipieren und dies in einem FDTkonformen 

Rollenkonzept innerhalb eines FDI Device 

Packages konsequent umzusetzen. 

Der FDI Usability Style Guide wählt deshalb einen 

anderen Ansatz. Er spricht von Sichten (views), die 

kompatibel zum Namur-Schalenmodell sind und keine 

Abhängigkeit von Organisationsstrukturen aufweisen. 

Die definierten Sichten Maintenance und Specialist 

unterscheiden zwischen Aufgaben, die typischerweise 

durch das Wartungs- und Instandhaltungspersonal 

erledigt werden und anderen Aufgaben, für die 

tiefes Gerätewissen notwendig ist. Die Umsetzung 

dieses vereinfachten Modells basiert auf den im FDI 

Usability Style Guide beschriebenen Use Cases. Sie 

beschreiben sämtliche Aufgaben des Wartungs- und 

52 


1-2 / 2014

Instandhaltungspersonals (maintenance). Alle anderen 

Aufgaben, welche nicht direkt aus den Use Cases ableitbar 

sind, werden der Sicht des Gerätespezialisten 

(specialist) zugeordnet. 

6.2 Aufgabenfluss 

Das Modell des Aufgabenflusses (Struktur) beschreibt, 

in welcher Art und Weise der Nutzer Operationen mit 

dem System beziehungsweise dem Feldgerät durchführt. 

Dazu sind, wie im letzten Abschnitt erwähnt, im 

Style Guide Use Cases definiert, die im gesamten Gerätelebenszyklus 

für den Gerätebenutzer relevant sind. 

Typische Aufgaben (tasks) aus den Use Cases sind die 

Inbetriebnahme, der Tausch oder die Kalibrierung eines 

Feldgerätes. Diese Tasks variieren je nach Planungs- und 

Betriebsphase einer Anlage und sind abhängig von den 

Aufgaben des individuellen Benutzers. Um den Arbeitsablauf 

im Sinne der Gebrauchstauglichkeit zu verbessern, 

bieten sich Wizards an. Wizards ermöglichen eine 

semiautomatische Navigation, die aktiv zur Aufgabenunterstützung 

beiträgt. 

Das Ergebnis der gezielten Anwendung von Wizards 

ist eine Reduktion des Arbeitsaufwandes durch die 

Verringerung der Navigationsbeanspruchung. Aufgaben, 

die wiederkehrend durchzuführen sind und für 

die es eine vordefinierte Sequenz von Teilaufgaben gibt, 

sind für die Implementierung in Form von Wizards 

prädestiniert. Der FDI Usability Style Guide beschreibt 

daher detailliert, wie Wizards innerhalb eines FDI Device 

Packages erstellt werden. Zudem verweist er auf 

die Use Cases, welche auf typische wiederkehrende 

Aufgaben der Benutzer schließen lassen. Sie dienen 

dem UI-Entwickler als Empfehlung zur Implementierung 

aufgabenspezifischer Wizards. 

6.3 Informationsarchitektur 

Die Informationsarchitektur (Struktur) beschreibt, wie 

der Inhalt und die Funktionen in einem System angeordnet 

und kategorisiert sind [9, S.6]. Für einen FDI Host, 

der Benutzeroberflächen aus einem FDI Device Package 

darstellt, sind dies Parameter und Funktionen des Feldgerätes. 

Sie werden in diesem Zusammenhang als Informationsraum 

des Gerätes bezeichnet, welcher graphentheoretisch 

einen Baum darstellt [13]. Gerätehersteller 

stehen nun vor der Herausforderung, diesen Informationsraum 

gut angeordnet und kategorisiert auf der Benutzeroberfläche 

darzustellen. Sie nutzen dazu die Möglichkeit, 

den Informationsraum, basierend auf dem EDD 

Teil des FDI Device Packages, zu strukturieren. 

Der FDI Usability Style Guide definiert erstmals eine 

verbindliche Unterteilung der Gerätefunktionalität, die 

durch das EDD-Konzept MENU vom Hersteller implementiert 

werden muss. Dazu werden Standard-Einstiegspunkte 

definiert, die die Erreichbarkeit aller 

Funktionen und Parameter eines Gerätes gewährleisten. 

Sie werden als top-level menus bezeichnet und sind an 

die EDD-Guideline [7] angelehnt. Es gibt je ein Menü für: 

1 | Bedienen 

2 | Diagnose und 

3 | Geräteeinstellungen. 

Im Menü Bedienen (operate) befinden sich beispielsweise 

aktuelle Prozessmesswerte oder Stellgrößen sowie 

Mess- und Stellbereiche, während das Diagnose-Menü 

(diagnostics) sämtliche Informationen über den Gerätezustand 

enthält. Das Menü der Geräteeinstellungen (device 

setup) enthält zusätzliche Geräteparameter, die für 

das Bedienen und für Standarddiagnosefunktionen 

nicht benötigt werden. 

Für die Kategorisierung unterhalb dieser Menüs gibt 

der FDI Usability Style Guide weitere Empfehlungen, 

zum Beispiel wie Parametergruppen und eine geeignete 

Hierarchisierung der Elemente der Benutzeroberfläche 

(controls) aussehen können. Ein Beispiel zeigt Bild 5. 

Die oben genannte Strukturierung des Informationsraums 

eines Gerätes wird herstellerübergreifend und 

für alle Feldgerätetypen empfohlen. Im Ergebnis wird 

durch die Nutzung eines bestimmen Gerätes beim Anwender 

ein mentales Modell [14] über dieses Gerät aufgebaut 

(Exploration des Informationsmodells), welches 

auch auf andere Geräte übertragbar ist. Allgemeiner 

formuliert bedeutet das, dass durch eine ähnliche 

Strukturierung der Informationsräume aller Geräte der 

Lernprozess des Gerätenutzers aktiv unterstützt wird. 

6.4 Anzeige und Navigation 

Anzeige und Navigation (Verhalten) stehen im engen 

Zusammenhang mit dem Informationsmodell des Gerätes. 

Dieses resultiert aus der deskriptiven Beschreibung 

von Benutzeroberflächen mit den Mitteln der 

EDDL. Durch die EDDL lassen sich Parameter und Methoden 

im Informationsraum des Gerätes anordnen. Die 

Herausforderung des Entwicklers besteht darin, Parameter 

und Methoden derart zu strukturieren, dass deren 

Anzeige und die Navigation den Workflow des Benutzers 

optimal unterstützen. Für die Anzeige von Parametern 

und Methoden eines FDI Device Packages ist der FDI 

Host verantwortlich, das heißt der Entwickler muss sich 

darum nicht kümmern. 

Auch die Navigation durch den Informationsraum 

wird durch den FDI Host sichergestellt. Dafür bietet 

dieser ein für die Umgebung typisches Navigationselement 

an, beispielsweise eine Baumdarstellung oder eine 

Menüleiste. Mit anderen Worten: Auch darum muss sich 

ein FDI-Device-Package-Entwickler nicht kümmern. 

6.5 Editieren und Manipulieren 

Für das Editieren und Manipulieren (Verhalten) bietet 

der FDI Host einheitliche Bedienmöglichkeiten an, bei- 


1-2 / 2014 

53

HAUPTBEITRAG 

spielsweise Edit-Felder oder Checkboxen. Die Bestätigung 

oder das Abbrechen dieser Eingaben erfolgt durch 

standardisierte Aktionen (standard UI actions), die für 

ein konsistentes Verhalten der UID und UIP sorgen. 

6.6 Benutzerunterstützung 

Um den Nutzer gezielt zu leiten (Verhalten), ist es essenziell, 

die der Aufgabe angemessene Information 

bereitzustellen. FDI standardisiert dafür zum Beispiel 

den Parameterstatus. Die grafische Repräsentation des 

Status wird im FDI Usability Style Guide detailliert 

beschrieben, um Konsistenz in UID und UIP zu gewährleisten. 

Außerdem werden für die Unterstützung 

Tooltips angewendet, wie sie aus der EDD-Spezifikation 

bekannt sind. Es ist zu beobachten, dass in vielen 

Applikationen die Tooltips nicht immer für den Anwender 

hilfreich sind, sondern häufig in der Sprache 

der Entwickler formuliert sind. Um dem zu entgegnen, 

spricht der FDI Usability Style Guide den Entwickler 

konkret an und gibt Hilfestellung, wie Tooltips aufgebaut 

sein sollten. 

6.7 Text 

Der FDI Usability Style Guide beinhaltet ein erweiterbares 

Wörterbuch, das beispielsweise die Beschriftung 

der top-level menus, der Standardbuttons und 

die Benennung des Status von Parametern vereinheitlicht. 

Die Namur unternimmt bereits Anstrengungen, 

REFERENZEN 

[1] Endress + Hauser: FieldCare. http://www.de.endress. 

com/eh/sc/europe/dach/de/home.nsf/#products/id/0D7 

8AA2558750E00C125729100557412 

[2] Siemens: Process Device Manager (PDM). http://www. 

automation.siemens.com/mcms/process-control-systems/de/simatic-pcs-7/simatic-pcs-7-systemkomponenten/process-device-manager-pdm/Pages/Default.aspx 

[3] Vega: DTM Collection + PACTware. 

http://www.vega.com/de/Software_DTM.htm 

[4] NE 107: Selbstüberwachung und Diagnose von Feldgeräten. 

Namur 2006 

[5] Microsoft: Windows User Experience Interaction 

Guidelines. http://www.microsoft.com/en-us/download/ 

details.aspx?id=2695 

[6] Apple: OS X Human Interface Guidelines. 

https://developer.apple.com/library/ 

mac/#documentation/UserExperience/Conceptual/ 

AppleHIGuidelines/Intro/Intro.html 

[7] IEC/TR 61804-4: Function Blocks (FB) for Process 

Control - EDD Interoperability Guideline, 2006 

[8] FTD Group: FDT Style Guide Version 2.0. http://www. 

fdtgroup.org/sites/default/files/pages/FDT_Style_Guide_V2_0official.pdf 

[9] DIN EN ISO 9241-11: Ergonomische Anforderungen für 

Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten – Anforderungen 

an die Gebrauchstauglichkeit – Leitsätze, 1999 

[10] DIN EN ISO 9241-10: Ergonomische Anforderungen für 

Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten - Grundsätze der 

Dialoggestaltung, 1996 

[11] Mayhew, D. J.: The Usability Engineering Lifecycle, a 

practitioner‘s hand-book for interface design.Academic 

Press 1999 

[12] Baxley, B.: Universal model of a user interface. In: Proc. 

Conf. Designing for user experiences [DUX 03], S.1-14. 

ACM 2003 

[13] Corman, Th. H., Leiserson, Ch. E., Rivest, R., Stein, C.: 

Algorithmen –Eine Einführung. Oldenbourg 2010 

[14] Johnson-Laird, P. N.: Mental Models. University Press 1983 

[15] Urbas, L., Ziegler, J., Doherr, F: Produktergonomie in der 

Prozessautomatisierung. Zeitschrift für Arbeitswissenschaft 

66(2-3), S.169-182, 2012 

[16] VDI/VDE 2186: Einheitliche Anzeige- und Bedienoberfläche 

für Antriebsregelgeräte, 1999 

[17] VDI/VDE 2187: Einheitliche Anzeige-und Bedienoberfläche 

für digitale Feldgeräte, 2002 

[18] FDT Group: FDT 2.0 Technical Specification 1.0, 2012. 

[19] Douma, B., Laubenstein, A.: Geräte Integration - die Realität. 

