„Formalisierte Prozessbeschreibungen - Richtlinie VDI/VDE...

AT Kolloquium Pforzheim11.03.2004

B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 1 -

Titel

„Formalisierte Prozessbeschreibungen - Richtlinie VDI/VDE 3682.“

Prof. Dr. B. Polke


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 2 -

Einleitung

Formalisierte Prozessbeschreibungen

1) Einleitung

2) Umfeld - Motivation

3) Formalisierte Prozessbeschreibungen a) Vorgehensmodell und Sichtenb) Symbolik und Komponentenc) Objekte und Merkmale

4) Anwendungsbeispiele

5) Schlussbemerkung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 3 -

Mitglieder des Fachausschusses

Der folgende Vortrag basiert auf den Arbeiten des –Gemeinschaftsfachausschusses VDI/VDE-GMA–NAMUR 7.21 –„Formalisierte Prozessbeschreibungen“.

Seine Mitglieder (auch zeitweise) waren:

W. Ahrens, M. Chouikha, L. Däubler, U. Epple, M. Felleisen, M. Gote, R. Gwinner, A. Fay, M. Heeg, E. Heußler, U. Jumar, H. Kreppel, B. Perne, B. Peters, M. Polke (Leitung), B. Polke, G. Ritter, E. Schnieder und U. Werr.

Vielen Dank allen Mitstreitern!


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 4 -

Veröffentlichungen

B. Polke, E. Schnieder, et al.: Formale Prozessbeschreibungen – Entwurf der Richtlinie VDI/VDE 3682 und deren Anwendung; Vortrag GMA-Fachtagung (Engineering in der Prozessindustrie, Frankfurt); VDI-Bericht Nr. 1684, 187, (2002), VDI-Verlag Düsseldorf.

B. Polke, E. Schnieder: Formalisierte Prozessbeschreibungen – Entwurf der Richtlinie VDI/VDE 3682 und deren Anwendung; GMA – Kongress, (2003), Baden-Baden; VDI-Bericht Nr. 1756, 835, (2003), VDI-Verlag Düsseldorf.

B. Polke: VDI/VDE – Richtlinie 3682 - Formalisierte Prozessbeschreibungen, vorgestellt an einem verfahrenstechnischen Anwendungsbeispiel; 8. Fachtagung Entwurf komplexer Automatisierungssysteme, 25, (2003), Braunschweig.

B. Polke, E. Schnieder: Formalisierte Prozessbeschreibungen – Entwurf der Richtlinie VDI/VDE 3682 und deren Anwendung. atp -Automatisierungstechnische Praxis 45, 26, (2003) 8, Oldenbourg Verlag München.

(...)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 5 -

Planung, Errichtung, Betrieb, Instandhaltung, Ertüchtigung und Entsorgung von technischen Anlagen und Prozessen

Qualität der Produkte, Sicherheit für Mensch, Umwelt und Anlagen,Wirtschaftlichkeit der Produktion, Schonung der Ressourcen

Dispositive und operative Funktionen

Engineering –Aufgaben und Rahmenbedingungen


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 6 -

„Basis, Darstellung und Nutzung von Information“ – aus dem letzten Jahrzehnt

des letzten Jahrtausend

Chemie

Produktion, Betrieb

Prozessleit-technik Apparate-,

Rohrleitungsbau

Verfahrens-technik

(...)

Fließ-bilder

Bilanzen

Funktions-pläne

Produktions-pläneTechn.

ZeichnungenR&I-Schemata

Bedien-bilder(...)

Quellen

Präsentation

AnwendungLogistik

Prozessführung Instandhaltung

Demontage

Prozess-optimierung

Qualitäts-management (...)

Vorplanung

Verfahrens-entwicklung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 7 -

„point to point“ Kommunikation –die Interface-Katastrophe

Chemie

Produktion, Betrieb


Rohrleitungsbau

Verfahrens-technik

(...)