Computer & Automation 4/08, S. 190-193, 2008 

[20] Schwibach, M., Pelz, M.: EDD und FDT/DTM – Wo liegen die 

Unterschiede? atp – Automatisierungstechnische Praxis 

48(2), S. 53-55, 2006 

[21] Emerson: AMS Suite. http://www2.emersonprocess.com/ 

en-us/brands/amssuite/amsdevicemanager/pages/ 

amsdevicemanager.aspx 

[22] Kumpfmüller, H.-G., Lange, R.: FDI Device Integration – Best 

of Both Worlds. atp edition – Automatisierungstechnische 

Praxis 6(10), S. 16-19, 2010 

[23] IEC 61804-2: Function blocks (FB) for process control – Part 

2: Specification of FB concept, 2007 

[24] Bender, K., Großmann, D., Danzer, B.: FDT + EDD + OPC UA = FDD 

UA. Die Gleichung für eine einheitliche Gerätebeschreibung? 

atp – Automatisierungstechnische Praxis 49(2), S. 48-54, 2007 

[25] Molich, R., Nielsen, J: Improving a human-computer dialogue 

– Communications of the ACM 33, 3 (March), 338-348, 1990 

[26] Stöß, M., Fengler, F., Urbas, L.: Harmonisierung des 

Nutzererlebens bei der Interaktion mit Feldgeräten durch 

FDI. In: Tagungsband KommA’13, [CD]. ifak e.V. 2013 

[27] IEC/TR 62453-61: Field Device Tool (FDT) interface specification 

– Device Type Manager (DTM) styleguide for common 

object model, 2009 

54 


1-2 / 2014

auch Standardparameter für verschiedene Feldgerättypen, 

wie Druckmessgeräte, Temperaturessgeräte, 

Durchflussmessgeräte oder Stellungsregler, zu definieren 

und Empfehlungen für deren Beschriftung zu 

geben (caption). Das beschleunigt insbesondere die 

Identifikation der Elemente des Informationsraums, 

da Wissen dann von einem Gerät des Herstellers A 

auf ein Gerät eines Herstellers B übertragbar wird. 

Das Resultat der beschleunigten Identifikation von 

Standardparametern verbessert folglich zusätzlich 

die Navigation. 

ZUSAMMENFASSUNG UND FAZIT 

Der Beitrag zeigt, welche Aspekte aus dem vorgestellten 

Modell von Baxley zur Verbesserung der Gebrauchstauglichkeit 

von Inbetriebnahmeoberflächen 

beachtet werden müssen. Um diese Aspekte dem Entwickler 

nahe zu bringen, haben die Autoren und das 

FDI Style Guide Team den FDI Usability Style Guide 

entwickelt. 

Besonders positiv zu bewerten ist, dass viele Hersteller 

von Automatisierungstechnik wie ABB, Samson, 

Siemens, Emerson, Honeywell, Yokogawa und 

Endress+Hauser bei der Entwicklung des FDI Usability 

Style Guides beteiligt waren. Am Review-Prozess 

des Style Guides nahmen zusätzlich die Mitglieder der 

FDT Group, der Hart Communication Foundation, der 

Fieldbus Foundation, der Profibus-Nutzerorganisation 

und der OPC Foundation teil. Ihre Erfahrungen und 

das Wissen der Anwender (Namur) sind dabei in 

einem herstellerübergreifenden Style Guide eingebracht 

worden. 

Zusätzlich war es vorteilhaft, dass der FDI Usability 

Style Guide bereits während der Spezifikation der FDI- 

Technologie entwickelt wurde. Damit konnte konzeptuellen 

Fehlern beziehungsweise Beeinträchtigungen 

der Gebrauchstauglichkeit schon in dieser Phase vorgebeugt 

werden. Zudem hat die Style-Guide-Entwicklung 

auch Optimierungspotenziale in den EDD- und 

FDT-Spezifikationen aufgezeigt. Beispielsweise gibt es 

derzeit noch keine Schnittstellen, um einheitliche 

Schriftarten- und Farben im UID und UIP sicherzustellen. 

Diese konnten aufgrund der Roadmap nicht mehr 

berücksichtigt werden, sind aber bereits als Änderungsvorschläge 

vorbereitet. 


19.12.2013 


AUTOREN 

Dipl.-Ing. MARKUS STÖSS (geb. 1983) ist wissenschaftlicher 

Mitarbeiter an der Professur für Prozessleittechnik. 

Seine Arbeitsgebiete sind formale Modelle und Unterstützungssysteme 

für das HMI-Engineering und Operator- 

Training-Systeme. 

TU Dresden, 

Fak. Elektrotechnik und Informationstechnik, 

D-01062 Dresden, 

Tel. +49 (0) 351 46 33 21 62, E-Mail: markus.stoess@tu-dresden 

Dipl.-Wirt.-Ing. FRANK FENGLER (geb. 1966) ist Head of 

Device Integration bei ABB für Measurement Products im 

Bereich Prozess Automation. Seine Kompetenzen umfassen 

im Product & Technology Management die Feldbusprotokolle 

Profibus und Foundation Fieldbus, HART, 

Wireless, mit den zugehörigen Geräteintegrationstechnologien 

EDD, FDT/DTM, FDI und die entsprechenden 

Device & Asset Management Tools für Feldgeräte. 

ABB Automation GmbH, 

Schillerstraße 72, D-32425 Minden, 

Tel. +49 (0) 571 830 11 71, 

E-Mail: frank.fengler@de.abb.com 

Dipl.-Ing. ACHIM LAUBENSTEIN (geb. 1955) ist bei ABB in 

der Division Process Automation zuständig für Feldbusstandardisierung. 

Er ist Executive Director der FDI 

Cooperation, Mitglied im Executive Committee der FDT 

Group und der Fieldbus Foundation sowie im Beirat 

der Profibus-Nutzerorganisation. 

ABB Automation GmbH, 

Schillerstraße 72, D-32425 Minden, 

Tel. +49 (0) 571 830 18 47, 

E-Mail: achim.laubenstein@de.abb.com 

Prof. Dr.-Ing. LEON URBAS (geb. 1965) ist Inhaber der Professur 

für Prozessleittechnik an der Technischen Universität 

Dresden. Seine Arbeitsgruppe untersucht Modelle, Methoden 

und Werkzeuge für das Engineering verteilter Prozessführungssysteme 

mit Schwerpunkt auf der Analyse, Bewertung 

und nutzerfreundlichen Gestaltung der Mensch-Technik-Interaktion 

in der Prozessindustrie. Er ist Sprecher des 

GMA Fachausschuss 5.16 Middleware in der AT, Mitglied im 

Namur AK 1.12 Modularisierung und Beiratsmitglied im 

processNet-Gremium PAAT. 

TU Dresden, 

Fak. Elektrotechnik und Informationstechnik, 

D-01062 Dresden, Tel. +49 (0) 351 46 33 96 14, 

E-Mail: leon.urbas@tu-dresden.de 


1-2 / 2014 

55

HAUPTBEITRAG 

Package-Unit-Integration 

in der Prozessindustrie 

Was fehlt für Plug-and-produce? 

Die Integration einer Package Unit in ein übergeordnetes Leitsystem ist mit großem 

manuellen Aufwand verbunden. Verschiedene Aspekte der Automatisierung, wie 

Bedienbilder, Zustände von Ablaufketten oder Verriegelungen, müssen für die Visualisierung 

und Führung der Package Unit in einem übergeordneten Leitsystem 

manuell nachgebildet werden. Der Beitrag beschreibt, wie sich bei geschickter Nutzung 

vorhandener Technologien der Aufwand deutlich reduzieren, sowie die einzelnen 

Technologien gleichzeitig zu einer modularen Plug-and-produce-Methodik 

ausbauen lassen. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür ist eine einheitlich formalquantitative 

Beschreibung verschiedener Aspekte der Package Unit und der darauf 

aufbauenden Werkzeugketten. 

SCHLAGWÖRTER Package Unit / Integration / Leitsystem / EDDL 

Package Unit Integration in Process Industry – 

What is missing for plug-and-produce? 

The integration of package units in a SCADA or DCS involves considerable manual 

efforts. Various aspects of automation such as faceplates, states of sequences or interlocks 

are to be reproduced for the visualization and management of the package 

unit manually in the master control system. With a clever use of existing technologies 

the integration effort can not only significantly be reduced, the existing technologies 

also could extended to a modular plug-and-produce methodology. An essential 

precondition for this is a uniform formal quantitative description of various 

aspects of the package unit and tool chains based on the formal descriptions. 

KEYWORDS package unit / integration / control system / EDDL 

56 


1-2 / 2014

MICHAEL OBST, ANNA HAHN, LEON URBAS, Technische Universität Dresden 

Die Package Units der Prozessindustrie sind 

zumeist nicht für einen Plug-and-produce- 

Betrieb ausgelegt. Während die physikalische 

Integration von Package Units in eine Anlage 

über ausgefeilte Kupplungssysteme für Stoffund 

Energieströme als prinzipiell gelöst bezeichnet 

werden kann, ist die nahtlose Integration der Automatisierungstechnik 

einer Package Unit in ein übergeordnetes 

Leitsystem mit erheblichem manuellen Engineering-Aufwand 

verbunden. 

Aus Sicht des Namur AK 1.12 ist eine Package Unit 

ein Modul. Das in [1] beschriebene integrierbare Modul 

als eine Variante der vorgeschlagenen Modultypen besitzt 

ein eigenes Automatisierungssystem, das über ein 

übergeordnetes Leitsystem direkt beeinflusst werden 

kann. Diese Module sind hinsichtlich ihrer Funktion 

und ihres Einsatzbereichs fest definiert und können 

nicht verändert werden. Die Integration in eine Anlage 

findet stofflich, energetisch und automatisierungstechnisch 

statt. Über die Schnittstellen zu den Modulen 

lassen sich auf dem Leitsystem modulübergreifend Prozessführungsstrategien 

verwirklichen. 

Aus Sicht der Automation besteht eine Package Unit 

im Wesentlichen aus einer modulinternen Steuerung 

zum Regeln und Steuern modulspezifischer Abläufe 

sowie aus Einzelsteuerfunktionen und einer Sicherheitslogik. 

Darüber hinaus werden Schnittstellen zur 

Integration an eine übergeordnete Anlage bereitgestellt. 

Da eine Package Unit herstellerübergreifend und 

anlagenunabhängig konzipiert wird, muss dieser eine 

eindeutige Nummerierung, beispielsweise in Form von 

Tag-Nummern, zugeordnet werden. Diese Zuordnung 

kann nach DIN EN 81346 erfolgen und erfüllt somit 

ein Mindestmaß an Forderungen nach eindeutiger 

Identifizierung [1]. Weiterhin muss die Package Unit 

in der Lage sein, der übergeordneten Prozessanlage 

Auskunft über ihren Zustand zu übermitteln, beispielsweise 

Information über aktive Schritte lokaler 

Ablaufketten, den aktuellen Prozesszustand oder der 

Bedienzustände. 

In [2] wurden verschiedene Beschreibungsmittel im 

Hinblick auf ihre Eignung zur effizienten Abbildung 

der für die Package-Unit-Integration notwendigen Information 

analysiert. In diesem Beitrag wird nun aufgezeigt, 

dass eine Package-Unit-Integration mit den 

bei Feldgeräten etablierten Technologien EDD/GSD 

nahezu vollständig möglich ist. Im Gegensatz zu den 

Analyseergebnissen von [2] werden keine weiteren 

Beschreibungsmittel notwendig sein. Dies erlaubt, 

analog zur Argumentation in [3], eine effiziente Implementierung 

mit den aktuellen Integrationstechnologien 

der Automation. 

1. TECHNOLOGIEÜBERSICHT 

Viele Prozessleitsysteme unterstützen EDD als Integrationstechnologie 

für Feldgeräte, die über einen 

Feldbus wie Profibus angebunden sind. Unter Verwendung 

einer Geräteparametrierung durch GSD 

wird der zyklische Datenverkehr über Profibus realisiert. 

Dies stellt eine sinnvolle Ergänzung zur Geräteparametrierung 

durch EDD dar und erfüllt die 

Forderung nach der Nutzung standardisierter Technologien. 

Durch eine geschickte Ausnutzung dieser 

Konzepte und Beschreibungsmittel kann die Package-Unit-Integration 

in vollem Umfang realisiert werden, 

ohne auf die im FDI-Konzept vorgesehenen 

Anhänge ausweichen zu müssen. Dazu ergibt sich 

aus dieser Integrationsmethode eine mögliche 

Kopplung an das FDI Device Package. Erste Ansätze 

zur Ableitung von Wartungs- und Diagnoseinformation 

aus einem FDI Equipment Package liefert beispielsweise 

[4]. 

1.1 GSD/GSDML 

Die Gerätestammdaten-Datei (GSD) beschreibt textuell 

die Eigenschaften eines Profibus- oder Profinet- 

Feldgerätes. In einer GSD werden neben den Kenndaten 

eines Profibusgerätes auch Informationen zu 

seiner Kommunikationsfähigkeit sowie Diagnosewerte 

verwertet. Für einen rein zyklischen Aus- 


1-2 / 2014 

57

HAUPTBEITRAG 

tausch von Messdaten und Stellgrößen zwischen der 

Package Unit und dem Prozessleitsystem wäre eine 

GSD ausreichend [6]. 

1.2 EDDL 

Die in IEC 61804-3 normierte Electronic Device Description 

Language (EDDL) erlaubt eine formale Beschreibung 

des nach außen sichtbaren Informationshaushalts 

eines Feldgeräts (beispielsweise Parameter), 

die Definition des Kommunikationsverhaltens, sowie 

die Definition von Navigationsstrukturen und von Bediendialogen. 

Ergänzt wird dies durch die Definition 

von Methoden zur Beeinflussung des Interaktionsverhaltens 

(Wizards, Eingabevalidierung) und zum Ablauf 

komplexer Vorgänge, wie beispielsweise eine Kalibrierung. 

Die EDD-Datei wird von einem Werkzeug wie zum 

Beispiel Simatic PDM oder isEDDview eingelesen, interpretiert 

und dargestellt, ganz ähnlich wie eine HT- 

ML-Datei von einem Browser. 

1.3 FDI 

Die Sprache EDDL ist eines der Kernelemente des FDI- 

Konzepts zur Beschreibung eines Feldgerätes durch ein 

einziges FDI Device Package [7]. In [4] wird an zwei 

Beispielen überprüft, ob und in welchem Umfang das 

FDI-Konzept sich eignet, Sinneinheiten zu beschreiben, 

die aus mehreren intelligenten Feldgeräten zusammengesetzt 

sind. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen 

machen deutlich, dass die Beschreibung einzelner Aspekte 

einer aus vielen Feldgeräten komponierten Einheit 

mit FDI möglich ist. Verschiedene Restriktionen 

von FDI erfordern jedoch komplexe Kommunikationswege, 

beispielsweise über den optionalen OPC-UA- 

Dienst eines FDI-Servers. 

1.4 Integrationsbedarf 

In Tabelle 1 werden die zwischen Package Unit und Leitsystem 

zu übertragenden Informationen nach der Auffassung 

der Autoren aufgelistet und hinsichtlich einer 

möglichen Beschreibung mit EDD und GSD anhand des 

Übertragungszeitpunktes während eines Plug-and-produce-Schritts, 

den Zugriffsrechten und des Übertragungszyklus 

klassifiziert. Dieser Vergleich zeigt auf, 

dass der Informationsaustausch prinzipiell durch EDD 

und GSD beschrieben werden kann. Durch eine einheitliche 

Implementierung und gut entwickelte Strukturen 

lassen sich Vorlagen für eine einheitliche Integration 

ableiten. Durch deren Einsatz können Package-Unit- 

Daten in automatisierten Prozessen eingelesen und interpretiert 

werden. 

Dieses Vorgehen erlaubt eine weitgehend automatisierte 

Integration einer Package Unit in ein Prozessleitsystem 

mit bestehenden Technologien, welche mit den 

Entdeckungsmechanismen von FDI zu einem vollständig 

automatisierbaren Plug-and-produce-System ausgebaut 

werden können. 

2. PACKAGE-UNIT-INTEGRATION 

Ein integrierbares Modul [5] ist als eine in sich geschlossene 

Einheit definiert, die ihre Funktion prinzipiell 

unabhängig von der Anlage erbringt. Die Basisautomatisierung 

zur Realisierung der Grundfunktionen 

ist also Bestandteil des Moduls. Damit die Module als 

modulare Anlage zusammenwirken können, müssen 

sie Schnittstellen anbieten, welche den Informationsaustausch 

zu anderen Komponenten der Anlage ermöglichen. 

NE 148 geht davon aus, dass die Visualisierung 

verschiedene Aspekte der Rezeptsteuerung, der Diagnose 

und der Archivierung auf einem zentralen Prozessleitsystem 

realisiert, prinzipiell ist jedoch auch 

eine peer-to-peer-Architektur denkbar. Unabhängig 

von der Architektur setzt dieser Ansatz standardisierte 

Schnittstellen und Beschreibungsmittel voraus, mit 

denen statische Information wie Bedienfließbilder, 

Funktions- und Rezeptschnittstellen sowie dynamische 

Daten wie aktuelle Prozess- und Automationszustände 

übermittelt werden. 

Als Maßgabe für die Funktionsallokation empfiehlt 

die NE 148, prozessnahe Funktionen mit sehr kurzen 

Reaktionszeiten auf der Basisautomatisierung der Package 

Unit zu realisieren. Package-Unit-übergreifende 

Rezepte und übergeordnete Funktionen ohne harte 

Echtzeitanforderungen sind hingegen im PLS anzusiedeln. 

Weiterhin fordert die NE 148 für die Übertragung 

dieser Information die Definition einer geeigneten 

Schnittstelle, ohne diese selbst technisch auszuspezifizieren. 

Darüber hinaus werden Zusatzfunktionen definiert, 

die das PLS bereitstellen muss, um eine Integration 

zu ermöglichen: 

Steuerung und Regelung von modulübergreifenden 

Funktionen: Voraussetzung ist die Steuerung einzelner 

Funktionen durch das PLS. 

Rezeptsteuerung der mit dem PLS verbundenen 

Package Unit: Dafür wird eine geeignete Aufrufschnittstelle 

benötigt. 

Überwachung der Leistungsgrenzen der Module 

und der Infrastruktur: Es muss ein spezifikationsgerechter 

Betrieb für jede Package Unit sichergestellt 

werden. 

Package-Unit-Identifikation: Jede einzelne Package 

Unit muss eindeutig identifizierbar sein. 

Für die Einordnung der einzelnen Integrationsaspekte 

in einen Integrationsprozess gibt Bild 1 einen Überblick 

über die notwendigen Integrationsschritte einer Package 

Unit in ein Leitsystem. In einem ersten Engineering- 

Schritt werden die einzelnen Funktionen einer Anlage 

aus Modulen beziehungsweise einer Package Unit zusammengesetzt. 

Hier wird auf Ebene einer verfahrenstechnischen 

Funktion, beispielsweise einer Reaktion, 

die Auswahl getroffen. In unserem Beispiel wird jedes 

58 


1-2 / 2014

Information 

Übertragungszeitpunkt 

Zugriffsrechte Ü-Zyklus Notwendige 

Beschreibungssprache 

Stat. Parameter plug lesend 1-malig EDDL 

Dyn. Parameter 

plug, produce 

lesend, 

schreibend 

1+zyklisch 

EDDL 

GSD 

SFC Struktur plug lesend 1-malig EDDL 

SFC Zustand 

plug, produce 

lesend, 

schreibend 

Alamierung plug, produce schreibend 

1+zyklisch 

Ereignisgesteuert 

EDDL 

GSD 

EDDL 

TABELLE 1: 

Gegenüberstellung 

der zu übertragenden 

Informationen einer 

Package Unit 

BILD 1: Schritte 

der Integration 

einer Package Unit 


1-2 / 2014 

59

HAUPTBEITRAG 

Modul vereinfacht über die Anzahl und den Typ der 

Ein- und Ausgänge, und die parallel nutzbaren Einheiten 

eines Typs beschrieben. Die Modulklasse Tank 

(2/2/2) in Bild 1 ist exemplarisch durch zwei Eingänge, 

die gleichzeitige Nutzung zweier unabhängiger Tank- 

Einheiten in dem Modul sowie zweier Ausgänge charakterisiert. 

In diesem Schritt erfolgt eine Spezifizierung 

der Module auf Klassen-Ebene, wobei jede Klasse 

über einen definierten Satz generischer Eigenschaften 

und Funktionen definiert ist. 

Im zweiten Schritt, dem modularen Automationsengineering, 

wird das Gesamtverhalten der Anlage konfiguriert. 

Dieser Schritt umfasst die dafür notwendigen 

Teilschritte, beginnend bei der Konfiguration (2.1). Hier 

wird zum Beispiel die Kommunikationsschnittstelle 

des Moduls mit dem übergeordneten PLS konfiguriert. 

Die weiteren Teilschritte (2.2) – (2.4) konfigurieren die 

modulübergreifende Logik, die Rezepte und die Bedienbilder. 

Aufgrund der Beschreibung der Gesamtfunktion 

der Anlage mit Hilfe der Modulklassen und der 

entsprechenden generischen Eigenschaften, können 

diese Konfigurationen ohne die Kenntnis der konkreten 

Modulinstanzen erfolgen. Dies ermöglicht zum einen 

ein sehr frühes Engineering des Automatisierungssystems 

der Gesamtanlage und später einen einfachen 

Austausch des Moduls gegen ein anderes, welches die 

Fähigkeiten dieser Modulklasse unterstützt. Dieses 

Vorgehen kann um Profile, ähnlich wie bei der Integration 

von Feldgeräten über Feldbusse, ergänzt werden, 

um die Rückwärtskompatibilität zu älteren Modulklassenbeschreibungen 

zu gewährleisten. Im dritten Integrationsschritt 

wird die Konfiguration auf das Automatisierungssystem 

der Anlage geschrieben. 

Erst in einem vierten Schritt der Integration werden 

die konkreten Module, die Modulinstanzen, an das 

überlagerte Automatisierungssystem angeschlossen 

(Plug). Nachfolgend werden die Randbedingungen 

(zum Beispiel Druckstufen, Grenzwerte) sowie der 

Funktionsumfang der angesteckten konkreten Module 

gegeneinander überprüft (Check). Bevor die Module in 

Betrieb genommen werden können, erfolgt ein Konfigurationsschritt, 

in dem die spezifischen Module automatisch 

ihre Adressen zugewiesen bekommen oder 

entsprechend parametriert werden (Configure). Dieses 

Vorgehensmodell implementiert das in [12] vorgestellte 

Plug-check-configure-and-produce-Konzept für die 

Prozessindustrie. 

2.1 Variablen und Parameter 

Die Grundlage jeder Geräteparametrierung bildet die 

Beschreibung der Variablen und Parameter. Ziel soll es 

sein, auf möglichst einfache und wiederverwendbare 

Weise die vollständige Package Unit zu beschreiben. 

Diese Beschreibung soll auf ihre Kernkomponenten 

abstrahiert und eine einheitliche Bezeichnung eingeführt 

werden, sodass eine Vorlage für die Beschreibungen 

einer Package Unit entsteht. Dabei wird zwischen 

drei Ebenen der Beschreibung unterschieden: 

Ebene 1 – Deklaration aller verwendeten Variablen. 

Diese werden vom Package-Unit-Hersteller zur Verfügung 

gestellt und in der EDD dokumentiert. Damit auf 

Ebene 2 eine Unterscheidung der Variablen möglich ist, 

muss die Variablendeklaration folgende Mindestinformation 

liefern: 

Grundsätzlich wird zwischen statischen und dynamischen 

Parametern unterschieden. Darüber hinaus 

können dynamische Parameter in zyklische und azyklische 

unterteilt werden. Sobald ein Parameter dynamische 

Eigenschaften aufweist, wird diese Eigenschaft 

im class-specifier festgehalten. Eine weitere Unterscheidung, 

sowohl der statischen als auch der dynamischen 

Parameter, findet im HANDLING statt. Hier wird definiert, 

ob der Nutzer ausschließlich Lese- oder auch 

Schreibrechte erhält. 