Fließ-bilder

Bilanzen

Funktions-pläne



Bedien-bilder(...)

Quellen

Präsentation

AnwendungLogistik


Demontage

Prozess-optimierung


Vorplanung



B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 8 -

Chemie

Produktion, Betrieb


Rohrleitungsbau

Verfahrens-technik

(...)

Fließ-bilder

Bilanzen

Funktions-pläne



Bedien-bilder(...)

Quellen

Präsentation

AnwendungLogistik


Demontage

Prozess-optimierung


Vorplanung


FormalisierteProzess-

beschreibung

Ein einheitliches Informationsmodell?


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 9 -

Umfeld - Motivation


1) Einleitung

2) Umfeld - Motivation



5) Schlussbemerkung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 10 -

Ziele und Aufgaben der formalisierten Prozessbeschreibung – frühe Gedanken

•Eine formalisierte Prozessbeschreibung soll alle für den bestimmungsgemäßen Gebrauch notwendigen Informationen eindeutig,vollständig und rückdokumentierbar identifizieren, strukturieren und dokumentieren.

•Ziel der formalisierten Prozesssbeschreibung ist eine einfache, branchenneutrale Beschreibung technischer Prozesse, die für alle beteiligten Gewerke verstehbar und über den gesamten Lebenslauf verwendbar ist. Damit wird sie Gegenstand aller methodischen Aufgaben der Entwicklung, der Planung, der Errichtung und des Betriebes einer Anlage - sie ist Kommunikationsplattform der beteiligten Fachdisziplinen.


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 11 -

Ziele und Aufgaben der formalisierten Prozessbeschreibung – frühe Gedanken

•Die formalisierte Prozessbeschreibung soll u. a. die Qualität von Produktionsprozessen und Produkten bereits während der Entwicklung und beim nachfolgenden Betrieb steigern (Optimierung).

•Die visuell-symbolische Darstellung soll sich dem Benutzer einfach und nachvollziehbar offenbaren


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 12 -

Dekomposition des Realisierungsprozesses –gewünschte Funktion durch Mittel bereitstellen

[nach Lauber 1996]

Funktion Mittel

Lösung

Realisierungs-prozess

Funktion Mittel

Funktions-analyse

Mittel-analyse

Funktions-struktur

Mittel-struktur

Auswahl-prozess

Lösung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 13 -

Phasenmodell für den Auswahlprozesss- Mapping

Funktions-struktur

Mittel-struktur

Auswahl-prozess

Lösung

OOOOOOOX

OOXX

OOOOX

OOOOOOOOX


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 14 -

Funktionsstruktur und Mittelstruktur

Die Funktionsstruktur mit Attributen wird aus der „Prozessbeschreibung“

gewonnen.

Die Mittelstruktur mit Attributen wird aus der „Taxonomie der Mittel“ (z. B. „Merkmalleisten“) gewonnen.


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 15 -

Modelling of the processSimulation of the processProcess synthesisStructure of recipesBasic flowsheet

...

CAD drawingsP&I diagram

CAE documentsFunction chart diagramUnit operationElectrical schematicStation loop diagram

Isometry, layoutsProject management...

Validation documentsHistoryoperation at nominal condition, disturbances, damages, balances of energy, masses, ...

DiagnosticPartial job planMaintenance and inspection plan...

decisionR & D

plant -erection

plant -operation

disassembly,recycling

time scale - life cycle

Dokumententstehung während des „life cycles“


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 16 -

Phasenmodell der Projektabwicklung im Chemieanlagenbau gemäß NAMUR-Empfehlung:

Die Entscheidungsphase

– Verfahrens- und Schwachstellenanalysemit AuftraggeberGrundlagenermittlung

Lastenheft

Techn. Anlagenkonzept,Pflichtenheft

Genehmigtes techn. Anlagenkonzept

Wirtschaftlich bewertetes,verbindliches Anlagenkonzept

– Kosten-/Nutzenanalysen (Auflagen, Wirtschaftlichkeit, Technologie, Verfügbarkeit, …)