VARIABLE identifier 

{ 

// eindeutige schema- 

// tische Bezeichnung 

CLASS class-specifier; // beschreibt 

// Verwendungsweise 

// der Variablen 

HANDLING specifier; 

TYPE type-specifier; 

} 

LISTING 1: Eigenschaften einer EDD-Variablen 

Ebene 2 – Sinneinheiten: Abhängig von diesen Eigenschaften 

und der späteren Verwendung werden sämtliche 

Parameter in Ebene 2 in Sammelklassen festgeschrieben. 

Eine solche Sammlung von Variablen kann 

in EDDL wie folgt dargestellt werden: 

COLLECTION OF VARIABLE identifier 

{ 

LABEL string-specifier; 

MEMBERS 

{ 

member-specifier; // z. B. Variablen gleichen 

// HANDLINGs, 

member-specifier; // dynamische/statische 

// Eigenschaften, 

member-specifier; // gleiche Verwendung 

… 

} 

} 

LISTING 2: Package-Unit-Parameter als Teil 

einer COLLECTION 

Ebene 3 – Kommunikation: Innerhalb der Ebene 3 werden 

Kommunikationsregeln festgelegt. Eine EDD-Anwendung- 

nutzt für die Kommunikation automatisch 

Kanal MS02 von Profibus, also eine azyklische Kommunikation 

zwischen PLS und der Package Unit. Profibus 

ist ein modulbasiertes Kommunikationsprotokoll, 

welches die einzelnen Module über SLOT und die genaue 

Platzierung innerhalb des Moduls über INDEX 

festlegt. Beide Angaben müssen innerhalb der EDD 

hinterlegt sein. Darüber hinaus ist es nicht möglich, 

60 


1-2 / 2014

Inhalte gleichzeitig zu lesen und zu schreiben. Was zur 

Folge hat, dass COLLECTIONS, deren Inhalte gelesen 

und geschrieben werden können, innerhalb der Kommunikation 

in zwei getrennten Paketen behandelt werden 

müssen. 

Solche Kommunikationspakete werden folgendermaßen 

beschrieben: 

COMMAND identifier 

{ 

INDEX 

SLOT 

1…n; 

1…254; 

OPERATION READ | WRITE; 

TRANSACTION 

{ 

REQUEST 

{ 

data-items-specifier; 


} 

REPLY 

{ 



} 

} 

} 

LISTING 3: Definition eines Kommunikationspaketes 

Die zyklische Kommunikation über MS0 wird innerhalb 

der GSD-Datei definiert. Dabei wird beschrieben, welche 

Adressen der Package Unit in einem zyklischen Datenaustausch 

mit dem PLS unterstützt werden – diese 

Adressen werden auf das Slot/Index-Modell der EDD 

abgebildet. Die Zykluszeit wird von den meisten PLS 

automatisch generiert. 

2.2 Verhalten von Ablaufsteuerungen 

Ablaufsteuerungen ermöglichen die Verarbeitung sequenzieller 

oder paralleler Funktionen eines zeit- oder 

ereignisdiskreten Prozesses. Sie werden zum Koordinieren 

von kontinuierlichen Funktionen eingesetzt und 

steuern komplexe Prozesse. Diese bestehen im Allgemeinen 

aus einer oder mehreren Schrittfolgen. Die technische 

Umsetzung wird mit Hilfe der Sequential Function 

Charts (SFC) realisiert. Eine Schrittfolge besteht 

immer aus einem Start- und einem Endschritt. Dazwischen 

befinden sich Schrittfolgen, bestehend aus Aktionsschritten 

und Kanten. 

Zur formalen Beschreibung von Ablaufsteuerungen 

werden neben der Ablaufsprache nach IEC 61131 auch 

Zustandsdiagramme oder Petri-Netze verwendet. Ein 

Vorteil der Zustandsdiagramme ist deren einfache Möglichkeit 

zur Fehlerdiagnose sowie die einfache Transformation 

in bereits existierende Programmiersprachen. 

Jedoch funktioniert die Beschreibung mit Hilfe 

der Zustandsdiagramme ausschließlich für einfache 

oder alternativverzweigte Sequenzen, nicht für parallele, 

da sich das Diagramm immer in genau einem Zustand 

befinden muss. 

Betrachtet man nun die Integration der Ablaufsteuerung 

einer Package Unit in ein übergeordnetes Leitsystem, 

wird folgende Information während des Betriebs 

der Package Unit benötigt: 

Strukturinformation zur Visualisierung der 

Ablaufkette 

Anzahl der Plätze, Transitionen, 

einheitliches Bezeichnungsschema, 

Strukturinformation zu Verzweigungen und 

Zusammenführung, Art der Verzweigung 

Information über Verklemmungen 

Information über aktive Plätze und Transitionen 

Die Struktur einer Ablaufsteuerung lässt sich herstellerneutral 

mit Hilfe eines bipartiten Graphs abbilden 

(Bild 2). Dabei spielt die aktuell gewählte Bezeichnung 

nur eine nebensächliche Rolle, da sich die 

Struktur des Graphen eindeutig mit Verknüpfungsmatrizen 

fassen lässt. Daraus entstehen zwei Matrizen, 

welche sich allein auf der Grundlage ihrer binären 

Werte 1:1 zum abgebildeten Graphen wiederherstellen 

lassen. Eine Matrix beschreibt die Beziehung 

jeder Transition zu jedem Platz, eine zweite die 

Beziehung vom Platz zur Transition. Sobald eine 

direkte Verbindung vorhanden ist, wird eine 1 in der 

Matrix hinterlegt, andernfalls erscheint eine 0. Eine 

weitere Informationsquelle innerhalb dieser Matrizen 

stellt die Aufeinanderfolge von mehreren Plätzen 

nach einer Transition dar, beziehungsweise der Folge 

ein und derselben Transition nach zwei unterschiedlichen 

Plätzen (blau markierter Bereich). Daraus lässt 

sich für die Parallelverzweigung folgende Regel ableiten: 

Folgen aus einer Transition zwei Plätze, öffnet 

sich die Parallelverzweigung. Folgt aus zwei Plätzen 

dieselbe Transition, schließt sich die Verzweigung. 

Aufgrund dieser Regel lässt sich ohne Übermittlung 

zusätzlicher Information der Graph aus einfachen 

Matrizen wiederherstellen. Ein wesentlicher Vorteil 

dieser Darstellung gegenüber anderen, wie beispielsweise 

der Adjazenzmatrix, ist die ausschließliche 

binäre Kodierung. 

Die Beschreibung der aktivierten Schritte kann über 

zwei binäre Vektoren mit Lese- und Schreibrechten 

übermittelt werden. Je ein Vektor beschreibt dabei die 

aktiven Plätze und einer die Transitionen. Mit Hilfe 

eines Manual Override kann der Operateur, mit den 

entsprechenden Berechtigungen, bei Verklemmungen 

aktiv eingreifen und die Transition manuell weiterschalten. 

Die von der Package Unit mitgelieferte Darstellung 

in Matrizenform kann problemlos mit der Sprache 

EDDL beschrieben werden. Dazu werden die zwei Matrizen 

serialisiert, sodass zwei binäre Vektoren übertragen 

werden müssen. Darüber hinaus können die 

aktiven Plätze und Transitionen ebenfalls über zwei 

Vektoren oder auch einzeln übertragen werden (siehe 

Listing 4 und 5). 


1-2 / 2014 

61

HAUPTBEITRAG 

BILD 2: Darstellung einer Ablaufkette 

durch einen Graphen und Matrix 

Start 

p1 

t1 

Schritt 1 p2 

Schritt 1 

p3 

t2 

Ende 

p4 

BILD 3: Beispiel HMI der 

Formalisierung in Listing 6 

VARIABLE PU_AS_PzuT 

{ 

LABEL „Struktur der AS: P zu T“; 

CLASS LOCAL; 

HANDLING READ; 

TYPE BITSTRING; 

{ 

DEFAULT_VALUE „10010110“; 

} 

} 

LISTING 4: Beschreibung der Verbindungen 

der Plätze zu Transitionen 

VARIABLE PU_AS_TzuP 

{ 

LABEL „Struktur der AS: T zu P“; 

CLASS LOCAL; 

HANDLING READ; 

TYPE BITSTRING; 

{ 

DEFAULT_VALUE „01100001“; 

} 

} 

LISTING 5: Beschreibung der Verbindungen 

der Transitionen zu Plätzen 

Darüber hinaus muss für die Deserialisierung im Prozessleitsystem 

Information zur Anzahl an Spalten und 

Zeilen der Matrix mit übertragen werden. Dies bedeutet 

vier zusätzliche Variablen, die jedoch innerhalb derselben 

Kommunikationsgruppe wie die serialisierten Matrizen 

übermittelt werden können. 

2.3 Bedienfließbild 

Ein weiterer Aspekt der Integration einer Package Unit 

in ein Leitsystem ist die herstellerneutrale Beschreibung 

der Bedienfließbilder einer Package Unit, um diese in 

einem übergeordneten Leitsystem automatisch zu instanziieren. 

Das dies grundsätzlich möglich ist, zeigen 

die Ergebnisse des Projekts autoHMI [8, 9]. Hier wurden 

Bedienfließbilder über den Zwischenschritt eines neutralen 

Datenformates direkt aus Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagrammen 

(P&ID) generiert. Basis 

dieser Transformation ist die Überführung des P&ID und 

der dort hinterlegten Information in eine graphenbasierte 

Beschreibung der Anlagentopologie, in welcher Knoten 

durch Prozessobjekte (Geräte und Apparate) und 

Kanten durch stoffliche, energetische und informationstechnische 

Verbindungen dargestellt werden. Knoten 

und Kanten führen Attribute, die für die Generierung 

des Bedienfließbildes notwendig sind. 

Im vorhergehenden Abschnitt wurde gezeigt, wie die 

als Graph abstrahierte Struktur eines SFC in einer EDD 

abgebildet werden kann. Um die Information eines Bedienfließbildes 

ebenfalls in einer EDD abbilden zu können, 

werden zunächst die Unterschiede zur Ablaufkette 

dargestellt: 

Für die Bildelemente eines SFC müssen Parallelund 

Alternativverzweigungen aus der Topologie 

inferiert werden, während die in [9] betrachtete 

Struktur der Bedienfließbilder alle Bildelemente 

vollständig enthält. 

Alle Verbindungen eines SFC werden gleich dargestellt. 

Die Verbindungen in Bedienfließbildern 

kodieren hingegen die Art der Verbindung (Stoff, 

Energie, Information), beispielsweise durch Farben 

und Linienstärke. 

Alle Visualisierungsobjekte eines SFC werden einheitlich 

durch zwei Bildsymbole (Schritt oder 

Transition) dargestellt, während in prozessorientierten 

Bedienfließbildern Symbolbibliotheken 

zum Einsatz kommen. 

Der dynamische Informationshaushalt einer SFC- 

Darstellung kann durch eine boolesche Variable 

62 


1-2 / 2014

für den Zustand eines jeden Schrittes (Aktiv/Inaktiv), 

eine boolesche Variable für den Schaltzustand 

pro Transition (Frei/Gesperrt) und einer booleschen 

Variablen für die manuelle Überbrückung 

der Transition für die meisten Zwecke ausreichend 

gut dargestellt werden. Die Bildsymbole der Bedienfließbilder 

sind jedoch komplexe Bibliothekselemente, 

die typspezifische Informationsstrukturen 

erwarten. 

Für die formale Beschreibung eines Bedienfließbildes 

in EDDL bedeuten diese Unterschiede, dass 

eine reine Abbildung der Strukturinformation wie 

im Abschnitt 2.2. nicht ausreichend ist. Um beispielsweise 

die Bildsymbole der Bedienfließbilder 

möglichst in einem einheitlichen Look-and-feel bereitzustellen, 

müssen die Instanzen der Symbole 

durch das übergeordnete Leitsystem beziehungsweise 

durch eine separat zu konfigurierende Symbolbibliothek 

bereitgestellt werden. In dem generisch 

auszuliefernden Bedienfließbild der Package Unit 

wird dann über eine Klassen- oder Typ-Bezeichnung 

die Referenz hergestellt (siehe Listing 6). Das formalisierte 

HMI orientiert sich an der in Bild 3 dargestellten 

Visualisierung. 

COLLECTION OF VARIABLE PU_HMI_BBD1_Tank1 

{ 

LABEL „Alle Informationen eines Tanks“; 

MEMBERS 

{ 

Type, PU_HMI_BBD1_Tank1_Type; 

XCoord, PU_HMI_BBD1_Tank1_XCoord; 

YCoord, PU_HMI_BBD1_Tank1_YCoord; 

Connections, PU_HMI_BBD1_Tank1_Connections; 

} 

} 

VARIABLE PU_HMI_BBD1_Tank1_Type 

{ 

LABEL „Klasse des Faceplates Tank“; 

CLASS LOCAL; 

TYPE ASCII; 

{ 

DEFAULT_VALUE „TANK“; 

} 

} 

VARIABLE PU_HMI_BBD1_Tank1_XCoord 

{ 

LABEL „X-Koordinate Tank1“; 

CLASS LOCAL; 

TYPE DOUBLE; 

{ 

DEFAULT_VALUE 394.0909; 

} 

} 

LISTING 6: Beschreibung eines statischen 

HMI-Elements in EDDL 

Jedes Bedienfließbild wird über eine COLLECTION beschrieben, 

in der alle darzustellenden Objekte zusammengefasst 

werden. Ein Objekt wird über den Typ, Koordinaten 

auf dem Bedienfließbild, weitere objektspezifische 

Eigenschaften sowie Verbindungen (Variable: 

PU_HMI_BBD1_Tank1_Connections) zu anderen Objekten 

beschrieben. 

Für die Beschreibung der dynamisierten Bildelemente, 

also Bildelemente. welche mit Prozessdaten oder 

Zuständen der Package Unit verknüpft sind, muss innerhalb 

einer entsprechenden Struktur auf die im Variablenhaushalt 

der Package Unit definierte Information 

referenziert werden (Listing 7). 

VARIABLE PU_HMI_BBD1_Valve1_Fbk 

{ 

LABEL „Verweise auf Signal der Rückmeldung“; 

CLASS LOCAL; 

TYPE ASCII; 

{ 

DEFAULT_VALUE „PU_VAR_Valve1_Fbk_Open“; 

} 

} 

LISTING 7: Beschreibung eines statischen 

HMI-Elements in EDDL 

Die Darstellung einer Rohrleitung oder auch einer Signallinie 

kann nicht alleine über eine X-Y-Koordinate 

beschrieben werden. Hier muss der Verlauf der einzelnen 

Punkte der Linie mit definiert werden, zum Beispiel 

in Form einer einfachen Liste. 

Mit den Algorithmen der autoHMI-Transformationskette 

[8] wird das in der EDD gemäß Listing 6 formal 

beschriebene HMI der Package Unit eingelesen und mit 

der Symbolbibliothek des Zielleitsystems instanziiert. 

Je nach Offenheit des Leitsystems erfolgt dies durch 

externe oder in das Leitsystem integrierte Werkzeuge. 

2.4 Verriegelung 

Für den Betreiber einer Package Unit ist es notwendig, 

während des Betriebs der Anlage die Verriegelungen zu 

beobachten und gegebenenfalls zu bedienen. Zur Sicherung 

seines Know-hows wird der Package-Unit-Hersteller 

jedoch nicht in allen Fällen einen vollständigen Zugriff 

auf die genaue Implementierung zulassen wollen. Ein 

häufig eingesetztes Beschreibungsmittel der Verriegelungen 

ist die prozessleittechnische Ursachen-Wirkungs- 

Matrix. Diese Matrix verbindet eine Ursache ‐ binäre 

Größen, die eine Aussage über den Zustand einer technischen 

Einrichtung oder des Prozesses erlauben – mit 

einer Wirkung. Die Wirkung wird ebenfalls als binäre 

Größe dargestellt, die einen geeigneten Stelleingriff in 

den Prozess zur Folge hat. Eine Ursache kann mehrere 

Wirkungen zur Folge haben, ein und dieselbe Wirkung 

kann von verschiedenen Ursachen ausgelöst werden. 

Einige Hersteller von Prozessleitsystemen bieten für 

ihre Systeme Safety-Matrix-Werkzeuge an (siehe [10, 

11]), mit der diese Methode nahtlos in das prozessleit- 


1-2 / 2014 

63

HAUPTBEITRAG 

BILD 4: 

Skizze eines 

im Leitsystem 

generierten 

aktiven SFC 

technische Engineering integriert werden kann. Eine 

solche Matrix kann mit Inhalten unterschiedlichen 

Datentyps, Länge und Zugriffsrechten in einem Datenpaket 

übertragen werden. Wie bereits bei den Ablaufsteuerungen 

müssen Mechanismen und Abstraktionsmodelle 

entwickelt werden, um die Daten sinnvoll in 

EDD zu verpacken und an das PLS schicken zu können. 

Doch was genau ist eine Safety-Matrix und wie unterscheidet 

sich diese von einer Matrix zur Beschreibung 

von Struktur der Ablaufsteuerung? Auch diese 

Matrix hat eine eindeutige Bezeichnung und besteht 

aus einer bestimmten Anzahl an Spalten und Zeilen. 

Diese Information muss, wie auch schon bei der Ablaufsteuerung, 

separat übergeben werden. Den einzigen 

Unterschied stellen die Inhalte dar. Während bei 

der Ablaufsteuerung nur binäre Inhalte übergeben 

werden, muss an dieser Stelle jeder Inhalt einzeln innerhalb 

eines Strings weitergeleitet werden. Selbstverständlich 

können diese mit Werkzeugen, welche die 

EDD zur Verfügung stellt, gebündelt werden, auch die 

Datenrate wird hier erheblich höher sein als bei den 

Ablaufsteuerungen. Jedoch bietet diese Methode eine 

sichere und einfache Möglichkeit, auch komplexere 

Strukturen zu übertragen. 

3. INTERPRETATION DER EDD IM LEITSYSTEM 

Die Beschreibung der Ablaufsteuerung, der Bedienbilder 

und der Verriegelungen einer Package Unit mittels einer 

EDD stellt die Hersteller vor eine neue Aufgabe. Bevor 

eine Übertragung der Daten stattfinden kann, müssen 

beispielsweise die verwendeten Ablaufsteuerungen von 

einem dafür konzipierten Baustein ausgelesen, als bipartiter 

Graph interpretiert und in zwei Matrizen überführt 

werden. Dieser Schritt unterstützt die Package 

Unit Integration im Plug-and-produce und minimiert 

manuelle Arbeiten durch den Operator. Darüber hinaus 

muss eine einheitliche Serialisierung der ausgelesenen 

Daten stattfinden. Auf der Seite des übergeordneten Prozessleitsystems 

muss derselbe Vorgang in umgedrehter 

Reihenfolge stattfinden. 

Wie kann ein solcher Baustein aussehen? Welche Datenmengen 

muss er verarbeiten und wie und von wem 

kann dieser realisiert werden? Gibt es bereits heute 

Möglichkeiten, durch deren geschickte Ausnutzung 

solche Daten verarbeitet werden können? 

Eine Möglichkeit wäre die Entwicklung eines SPSbasierten 

Funktionsblocks, welcher mit den seriellen 

Informationen gespeist werden kann und anschließend 

aufgrund eines mathematischen Algorithmus unter 

Verwendung der Information über die Anzahl von Spalten 

und Zeilen eine Matrix generiert. Darauf aufbauend 

kann anschließend in einem weiteren Baustein eine 

grafische Abbildung (Beispiel siehe Bild 4) der Ablaufsteuerung 

mit Hilfe der Information aus den in Abschnitt 

3.2 vorgestellten Matrizen generiert werden. 

Herausforderung auf Seiten des Package-Unit-Herstellers 

wird sein, die Ablaufsteuerung so zu modellieren, 

dass diese innerhalb der Package Unit mit einem ähnlichen 

Baustein in zwei binäre Vektoren interpretiert 

werden kann. Vorteil dieser Darstellung ist die Verwendung 

von SPS-basierten Funktionsbaublöcken innerhalb 

verschiedener Prozessleitsysteme. So können diese in 

den meisten Fällen eingelesen und verwendet werden. 

ZUSAMMENFASSUNG 

Mit diesem Beitrag wurde das Potenzial aktueller Beschreibungsmittel 

aufgezeigt. Aus den Anforderungen 

der Integration von Package Units in übergeordnete Leitsysteme 

und der Analyse existierender Beschreibungsmittel 

für die verschiedenen Engineering-Aspekte wurde 

ein Konzept zur Beschreibung der identifizierten 

Engineering-Aspekte mit der bereits etablierten Sprache 

EDDL vorgestellt. Das Vorgehen wurde anhand der Modellierung 

einer Ablaufkette erläutert und umgesetzt. 

Die Synergien zur Beschreibung der Bedienbilder und 

der Verriegelungen einer Package Unit wurden aufgezeigt. 

Für die Implementierung des vorgestellten Ansatzes 

wurde ein Konzept beschrieben und diskutiert. 

Noch offen ist die Implementierung des Ansatzes in 

aktuellen Leitsystemen, um das Konzept praktisch zu 

überprüfen. Dabei muss die in diesem Beitrag diskutierte 

Praxis der Nutzung von Identifiern zur Beschreibung 

von Semantik, die von der EDDL-Maintenance 

Group nicht befürwortet wird, durch einen merkmalbasierten 

Ansatz [3] ergänzt werden. 


09.12.2013 


64 


1-2 / 2014

REFERENZEN 

[1] Urbas, L., Bleuel, S., Jäger, T., Schmitz, S., Evertz, L.: 

Automatisierung von Prozessmodulen Von Package-Unit- 

Integration zu modularen Anlagen. atp edition – Automatisierungstechnische 

Praxis 54(1-2), S. 44–53, 2012. 

[2] Obst, M.; Runde, S.; Wolf, G.; Urbas, L.: Integration 

Requirements of Package Units - A Description 

Approach with FDI. In: Proc. 18th Int. IEEE Conf. 

Emerging Techno logies & Factory Automation (ETFA), 

[CD]. IEEE 2013. 

[3] John, D., Danzer, B., Riedl, M., Zipper, H.: Selbsterklärende 

Geräte. atp edition – Automatisierungstechnische 

Praxis 55(10), S. 56-61, 2013 

[4] Theurich, S. Stöß, M., Wollschlaeger, M., Urbas, L.: 

Communication and Information Engineering of FDI 

Equipment Packages. In: Proc. 17th int. IEEE Conf. 

Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), 

[CD]. IEEE 2012. 

[5] NE 148: Anforderungen an die Automatisierungstechnik 

durch die Modularisierung verfahrenstechnischer 

Anlagen. Namur, 10/2013. 

[6] Profibus Engineering Flyer, Geräteintegration in der 

Feldbustechnik, PROFIBUS-Nutzerorganisation e.V., 2006 

[7] Kumpfmüller, H.-G., R. Lange, R.: FDI Device Integration 

- Best of Both Worlds. atp edition – Automatisierungstechnische 

Praxis 52(6), S. 16–19, 2010. 

[8] Doherr, F., Drumm, O., Franze, V., Urbas, L.: Bedienbilder 

auf Knopfdruck - Modellbasierte Erstellung von 

Fließbilddarstellungen. atp edition - Automatisierungstechnische 

Praxis 53(11), S. 30-39, 2011. 

[9] Obst, M., Drumm, O., Doherr, F., Urbas, L.: Integriertes 

HMI-Engineering. In: Tagungsband GMA-Kongress 

Automation 2012, S. 227–230. VDI-Verlag 2012. 

[10] Yokogawa: ProSafe-PLC Safety Matrix. 2003 

[11] Siemens: SIMATIC Safety Matrix. Proceed with 

Confidence. 2007 

[12] Urbas, L., Doherr, F., Krause, A., Obst, M.: Modularisierung 

und Prozessführung. Chemie Ingenieur Technik 

84(5), S. 615-623, 2012 

[13] VDI/VDE 3699-5: Prozessführung mit Bildschirmen. 