– Sensitivitätsanalyse

– Abstimmung Auflagen mit Anlagenkonzeptund Pflichtenheft; Vorschriften, Branchenstandards (DIN ISO, VDA, VDMA, NAMUR, GMA, FDA, DKE, …)Verbindliches

Anlagenkonzept

Markt, Restriktionen

Auftrag, Produkt,Verfahren

Vorplanung, Entwurfsplanung

Genehmigungsplanung

– Wirtschaftlichkeitsrechnung (Lifecycle-Betrachtung)– Risikoanalyse – Investitionsrechnung (Kreditantrag)

Entscheidungsphase

Kostenermittlung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 17 -

Instandhaltungsichert die Verfügbarkeit bei den nominellen Bedingungen

Instandhaltungsichert die Verfügbarkeit bei den nominellen Bedingungen

Entscheidung,Forschung &Entwicklung

Bau derAnlage

Betrieb der Anlage

Demontage & Recycling

Zeit

Instandhaltung im Lebenszyklus der Anlage


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

Techn. Platz

Equipment

M eldungen

Instandhaltungsaufträge

M aterialien

Dokumentenverwaltung

Beispiel für das Zusammenspiel mit SAP


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 19 -

Der Blick auf die Logistikkette -Supply Chain Management.

Lieferanten KundenProduktionProduktion DistributionDistribution VertriebVertriebP

olym

eris

atio

n

Gro

ßrau

m-

und

Vorra

tssi

los

Com

poun

dier

ung,

Ext

rusi

on

Mis

chsi

los

Arb

eits

silo

s

Logi

stik

silo

sVerfahrensabschnitt 1 Verfahrensabschnitt 2

Eins

atzs

toffe

Zwis

chen

prod

ukte

Prod

ukte

Prod

ukte

Ein anderer Aspekt –das Umfeld der Logistik


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 20 -



1) Einleitung

2) Umfeld-Motivation



5) Schlussbemerkung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 21 -

Allgemeine Beschreibung eines Prozesses –Ausgangspunkt, Problemstellung

Prozess

Produkte, Energien -ante

(Attribute)

Produkte, Energien -post

(Attribute)

Prozessoperator(Attribute)

Dekomposition

status ante operationem

status post operationem

operatio


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 22 -

Wesentliche Eigenschaften

Im folgenden wird mit der VDI/VDE - Richtlinie 3682„Formalisierte Prozessbeschreibungen“ ein Weg aufgezeigt, mit wenigen Symbolen und klaren Regeln, den Informationshaushalt von Prozessen sicher zu beherrschen.

Das Ablaufmodell verdeutlicht, wie im Wechselspiel von prozess- und informationsorientiertem Vorgeheneine leicht kommunizierbare, in sich konsistente, formalisierte Beschreibung von Prozessen entsteht.

So kann die Richtlinie auch der life-cycleorientierten Mensch-Prozess–Kommunikation vom Entwurf bis zur Entsorgung.


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 23 -

Vorgehensmodell –Bekannte, eingesetzte Methoden und Systeme

I) Grafische Darstellung des Prozesses Phasenmodell, Grundfließbild etc. (DIN 28004), Sankey-Diagramme,Bilanzierung, Dekomposition, ...

II) Informationsmodell der Prozessobjekte und deren VerknüpfungObjekt-Orientierte-Methoden, Unified Modelling Language, ...

III) Attributierung der Prozessobjekte (mögliche Sichten)Kraftwerk-Kennzeichnungssystem (KKS), Anlagen- und Apparatekennzeichen (AKZ),Gerätedokumentation (DIN V 19259), Assetmanagement, Validierung (FDA), Qualitätsmanagement (ISO 9000 ff), Risikomanagement, Sicherheit,Störfallverordnung, Energieoptimierung (pinch-point-analysis), Life cycle assesment, ...

IV) Verwaltung der AttributeIEC 61360-1, XML, (Tabellenkalkulation, z. B. Excel), ...