Bedienfließbilder. 

AUTOREN 

Dipl. Ing. MICHAEL OBST 

(geb. 1985) ist wissenschaftlicher 

Mitarbeiter der Professur für 

Prozessleittechnik an der Technischen 

Universität Dresden mit 

den Schwerpunkten: Informationsmodellierung, 

Unterstützungssysteme 

für modulares Anlagenengineering 

und fallbasiertes Schließen. 

TU Dresden, 

Institut für Automatisierungstechnik, 

D-01062 Dresden, Tel. +49 (0) 351 46 33 21 62, 

E-Mail: michael.obst@tu-dresden.de 

ANNA HAHN (geb. 1987) ist 

Diplomandin an der Professur 

für Prozessleittechnik der Technischen 

Universität Dresden. 

Sie bearbeitet im Rahmen ihrer 

Diplomarbeit das Thema Vereinfachte 

Leitsystemintegration von 

Package Units“. 

TU Dresden, 


D-01062 Dresden, 

E-Mail: anna.hahn@mailbox.tu-dresden.de 

Prof. Dr.-Ing. LEON 

URBAS (geb. 1965) ist 

Inhaber der Professur für 

Prozessleittechnik an der 

Technischen Universität 

Dresden. Seine Hauptarbeitsgebiete 

beim 

Engineering verteilter 

sicherheitskritischer 

Systeme sind Funktionsintegration, modellgetriebenes 

Engineering, Modularisierung, 

Informationsmodelle der Prozessindustrie 

und Middleware in der Automatisierungstechnik. 

Einen weiteren Schwerpunkt bildet 

die Gebrauchstauglichkeit von mobilen 

Informationssystemen für die Prozessindustrie, 

Analyse, Gestaltung und Bewertung 

von Alarmierungs- und Unterstützungssystemen 

sowie Methoden der Benutzermodellierung 

zur prospektiven Gestaltung von 

Mensch-Technik-Interaktion. 

TU Dresden, 


D-01062 Dresden, Tel. +49 (0) 351 46 33 96 14, 

E-Mail: leon.urbas@tu-dresden.de 


1-2 / 2014 

65

HAUPTBEITRAG 

Trainingssimulation in der 

Prozessindustrie 

Umfrageergebnisse zur Anwendung von Trainingssimulatoren 

Der Beitrag stellt eine Umfrage des Namur Arbeitskreises 2.2 vor, mit der untersucht 

wurde, wie die Prozessindustrie im deutschsprachigen Raum Trainingssimulatoren 

einsetzt. Die Ergebnisse sprechen für eine Akzeptanz der Trainingssimulation. Sie 

zeigen aber Unsicherheiten bei der Implementierung und den Möglichkeiten dieser 

Systeme über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage auf. Vom Autor werden die 

Ergebnisse erörtert, der didaktische Kontext beleuchtet und Schlussfolgerungen für 

die betriebliche Praxis gezogen. 

SCHLAGWÖRTER Operator Training Simulator / Operator Training / Prozessindustrie 

Training Simulation in the Process Industry – 

Results of a Survey showing the Use of Training Simulators 

The paper reports a survey conducted by the Namur working group 2.2, looking for 

the use of Operator Training Simulators in the process industry in German speaking 

countries. The results show an acceptance of training simulation, however, also 

identify some uncertainties in the use of these systems in all phases of the life cycle. 

The results are reflected in the didactic context, and some conclusions for the industrial 

practice are given. 

KEYWORDS operator training simulator / operator training / process industry 

66 


1-2 / 2014

KARSTEN SCHULZE, Linde Engineering Division 

Die Rolle des Anlagenfahrers in der Prozessindustrie 

hat sich in den vergangenen Jahrzehnten 

grundlegend geändert. Bedingt 

durch einen immer höheren Automatisierungsgrad 

hat sich die Funktion vom reinen 

Operator zum Supervisor gewandelt. Parallel dazu sind 

die Anlagen im Sinne einer optimalen Stoff- und Energienutzung 

komplexer und prinzipiell schwieriger zu 

bedienen. Diese Zusammenhänge wurden bereits in 

den 1990er-Jahren in vielfältigen Analysen untersucht, 

siehe zum Beispiel [1]. 

In dieser Dekade hat die Technologie von Operator 

Training Simulatoren (OTS) große Fortschritte gemacht. 

Während am Anfang die Thematik noch Gegenstand 

der Forschung war, galt sie am Ende in einigen Industriebereichen 

bereits als Standard. Einen Überblick 

über die Technologie geben [2-4]. Schon sehr früh stellte 

sich die Frage, wie Projekte zur Trainingssimulation 

abzuwickeln sind. Die Diskussion führte zur ersten 

Ausgabe des Namur Arbeitsblatts NA 60 [5-6]. 

Natürlich ist diese Entwicklung in den letzten 15 Jahren 

nicht stehen geblieben. Die Systeme haben in Bereiche 

Einzug gehalten, für die sie vor einigen Jahren noch als 

zu komplex und zu teuer galten. Eine Ursache für die 

Verbreitung liegt darin, dass in der Automatisierung vermehrt 

Standard-komponenten verwendet werden. Während 

in der Anfangsphase von Trainingssimulatoren die 

Schnittstellenproblematik beherrschend für die Entwicklung 

eines Systems war, und der Umfang des Prozessmodelles 

durch die Rechenkapazität bestimmt wurde, stellen 

sich diese Fragen heute kaum noch. Dies zeigt sich 

auch in der Anwendung von Trainingssimulation in 

Deutschland: Aus einer Umfrage aus dem Jahr 2003 zum 

Einsatz von Computer-based Training (CBT) wird in [7, 

S. 46], festgestellt: „In Deutschland setzt knapp die Hälfte 

der Unternehmen der Teilnehmer CBT bei der Schulung 

von Anlagenfahrern ein. Operator Trainingssimulation 

wird nicht eingesetzt, wohl aber am PLS geschult.“ 

Um einen Überblick über die aktuelle Verbreitung von 

Trainingssimulatoren in der Prozessindustrie zu erhalten, 

hat der Namur-Arbeitskreis T 2.2 in 2013 eine entsprechende 

Umfrage in deutschsprachigen Unternehmen 

durchgeführt. Eine im gleichen Zeitraum gemachte 

Umfrage im internationalen Umfeld durch die ARC Advisory 

Group (im Folgenden ARC) liegt dem Autor vor, 

ist jedoch bislang nicht veröffentlicht. Ergebnisse der 

ARC-Umfrage werden daher nur vergleichend herangezogen, 

aus rechtlichen Gründen jedoch nicht im Detail 

dargestellt. Anhand der Resultate der jüngsten Namur- 

Umfrage werden fünf Thesen entwickelt, die durchaus 

eine kontroverse Diskussion auslösen sollen. 

1. OPERATOR TRAINING AUS DIDAKTISCHER SICHT 

Operator Training ist mehr als die reine Wissensvermittlung 

bezüglich Prozessverhalten und Orientierung im 

Leitsystem. Der Anlagenfahrer ist nicht in der Messwarte, 

um das Prozesslayout erläutern zu können. Er ist derjenige, 

der dafür sorgt, dass die Anlage das produziert, wofür 

sie gebaut wurde. Dies beinhaltet die Aufgabe, die Anlage 

ruhig und ökonomisch sinnvoll zu betreiben, wobei die 

Erfahrung zeigt, dass oft die ruhige Fahrweise Priorität 

hat. Die weit anspruchsvollere Aufgabe besteht jedoch 

darin, bei einer Störung die Anlage in möglichst kurzer 

Zeit wieder in den ordnungsgemäßen Zustand zu bringen. 

Hier sind Kompetenzen gefragt, die über das Wissen um 

Prozess und Leitsystem hinausgehen. In [8] wird in diesem 

Zusammenhang die Problemlösekompetenz diskutiert, 

über die ein Anlagenfahrer verfügen muss. 

Entsprechende Fähigkeiten müssen als Richtziele im 

Operator Training vermittelt werden. Dabei dienen diese 

Richtziele als Leitfaden für die anfängliche Ausbildung 

und als Zielsetzung in der Weiterbildung. Das von 

Linde Engineering erprobte Trainingskonzept beinhaltet 

beispielsweise die Vermittlung folgender Kompetenzen: 

Fachkompetenz: Der Operator muss sicher die Funktion 

der Anlage und ihrer Steuereinrichtungen kennen sowie 

mit allgemeiner Bezeichnung und Tagnummer benennen 

können. In den Steuereinrichtungen eingeschlossen sind 

DCS-Grafiken, Alarme, Abschaltungen, lokale und remote 

Bedieneinrichtungen, Schlüsselschalter. 

Handlungskompetenz: Der Operator muss sicher in seinen 

Handlungsabläufen werden. Dies umfasst die Kennt- 


1-2 / 2014 

67

HAUPTBEITRAG 

nis der vorgesehenen Prozeduren für die verschiedenen 

Betriebsfälle und das Vertrauen darin, dass die vorgesehenen 

Aktionen zu einem guten Ergebnis führen und der 

Operator weder in Abwarten noch in Aktionismus verfällt. 

Problemlösekompetenz: Der Operator muss aufgrund 

der Kenntnis von Alarmen und Prozessverhalten in der 

Lage sein, die Ursache einer Störung zu identifizieren 

und zu beheben. 

Teamfähigkeit: Der Operator muss in die Lage versetzt 

werden, die anstehenden Aufgaben mit Hilfe von Anderen 

(Anlagenfahrer, Feldoperator, Mitarbeiter der 

Instandhaltung, Betriebsingenieur) zu lösen. 

Verantwortungsbewusstsein: Der Operator muss Bewusstsein 

für den sicheren Betrieb der Anlage erlangen. 

Dies gilt gleichermaßen für Sicherheit im Sinne von 

Vermeidung und Beherrschung gefährlicher Situationen 

wie für den unterbrechungsfreien Betrieb der Anlage. 

1.1 Lernumgebung für das Operator Training 

Die Richtziele müssen durch eine geeignet gestaltete Lernumgebung 

unterstützt werden. In den Sozialwissenschaften 

betont [9, S. 269] die Bedeutung des computergestützten 

Lernens in der industriellen Praxis in Hinblick auf die 

Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit von Produktionsanlagen. 

Wichtig ist dabei die Fähigkeit des Mitarbeiters, als 

Problemlöser zu agieren. Damit steht die diagnostische 

Kompetenz der Anlagenfahrer im Vordergrund. 

Weiterhin werden dort fünf Leitlinien für die Gestaltung 

der Lernumgebung formuliert, die sich unmittelbar 

auf das zu erstellende Trainingskonzept für Operateure 

anwenden lassen: 

1 | Situiert und anhand authentischer Probleme lernen. 

Die Ausbildung muss anhand der praxisrelevanten 

Aufgabenstellungen erfolgen. Dem Bedienerhandbuch 

kommt damit eine besondere Bedeutung 

als Leitlinie für das Training zu. 

2 | In multiplen Kontexten lernen. 

Jedes Szenario sollte in verschiedenen Kontexten 

trainiert werden, zum Beispiel Lastreduktion unter 

verschiedenen Randbedingungen. 

3 | Unter multiplen Perspektiven lernen. 

Der Operator muss lernen, eine Problemstellung 

aus verschiedenen Perspektiven zu sehen. 

4 | Im sozialen Kontext lernen. 

Das Training muss bewusst auf Kooperation setzen 

und den Teamgeist fördern. Deshalb müssen 

Experten im Trainingsteam vertreten sein. 

5 | Mit instruktionaler Unterstützung lernen. 

Die Operateure müssen bei Bedarf Unterstützung 

vom Trainer oder aus der Lernumgebung, beispielsweise 

computerbasiertes Lernen, erhalten. 

Es muss sichergestellt sein, dass das zur Problemlösung 

erforderliche Wissen bereitgestellt wird. 