V) Export- und Importprozeduren mit CA-SystemenAlle Systeme, die die Anforderungen von III) erfüllen.z. B. PLS, CAE, PDM, MES, ERP, ...


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 24 -

Die verwendeten Symbole

Operatoren:

Prozessoperator (O)

Technische Ressource (T)

Zustände:

Produkt (P)

Energie (E)

Relationen:

Fluss

Nutzung

Bilanzgrenze (B)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 25 -

Grafische Darstellung eines Prozesses

id (O)

id (P)

id (P)

id (B)

id (E)

id (E)

id (T)

Nutzung von technischen Ressourcen

Energieströme im Umfeld

Begrenzung der Betrachtung

(Bilanzgrenze)

Transformation von Produkten


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 26 -

id (B0)

id (B0)

id (T1)

Dekomposition eines Prozesses.

id (E1)

id (E2)

id (E3)

id (P1)

id (P2)

id (P4)

id (P3)

id (P2)

id (P3)

id (P1) id (E1)

id (E2)

id (T11)

id (T12)

id (O1)

id (O11)

id (O12)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 27 -

Notation der folgenden Informationsmodellen, in Anlehnung an UML

Aggregation (besteht aus ... )

Assoziation (ist zugeordnet ... )

„Kardinalität“es gibt genau einses gibt keinen oder unendlich vielees gibt mindestens zwei oder endlich viele

Objekt

Bemerkung, Notiz

Export- / Importprozeduren

10..*2..n

Name

Text


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 28 -

Objekte eines Prozesses

Prozess

Prozess-operator

(funktional)Produkt

1..n2..n

Technische Ressource (operational)

Bilanzraum

1

Energie

0..n

Bilanzgrenze Nutzung

Fluss

besteht aus

ist zugeordnet

ist zugeordnet

ist zugeordnet

ist zugeordnet


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 29 -

Fokus auf einen Prozessoperator (exemplarisch für alle gezeigten Objekte)

Prozess

Prozess-operatorProdukt

1..n2..n

Technische RessourceBilanzraum

1

Energie

0..n

Bilanzgrenze Nutzung

Fluss

besteht aus

ist zugeordnet

ist zugeordnet

ist zugeordnet

ist zugeordnet


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 30 -

Bezug zur IEC 16360 innere Struktur der Datenelemente – hier Kennzeichnung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 31 -

Bemerkung zur Struktur der Objektattribute

Objekt1..nist zugeordnet

Merkmale

Beziehungs-herstellender Bestandteil

Kategorie(Name)

Beschreibender Bestandteil

Kenn-zeichnung

1ist zugeordnet

Merkmal 1 Merkmal j Merkmal n

(...) (...)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 32 -

1 Identifizierender Bestandteil

Code m Ident

Bevorzugter Name m Kategorie

Synonym für den Namen o

Bevorzugter Buchstabencode o

Synonym für den Buchstabencode o

Kurzname m

Sortierkriterium o Physikalisch, chemisch, biologisch, technologisch, ...

Versionsnummer m Attributsänderung mit Nutzungsänderung

Revisionsnummer m Attributsänderung ohne Nutzungsänderung

(...)

Die ersten Schritte des Fachausschusses


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 33 -


2 Beschreibender Bestandteil

Wertfeststellungsverfahren m Messverfahren

Maßeinheit o Bei metrisch skalierbaren Werten eine SI-Einheit.

Verweis auf Normen o

Linkzur Asset-Taxonomie m DIN V 19259

zum AKZ m

Wert m Sollwert (Zeitstempel durch Versionierung festgelegt)

Gültigkeitsgrenzen Wertebereich

Gutbereich o

Erlaubter Fehlbereich o

Unerlaubter Fehlbereich o

RepräsentativitätHinsichtlich Messzeit o Definitionsbereich t

Hinsichtlich Messort o Definitionsbereich x

Folge der Istwertei = 1 Istwert oi = 1 Zeitstempel oi = 1 Ortstsempel o(...) oi = n Istwert oi = n Zeitstempel oi = n Ortstsempel o

(...)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 34 -

3 Beziehungsherstellender Bestandteil

Ziel, Sicht, Kriterien o Logistik, Sicherheit, Validierung, Instandhaltung, ...

Vorschriften zur Relationgenerierung o Φ (α,β,χ,...) = 0

Modell, Indikator o

Allgemeine Beziehungsvorschriften o

(...)



B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 35 -

Attribute eines Prozessoperators

Prozess-operator

1..n

Merkmale

Kenn-zeichnung

1..n

1

besteht aus

ist zugeordnet

ist zugeordnet


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 36 -

Kennzeichnung eines Prozessoperators

Prozess-operator

Kenn-zeichnung

1ist zugeordnet

Langname

Kurzname

Eindeutiges Ident

(...)

Revisions-nummer

Versionsnummer

Verweis auf Energien

Produkte

Technische Ressource

(Asset)

Bilanzraum


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 37 -

Merkmale eines Prozessoperators

Merkmale


Kategorie(Name)


Prozess-operator

1..nist zugeordnet


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 38 -

Kategorie (Name) eines Merkmals

Merkmale


Kategorie(Name)


Langname

Kurzname

Eindeutiges Ident

(...)

Revisions-nummer (*)

Versionsnummer (*)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 39 -

Beschreibende Bestandteile eines Merkmals

Merkmale


Kategorie(Name)


Sollwert

Repräsentativität (*)

Gültigkeits-grenzen (*)

Wert-feststellungs-verfahren (*)

Istwerte

(...)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 40 -

Beziehungsherstellende Bestandteile eines Merkmals

Merkmale


Kategorie(Name)


Vorschriften zur Relationsgenerierung

(*)

Model (*)

Sicht (*)

(...)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 41 -

Gerätespezifikation- Ger.-Spez.-ID- Bevorzugte Benennung- Definition

Anforderungsmerkmalleiste(AML)

- AML-ID

Gerätemerkmalleiste(GML)

- GML-ID

besteht aus

besteht aus

Merkmalblock

besteht ausbesteht aus

- Merkmalblock-ID- Bevorzugte Benennung- Definition

Merkmal- Merkmal-ID- Bevorzugte Benennung- Einheit- Definition- Normbezug

Merkmalblock

besteht ausbesteht aus

- Merkmalblock-ID- Bevorzugte Benennung- Definition

Merkmal- Merkmal-ID- Bevorzugte Benennung- Einheit- Definition- Normbezug

besteht aus

Project Group “List of Characteristics“

PROLIST

Formalisierte Prozessbeschreibungen und Merkmalsleisten – VDI/VDE 3682 und NE100


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 42 -

Auszug aus der AML (Einbauort) für einen CoriolisMassenDurchflussmesser

Project Group “List of Characteristics“

PROLIST


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 43 -

Anwendungsbeispiele


1) Einleitung




5) Schlussbemerkung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 44 -

Wiederholung: Werkzeugkasten

O12

T1

P1

B1

E1


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 45 -

Stromerzeugung mittels Kohle

Elektrische Energie

Abgase

Asche

Energieverluste

Kohle LuftWasser

Abwasser

Strom erzeugen Kraftwerk


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 46 -

Erste Detaillierung der Stromerzeugung

Rotationsenergie

Elektrische Energie

Wasserdampf(hoher Druck,

hohe Temperatur)

Energieverluste-3

Abgase

Asche Energieverluste-1

Energieverluste-2Wasserdampf(niedriger Druck,

niedrige Temperatutr)

Kohle LuftWasser

Abwasser

Strom erzeugen

Rotationerzeugen

Dampf erzeugen

Kondensation

Wasser (kondensierter Wasserdampf)

Turbine(Propeller)

Dampferzeuger(Kesselhaus)