In Bild 1 sind die Elemente dargestellt, die als Methoden 

für ein effizientes Operator Training zur Verfügung stehen. 

Die Berücksichtigung der Richtziele und Leitlinien 

führt zum Schluss, dass die Bausteine aufeinander abgestimmt 

sein müssen, damit Inhalte von theoretischer 

wie praktischer Seite vermittelt und Sachverhalte und 

Prozeduren in verschiedenen Kontexten eingebettet 

werden können. Dem OTS als simulatorbasierte Trainingsmethode 

kommt damit weder eine herausragende 

noch eine zu vernachlässigende Rolle zu. Er ist ein 

Werkzeug, dass in ein übergeordnetes Trainingskonzept 

einzubetten ist. 

2. AUSWERTUNG DER NAMUR-UMFRAGE 

Die Umfrage wurde in Form eines Online-Fragebogens 

an die Namur Mitgliedsfirmen im deutschsprachigen 

Raum geschickt. Geantwortet haben 32 Unternehmen. 

Den Teilnehmern war freigestellt den Namen ihres Unternehmens 

zu nennen. 

BILD 1: Elemente des Operator Trainings 

Classroom Training 

Fragebogen 

Planspiele 

Praxis Training 

computerbasiertes Training 

simulatorbasiertes Training 

Trainingabteilung/Ausbilder 

MSR/PLT 

Betriebsleitung 

Meister 

Anlagenfahrer 

BILD 2: Akzeptanz von OTS in 

verschiedenen Gruppen 

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 

hoch mittel nicht vorhanden unbekannt 

68 


1-2 / 2014

Die meisten dieser Unternehmen sind in der Spezialchemie 

(24) tätig. Ein geringerer Anteil ordnet sich 

auch den Bereichen Petrochemie (5), Zellstoff/Papier 

(6) Energie (4), Pharma (3) und Lebensmittelindustrie 

(1) zu (Mehrfachzuordnungen waren möglich). Zwei 

der Antwortenden stammen aus dem Bereich IT/Automatisierungstechnik. 

Von den Umfrageteilnehmern 

hatten 22 Erfahrungen mit einem OTS, 18 davon setzen 

mindestens ein eigenes System ein. 18 Teilnehmer nutzen 

OTS im Zusammenhang mit kontinuierlichen Anlagen, 

8 Teilnehmer gaben auch Batchprozesse an. 

Aufgrund der geringen Anzahl von Rückläufern , aber 

auch der freien Wahl, an der Umfrage teilzunehmen, 

kann das Ergebnis nicht als repräsentativ angesehen 

werden. So ist davon auszugehen, dass von den rund 100 

angeschriebenen Unternehmen vorwiegend diejenigen 

antworteten, die Erfahrungen mit einem OTS haben. 

2.1 Akzeptanz eines OTS 

Eine Aussage, dass basierend auf den zuvor genannten Zahlen 

18 von 32, also 56% der Unternehmen in der Prozessindustrie 

den OTS in der Ausbildung nutzen, ist nicht seriös. 

Dennoch lassen sich Rückschlüsse auf die Akzeptanz von 

OTS ziehen: In einer weiteren Frage wurde nach der Anzahl 

der in den letzten fünf Jahren installierten Systeme gefragt. 

In 13 von 18 Fällen wurden mehr als zwei Systeme in diesem 

Zeitraum realisiert. Und 16 der 18 Befragten gaben an, 

dass sich der Einsatz eines OTS immer gelohnt habe; lediglich 

für zwei Unternehmen war der Nutzen eher selten. In 

praktisch allen Unternehmen, die ein OTS im Einsatz haben, 

ist die Akzeptanz in allen Gruppen mittel bis hoch, 

siehe Bild 2; die fehlende Zustimmung zu OTS ist bei den 

Befragten die Ausnahme. Ein sehr ähnliches Bild lässt sich 

aus den Antworten der ARC-Umfrage ableiten. 

Aus den vorgestellten Zahlen ergibt sich die erste 

These zur Akzeptanz von Trainingssimulatoren in der 

Prozessindustrie: 

These 1: OTS sind ein anerkanntes Mittel in der Ausbildung 

von Anlagenfahrern. 

2.2 Technische Umsetzung 

Auf die Frage, wer denn einen OTS spezifiziert (Mehrfachnennungen 

waren erlaubt), antworten 17 Teilnehmer mit 

„Experten der technischen Services“, und nur 10 nennen 

den „Betreiber“. Anlagenbauer oder externe Dienstleister 

bilden mit zwei beziehungsweise einer Nennung die Ausnahme. 

Die genauere Analyse zeigt, dass von den 17 Unternehmen, 

die den Entwurf den Experten der technischen 

Services übertragen, 7 Unternehmen ohne Beteiligung des 

Betreibers konzeptionieren und 8 Unternehmen den Entwurf 

in Kooperation mit dem Betrieb erstellen. 

Nun definiert „Experte in technischen Services“ sicher 

nicht eindeutig Fachgebiet und spezifisches Wissen 

des Mitarbeiters. Dennoch erstaunt es, dass rund 

die Hälfte der Befragten ihr Betreiberwissen und ihre 

Anforderungen an das Training nicht in den Entwurf 

einfließen lassen – zumindest wenn davon ausgegangen 

wird, dass in den technischen Services kein Betreiberwissen 

vorhanden ist und keine Vorgaben aus Betrieb 

oder Trainingsabteilung kommen. Unter dieser Prämisse 

folgt die zweite These dieser Erörterung, die sich mit 

den Erfahrungen des Autors aus einer Reihe von Simulatorprojekten 

deckt: 

These 2: Bei der Spezifikation eines OTS steht die Technik 

im Vordergrund, nicht das Training. 

Ausgehend von diesen Antworten stellt sich die Frage, 

ob mit dem OTS ein technisches System definiert und 

dann an den Nutzer übergeben wird mit den Worten 

„Nun mach mal was draus!“. Oder anders ausgedrückt, 

ob dem Design des Trainingssimulators ein adäquates 

Design des Trainings gegenübersteht. Tatsächlich wird 

in einigen globalen Unternehmen die Devise diskutiert, 

Antwortmöglichkeit 

Anzahl 

Schnellere Lernkurve bei neuen Prozessen / Produkten oder neuen Mitarbeitern 16 

Testen einer neuen Leitsystemprogrammierung 11 

Regelungstechnische Optimierung 8 

Know-how-Verbesserung / -Transfer 5 

Verkürzung von An-/Abfahrvorgängen sowie Produktwechsel 4 

Erhöhung der Anlagensicherheit 4 

Prozessstabilisierung 2 

Erprobung unterschiedlicher Fahrweisen 2 

Harmonisierung der Betriebsweise 1 

Ausbeutemaximierung 0 

Reduzierung Energieverbrauch 0 

Durchsatzsteigerung 0 

TABELLE 1: 

Antworten zur 

Frage „Welchen 

Hauptnutzen 

sehen Sie im 

Einsatz von OTS?“ 


1-2 / 2014 

69

HAUPTBEITRAG 

Gleiche Bedineoberfläche wie im PLS 

Beschreibt das stationäre Verhalten 

Simulation von Betriebsstörungen 

Simulation des Normalbetriebs und Laständerungen 

Simulation von An- und Abfahrvorgängen 

Beschreibt das dynamische Verhalten 

Leichte Adaptierbarkeit bei Prozessänderungen 

Qualitative Übereinstimmung mit der realen Anlage 

Freie Wahl der Simulationsgeschwindigkeit 

Exakte Übereinstimmung mit der realen Anlage 

Simulation des Einflusses von externen Bedingungen 

Simulation des Verbrauchs von Hilfmedien 

Simulation von Langzeiteinflüssen 

BILD 3: 

Anforderungen 

an ein OTS 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 

Unverzichtbar wünschenswert weniger wichtig unklar 

Zu teuer 

Wurde noch nie diskutiert 

Zu hoher Pflegeaufwand 

Zu hoher Modellierungsaufwand 

Nein, 7 

Sonstiges 

Kein Know-how vorhanden 

Ja, 10 

Vorwiegend Multi-Purpose Anlagen 

Kein erkennbarer Nutzen 

Schlechte Erfahrungen 

Fehlende Informationen 

Nur mit messbaren 

Garantiewerten, 1 

0 1 2 3 4 5 6 

BILD 4: Gründe für die Nicht-Nutzung eines OTS 

BILD 5: Hilfestellung 

durch eine Richtlinie 

dass bis zu 25% des Budgets eines Trainingssystems für 

den Entwurf des Trainings reserviert werden sollten. 

2.3 OTS-Nutzung 

Ein weiterer Fragenbereich betrifft die Nutzung des OTS. 

Wichtigster Punkt hieraus ist die Frage nach dem Hauptnutzen. 

Bis zu drei der in Tabelle 1 gelisteten Antworten 

konnten angekreuzt werden. Das Ergebnis zeigt den Fokus 

auf die Lernkurve bei neuen Anlagen oder Teilanlagen sowie 

neuen Mitarbeitern. Ein repetierendes Training scheint 

nicht die Regel zu sein, sondern der Trainingssimulator 

wird nach dem ersten Training verstärkt von der regelungstechnischen 

Wartung genutzt. Diesen Schluss legt die Auswertung 

der Antworten auf die Frage nach der Nutzungsdauer 

nahe: Rund 70% der Systeme werden nach spätestens 

4 Jahren außer Betrieb genommen, nur 5 von 18 Unternehmen 

gaben an, den OTS fünf oder mehr Jahre zu betreiben. 

Tabelle 1 zeigt ferner, dass ein OTS für die ökonomische 

Verbesserung des Anlagenbetriebes nur wenig 

genutzt wird. Die Verkürzung von Anfahrvorgängen ist 

ebenso wenig im Fokus eines OTS wie die Harmonisierung 

von Betriebsweisen oder die Erprobung unterschiedlicher 

Fahrweisen, um so eine Best Practice in 

der Bedienmannschaft auszubilden. 

Dass sich ein OTS auch dafür verwenden lässt, Konzepte 

zur Anlagenoptimierung zu nutzen, ist gemäß 

den erhaltenen Antworten völlig unbekannt – ein 

Punkt, der in der weiteren Erörterung wieder aufgegriffen 

wird. Zunächst die dritte These: 

These 3: Trainingsszenarien konzentrieren sich auf die 

reine Wissensvermittlung, weniger auf Kompetenzen. 

Der These liegt die Argumentation zugrunde, dass sich 

Kompetenzen gerade durch Wiederholung ausbilden, durch 

die Anwendung von bereits gelerntem Wissen in anderen 

Zusammenhängen. Hierzu gehört insbesondere der spielerische 

Aspekt, das mehrfache Probieren. Interessant ist in 

diesem Zusammenhang, dass sich in der erwähnten internationalen 

Umfrage eine deutliche längere Nutzungsdauer 

70 


1-2 / 2014

des Trainingssimulators ergibt, während sich hinsichtlich 

der Nutzung ein ähnliches Bild abzeichnet. 

2.4 Anforderungen an ein OTS 

Eine weitere Gruppe von Fragen hat die Anforderungen 

an ein OTS zum Thema. Naturgemäß hängen diese eng 

mit den Nutzungszielen zusammen, und dementsprechend 

ergibt sich ein ähnliches Bild. Ganz oben auf der 

Liste der Wünsche, siehe Bild 3, steht die gleiche Bedienoberfläche 

wie im realen PLS. Dies erklärt sich aus dem 

Wunsch, ein möglichst realitätsnahes Umfeld für das 

Training zu schaffen. Mit der allgemein üblichen Verwendung 

der Grafiken aus dem PLS im OTS ist dieser Forderung 

leicht nachzukommen. Von hoher Bedeutung ist für 

viele Umfrageteilnehmer die Simulation des Normalbetriebs, 

obwohl dieser Zustand Bestandteil der täglichen 

Arbeit ist und der Trainingseffekt sich somit primär auf 

den neuen Mitarbeiter an diesem Prozess beschränkt. 