Kondensator& Kühlturm

Generator(Dynamo)


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 47 -

Membranmodul Rektifikationskolonne

gereinigtes Lösemittel

verunreinigtes Lösemittel

Heizdampf 2

Kühlwasser 2

Abluft

Abwasser

Sumpfprodukt

Heizdampf 1

Kühl-wasser 1

Grobes Verfahrensfließbild der Pervaporation


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 48 -

Sumpfprodukt

HD RL

KW RL


Abwasser

HD VL

KW VL

Hilfsenergiefür Vakuum


Abluft

Lösemittel-rückgewinnung

HD : HeizdampfKW : KühlwasserVL : VorlaufRL : Rücklauf

Der Prozess der „Lösemittelrückgewinnung“


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 49 -


Sumpfprodukt

Abwasser

HD 2 RL

KW 2 RL

HD 1 VL

KW 1 VL

Hilfsenergiefür Vakuum


Membrantrenn-verfahren

Kopfprodukt

HD 2 VL

KW 2 VL

Abluft

HD 1 RL

KW 1 RL

Rektifikation

dm/dt p T h

dm/dt p T h

dm/dt : MassenstromT : Temperaturp : Dampfdruckc : spezifische Wärmekapazitäth : spezifische Enthalpie

Pervaporation

Dampfpermeation

dm/dt T c

dm/dt T c

dm/dt T c

dm/dt T c

Detaillierung des Prozesses „Lösemittelrückgewinnung“


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 50 -

Prinzip des Membransverfahrenfür die Chlor-Alkali-Elektrolyse

H2OReinsole

NaOHverarmte Sole

H2Cl2

Cl-

Cl-

OH-

OH-

Na+

Na+

H+

H+

Anode Kathode+

Membran

e-

e-e-

e-

—


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 51 -

Der Gesamtprozess der Chlor-Alkali-Elektrolyse -formalisierte Beschreibung

Legende:

B1: Produktionsstätte der Anlage

O1: Chlor-Alkali-Elektrolyse

P1: LuftP2: Wasser (H2O)P3: Fällchemikalien P4: Kochsalz (NaCl)P5: FällschlammP6: AbwasserP7: AbluftP8: Natronlauge (NaOH)P9: Chlorgas (Cl2)P10: Wasserstoff (H2)

E1: einfließende EnergieE2: ausfließende Energie

T1: Anlagenkomplex für dieChlor-Alkali-Elektrolyse

E1

E2

B1

P2

P5

P1 P3

P9 P8 P10

P6

P7

O1

P4

T1


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 52 -

Der Teilprozess „Oxidation“

Legende:

B121: Umgebung des Anodenraumes

O1211: Produkte zuführenO1212: ReaktionO1213: Elektronen abführenO1214: flüssige Produkte abführenO1215: gasförmige Produkte abführen

P11: ReinsoleP13: verarmte SoleP14: Chlorgas (Cl2) - rohP121: Na+- Ionen im AnodenraumP130: restl. Ionen und Moleküle

nach Reaktion P140: Chlorgas (Cl2) - roh

nach ReaktionP1210: Na+- Ionen vor ReaktionP1300: restl. Ionen und Moleküle

vor ReaktionP1400: Cl- - Ionen vor Reaktion

E121: elektr. Energie für O121E1230: Elektronenstrom

T1211: Pumpen, Rohre, Ventile, ...T1212: Gefäß, ...T1213: Elektroden, Kabel, ...T1214: Pumpen, Rohre, Ventile, ...T1215: Pumpen, Rohre, Ventile, ...

B121

O1211

P11

P13

P130

P1210

O1213

O1215

O1214

P1300 P1400

P140

P121

P14 E1230

E1230

O1212

E121

T1211

T1213

T1215

T1214

T1212


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 53 -

Chlor-Alkali-Elektrolyse

Ausgangs-produkte

nachbehandlen

Eingangs-produkte

aufbereiten

Elektrolyse

besteht aus

Elektronen pumpen

Oxidation Ionen trennen

besteht aus

Reduktion

besteht aus

O12

O1

O13O11

O122O121 O123 O124

Produktezuführen

O1211

Elektronenabführen

O1213

gasförmige Produkte abführen

O1214

flüssigeProdukteabführen

O1215

Reaktion

O1212

Anlagenkomplex

Teilanlagen

Verfahrenstechnische Anlagen

Technische Einrichtungen

Bemerkung zur Detaillierung von Prozessoperatoren und Technischen

Ressourcen


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 54 -

Sichten auf die Produktionsanlage

Werk

Anlagenkomplex

Anlage

Teilanlage

Techn. Einrichtung

PLT-Stelle

Gebäude

Bühne

Feld

Verfahren

Verfahrensabschnitt

Grundoperation

Strukturen im Umfeld der Produktion


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 55 -

Beispiel für die Attributierungeines Produktes: „Reinsole “ (P11)

B121

O1211

P11

P1210 P1300 P1400

E121

T1211


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 56 -

Reinsole

Kennzeichnung des Produktes „Reinsole “ (P11)

Reinsole (Edukt für folgende Reaktionen)

Rsol

P11

(...)

0

1

von: O11 ..nach: O1211

P11

Kenn-zeichnung

Langname

Kurzname

Eindeutiges Ident

Revisionsnummer

Versionsnummer

Verweis auf Prozessoperator


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 57 -

Kategorie des Merkmals j des Produktes „Reinsole “ (P11)

Merkmalj


Kategorie(Name)


Konzentration der Ca2+- Ionen

{CA2+}

P11- j

(...)

0

1

Langname

Kurzname

Eindeutiges Ident

Revisionsnummer

Versionsnummer

P11


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 58 -

Beschreibende Bestandteile des Merkmals j des Produktes „Reinsole“ (P11)

Merkmalj


Kategorie(Name)


Führungsgröße (Sollwert):0,080 ppm {t/2002.09.26.21:00:20/X2}

Repräsentativ bezüglichMessort: x2 +/- ∆x und Zeitraum: von tk (letzte Eichung)

bis tk+1 (nächste Eichung)

(Alle Werte in ppm)Gutbereich: [...;0,085]erlaubter Bereich: [...;0,097]unerlaubter Bereich: ]0,97;...]

Bestimmung der Ca2+ - Ionen in Anteilen am Messort x2. Einheit: [ppm](s. a. Vorschrift 4712 „Konzentration“)

(...)0,0791 ppm {t/2002.09.27.08:02:15/X2}0,0790 ppm {t/2002.09.27.09:02:15/X2}0,0792 ppm {t/2002.09.27.10:02:15/X2}(...)

(...)

Sollwert

Repräsentativität

Gültigkeitsgrenzen

Wertfeststellungs-verfahren

Istwerte

P11


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 59 -

Beschreibende Bestandteile des Merkmals j des Produktes „Reinsole“ (P11)

Führungsgröße (Sollwert):0,080 ppm {t/2002.09.26.21:00:20/X2}

Repräsentativ bezüglichMessort: x2 +/- ∆x und Zeitraum: von tk (letzte Eichung)

bis tk+1 (nächste Eichung)

(Alle Werte in ppm)Gutbereich: [...;0,085]erlaubter Bereich: [...;0,097]unerlaubter Bereich: ]0,97;...]

Bestimmung der Ca2+ - Ionen in Anteilen am Messort x2. Einheit: [ppm](s. a. Vorschrift 4712 „Konzentration“)

(...)0,0791 ppm {t/2002.09.27.08:02:15/X2}0,0790 ppm {t/2002.09.27.09:02:15/X2}0,0792 ppm {t/2002.09.27.10:02:15/X2}(...)

(...)