Trotz der Forderung nach Realitätsnähe ist der Wunsch 

nach einer exakten Übereinstimmung mit der realen 

Anlage weniger ausgeprägt. Offensichtlich sind die Unternehmen 

bestrebt, nur die für das Training relevanten 

Teile der Anlage abzubilden. Denn höher eingestuft sind 

die Forderungen nach stationärer und dynamischer Genauigkeit 

der Simulation. Ebenfalls von reduzierter 

Wichtigkeit ist die leichte Adaptierbarkeit bei Prozessänderungen. 

Hier drückt sich die erwartete geringe Nutzungsdauer 

aus, denn bei kurzer Nutzungsdauer benötigt 

das System keine Anpassung an Umbauten in der 

Anlage, oder die Anpassung erscheint in der Kosten- 

Nutzen Analyse als zu teuer, sodass ein OTS deswegen 

außer Betrieb genommen wird. Hier fehlen sicher Konzepte, 

die ein Mitwachsen des OTS attraktiver machen. 

Bei der Frage nach dem Lebenszyklus der Anlage, in dem 

sich ein OTS besonders lohnt, schneidet die Phase des Neubaus 

einer Anlage als klarer Favorit ab. Alle Antwortenden 

haben zu diesem Aspekt ein „Lohnt sich sehr“ angekreuzt. 

Für bestehende Anlagen geht diese Zustimmung deutlich 

zurück, es sei denn, es steht eine Leitsystemmigration an, 

wo einige einen Vorteil in der Verwendung des OTS sehen. 

Bei Initiativen zu Kapazitätserweiterungen oder zu Operational 

Excellence wird der Vorteil eines OTS nicht so 

deutlich gesehen. Zusammen mit den geringen Antwortzahlen 

zu betrieblichen Aspekten in der Nutzung, siehe 

Tabelle 1, führen diese Ergebnisse zur vierten These: 

These 4: OTS werden nicht in ihrer gesamten Bandbreite 

genutzt, nicht alle Möglichkeiten sind bekannt. 

2.5 Nicht-Nutzer eines OTS 

Die kleinere Gruppe der Rückläufer der Umfrage stammt 

von den Nicht-Nutzern eines OTS. Diese wurden gebeten, 

die Gründe hierfür darzulegen siehe Bild 4. Während 

die Häufigkeit der Antwort „zu teuer“ nicht überrascht, 

haben sieben von zehn entweder kein entsprechendes 

Know-how, oder die Thematik wurde noch nie diskutiert. 

Das bedeutet allerdings auch, dass sich nur drei der 

zehn Unternehmen bewusst gegen den Einsatz von Trainingssimulation 

entschieden haben. Dabei wurde nicht 

näher untersucht, ob die Aussagen, die einen zu hohen 

Aufwand betonen, tatsächlich auf einer internen Diskussion 

beruhen. Erfreulich an dem Spektrum der Antworten 

ist, dass der Nicht-Einsatz von OTS nicht auf schlechten 

Erfahrungen in der Vergangenheit beruht. 

In einer Frage werden die Nutzer eines OTS gebeten, 

darzulegen, ob eine Richtlinie bei der Projektierung 

eines Trainingssimulators helfen würde, siehe Bild 5. 

Die Antworten sind mit 10 „Ja“ von 18 überraschend 

deutlich, existiert doch bereits ein Namur-Arbeitspapier 

zur Abwicklung von Trainingssimulator-Projekten. 

Aus diesen Betrachtungen ergibt sich gemeinsam mit 

den vorherigen Erörterungen als Schlussfolgerung eine 

weitere These: 

These 5: Es besteht hohe Unsicherheit beim Entwurf und 

in der Projektierung eines OTS. 

3. DISKUSSION 

Die im deutschsprachigen Raum durchgeführte Umfrage 

zum Einsatz von Trainingssimulation hat eine gute Akzeptanz 

von OTS gezeigt. Offensichtlich sind besonders 

die Nutzer eines OTS von den Möglichkeiten überzeugt. 

Die Ergebnisse legen den Schluss nahe, dass, wenn in 

einem Betrieb eines Unternehmens die Trainingssimulation 

genutzt wird, diese Technologie auch in anderen 

Betrieben des Unternehmens eingesetzt wird. Dies 

spricht für eine weitere Verbreitung von Trainingssimulation 

in der Prozessindustrie in den nächsten Jahren. 

Auf diesen Trend müssen sich die Unternehmen auch 

in anderem Zusammenhang einstellen, denn der Einsatz 

von Simulation in der Ausbildung von Anlagenfahrern ist 

kein Selbstläufer. Neben den in den letzten Jahren publizierten 

Herausforderungen [11-13] muss die Trainingssimulation 

in ein übergeordnetes Trainingskonzept einbettet 

sein, in inhaltlicher Hinsicht und aus der organisatorischen 

Perspektive. Inhalte, die im theoretischen Rahmen 

vermittelt werden, müssen in der Praxiseinheit aufgegriffen 

und vertieft werden. Umgekehrt sind Praxiseinheiten 

am OTS in anderen Einheiten vorzubereiten. Die enge 

Verzahnung von Wissensvermittlung im Frontalunterricht 

oder Gruppenarbeit und praktischer Ausbildung an einem 

Trainingssimulator hat jedoch ihren Preis: Ein signifikanter 

Anteil des Gesamtbudgets für die Einführung eines 

Trainingssimulators muss für den Entwurf des Trainings 

und des übergeordneten Konzeptes reserviert sein. 

Um der herausragenden Möglichkeit eines OTS, Betriebsabläufe 

spielerisch zu erarbeiten, Rechnung zu 

tragen, muss der entsprechende zeitliche Rahmen gegeben 

werden. Dies betont nicht nur die fortlaufende Wiederholung 

einer Praxiseinheit am Trainingssimulator, 

sondern auch die Möglichkeit für den Anlagenfahrer, 

im Selbststudium am OTS Abläufe zu probieren – und 

hierfür neben der technischen Möglichkeit und der Aufforderung 

ein gewisses Zeitbudget zur Verfügung zu 

haben. Diese Art des Trainings sollte regelmäßig erfolgen, 

beispielsweise in Zeiten geringer Alltagsanforde- 


1-2 / 2014 

71

HAUPTBEITRAG 

rungen, um so den Vorteil zu nutzen, dass der Anlagenfahrer 

einmal alles mit seiner Anlage machen kann. 

Die kontinuierliche Nutzung eines OTS erfordert die 

entsprechende Wartung des Systems. Ebenso wie die 

reale Anlage im Laufe der Zeit an ein sich änderndes 

Umfeld angepasst wird, muss das OTS diesen Umbauten 

folgen. Praktischerweise wird daher parallel zu 

Umbauten der Anlage der OTS aktualisiert. Idealerweise 

erfolgt der Update des OTS sogar zeitlich vorher (vergleichbar 

einer Neuanlage), denn dann kann die Bedienmannschaft 

noch vor der Wiederinbetriebnahme 

geschult werden. Die Wartung verursacht auch Kosten: 

In [13] wird der Aufwand für den zehnjährigen Betrieb 

in derselben Größenordnung beziffert, wie für die ursprüngliche 

Realisierung des Systems. 

FAZIT 

Trotz einer guten Akzeptanz der Technologie zeigt die 

Namur-Umfrage, dass im Umgang mit dem OTS Unsicherheiten 

bestehen. Dies betrifft alle Phasen im Lebenszyklus 

des Systems. In der Auslegung und Projektierung 

wünscht sich ein Großteil der teilnehmenden Unternehmen 

eine Unterstützung durch eine Richtlinie oder Empfehlung. 

In der Nutzung eines OTS für das Training 

werden scheinbar nicht alle Möglichkeiten genutzt, denn 

der positive Effekt von Wiederholungen im Training wird 

oft nicht ausreichend berücksichtigt. Auch die Nutzung 

eines solchen Systems über das Training hinaus für andere 

betriebliche Belange, wie der Verbesserung der 

Fahrweise, wird offensichtlich vernachlässigt. 

Der Arbeitskreis 2.2 der Namur wird sich dieser Thematik 

annehmen und die NA60 hinsichtlich einer Erweiterung 

oder einer Ergänzung durch Empfehlung oder 

Richtlinie diskutieren. 

AUTOR 


10.12.2013 


Dr. KARSTEN SCHULZE 

(geb. 1958) ist seit über zwanzig 

Jahren tätig in den Bereichen 

Advanced Process Control und 

Trainingssimulatoren. Seit 2013 

leitet er die Funktionseinheit 

„Support on Plant Operations 

Petrochemical Plants“ bei Linde 

Engineering. Hauptarbeitsgebiete 

sind Studien zum Erhaltungszustand und zur Engpassbeseitigung 

in petrochemischen Anlagen, Implementierung 

von gehobenen Automationslösungen sowie 

Operator Training inklusive Trainingssimulatoren. 

Linde AG Engineering Division, 

Dr.-Carl-von-Linde-Str. 6-14, D-82049 Pullach, 

Tel. +49 (0) 89 74 45 43 99, 

E-Mail: karsten.schulze@linde-le.com 

REFERENZEN 

[1] Urbas, L.: Entwicklung und Realisierung einer Trainingsund 

Ausbildungsumgebung zur Schulung der Prozeßdynamik 

und des Anlagenbetriebs im Internet. 

Dissertation TU Berlin, Düsseldorf 1999 

[2] Schaich, D., Friedrich, M.: Operator-Training Simulation 

(OTS) in der chemischen Industrie – Erfahrungen und 

Perspektiven. atp – Automatisierungstechnische Praxis 

45 (2), S. 38–48, 2003 

[3] Kroll, A.: Trainingssimulation für die Prozessindustrien: 

Status, Trends und Ausblick – Teil 1. atp – Automatisierungstechnische 

Praxis 45 (2), S. 50–57, 2003 

[4] Kroll, A.: Trainingssimulation für die Prozessindustrien: 

Status, Trends und Ausblick – Teil 2. atp – Automatisierungstechnische 

Praxis 45 (3), S. 55–60, 2003 

[5] NA 60: Management von Trainingssimulatorprojekten. 

Namur, www.namur.de 

[6] Göttmann, O., Holl, P.: Management von Trainingssimulator-Projekten. 

atp – Automatisierungstechnische 

Praxis 38 (12), S. 11–26, 1996 

[7] Kroll, A.: Zum Einsatz von computerbasierter Schulung 

bei Anlagenfahrern in Deutschland und in den USA – 

Umfrageergebnisse, atp – Automatisierungstechnische 

Praxis 48(9), S. 45-49, 2006 

[8] Heuer, J: Mentale Modelle komplexer Prozesse. Möglichkeiten 

zur Qualifikationsförderung und –erhaltung in Prozess - 

leit warten durch Simulation und Hypertext-Handbücher. 

Dissertation Universität Kassel, 2002 

[9] Schaper, N.: Gestaltung und Evaluation arbeitsbezogener 

Lernumgebungen. Habilitationsschrift Ruprecht-Karls- 

Universität, Heidelberg, 2000 

[10] Badke-Schaub, P.; Hofinger, G.; Lauche, K. (Hrsg.): Human 

Factors. Psychologie sicheren Handelns in Risikobranchen. 

Springer 2012 

[11] Schaich, D., Hanisch, F.: Einsatz von Operator-Training- 

Simulatoren (OTS) über den Lebenszyklus von Anlagen. 

In Tagungsband Automation 2010, S. 255-256. VDI 2010 

[12] Schulze, K.: Engineering von Operator Training Simulatoren. 

Erfahrungen aus einem Großprojekt. In: Tagungsband 

Automation 2010, S. 247-250. VDI 2010 

[13] Klatt, K.-U.: Trainingssimulation. Erfahrungen und Perspektiven 

aus Sicht der chemisch-pharmazeutischen Industrie. atp 

– Automatisierungstechnische Praxis 51(1-2), S. 66-71, 2009 

72 


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Leitsystem-integrierter 

Prädiktivregler 

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1-2 / 2014

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