CAE, PLS

PLS

PLS

PLS

PLS

Merkmalj


Kategorie(Name)


P11


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 60 -

Beziehungsherstellende Bestandteile des Merkmals j des Produktes „Reinsole“ (P11)


Kategorie(Name)


Merkmalj

Funktionale Zusammenhänge:{CA(OH)2} = f121A(t, {CA2+}, T)ηMem = f122A(t, {CA(OH)2}, T, j)

Einfluss der Konzentration der Ca2+-Ionen ({CA2+}) durch Fällungsreaktionen auf die Effektivität der Membran-Durchlässigkeit (ηMem)

Betriebswirtschaft (Kosten), Logistik (SCM),Instandhaltung, Betrieb, F&E,....

(...)

Vorschriften zur Relationsgenerierung

Modell

Sicht

P11


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 61 -

Beziehungsherstellende Bestandteile des Merkmals j des Produktes „Reinsole“ (P11)

Funktionale Zusammenhänge:{CA(OH)2} = f121A(t, {CA2+}, T)ηMem = f122A(t, {CA(OH)2}, T, j)

Einfluss der Konzentration der Ca2+-Ionen ({CA2+}) durch Fällungsreaktionen auf die Effektivität der Membran-Durchlässigkeit (ηMem)

Betriebswirtschaft (Kosten), Logistik (SCM),Instandhaltung, Betrieb, F&E,....

(...)

PLSBeziehungs-herstellender Bestandteil

Kategorie(Name)


Merkmalj

P11


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 62 -

Schlussbemerkung


1) Einleitung




5) Schlussbemerkung


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 63 -

Resümee

Mit der VDI/VDE - Richtlinie 3682 „Formalisierte Prozessbeschreibungen“ wurde sowohl für die prozessorientierten Fachleute ein praxistaugliches grafisches Beschreibungswerkzeug, als auch ein den heutigen IT-Möglichkeiten adäquates informationstechnisches Instrumentarium vorgestellt.

Die wesentlichen Elemente beider Werkzeuge wurden an Beispiele verdeutlicht. Die Prozessbeschreibung verläuft dabei entlang des Vorgehensmodells:

Grafische Darstellung des ProzessesInformationsmodell der Prozessobjekte und deren VerknüpfungAttributierung der Prozessobjekte


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 64 -

Resümee

Es entsteht unter Beteiligung aller am Prozess interessierten Gewerke eine einfache symbolische Darstellung des Prozesses, die somit deren Belange direkt berücksichtigt: Der prozessorientierte „Ingenieurteil“.

Bei allen dabei vorgenommenen notwendigen sichtorientierten Dekompositionsschritten sind Konsistenz und Vollständigkeit sichergestellt.

Die formalisierte Prozessbeschreibung ist Basis für eine revisionsfähige, den gesamten Lebenszyklus eines Prozessesbegleitende, stets aktuelle Dokumentation, eine Vorraussetzung für jede Art von Prozessführung im Sinne einer Human ProcessCommunication, Prozessanalyse und -optimierung sowie Produktmodifikation.


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 65 -

Resümee

Ein Informationsmodell, in dem die Objekte des Prozesses(Operatoren und Zustände) und deren Relationen (Fluss und Nutzung) in objektorientierter Vorgehensweise mit Attributen in einer einheitlichen Struktur beschrieben sind, schließt die Lücke zwischen Informationsquellen und -senken.

So wird die Problematik, Unverträglichkeiten verschiedener Systeme nachträglich durch Schnittstellen beseitigen zu müssen, von vorneherein vermieden und eine Basis für notwendige Export-und Import-funktionalitäten zu CA-Systemen gegeben.


B. Polke

VDI/VDE-3682Stand: 10-03-2004

- 66 -

Prof. Dr. B. Polke

Ende

Danke für Ihre Aufmerksamkeit.

id (O)

id (P)

id (P)

id (B)id (E)

id (E)

id (T)

„Formalisierte Prozessbeschreibungen - Richtlinie VDI/VDE...

Documents

Transcript of „Formalisierte Prozessbeschreibungen - Richtlinie VDI/VDE...