Entwurf und Verifikation von Ablaufsteuerungen

Der störungsfreie Betrieb einer Anlage ist in der Verfahrenstechnik der Schlüssel zur effizienten Nutzung von Ressourcen und dem ökonomischen Erfolg der Anlage, da Produktionszeit, die durch Störungen oder Verzögerungen im Betriebsablauf oder während der Inbetriebnahme verloren geht, zusätzliche Kosten oder Produktionsausfälle von erheblichem Ausmaß verursacht. Eine fehlerfreie Steuerung zur Automatisierung der Anlage ist hierzu unerlässlich. Der Entwurf einer Steuerung erfordert das perfekte Ineinandergreifen zahlreicher Gewerke von der Definition der Anforderungen bis zur Inbetriebnahme. Die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellte systematische Entwurfs- und Verifikationsmethoden adressieren einerseits die Notwendigkeit der Fehlervermeidung oder frühzeitigen -erkennung und andererseits durch entsprechende Softwareunterstützung die zeit- und ressourceneffiziente Zusammenarbeit der beteiligten Experten. Zu Beginn des Entwurfs steht eine schrittweise, iterative und softwaregestützte Formalisierung der informellen Anforderungen an die gesteuerte Anlage. Hierbei werden die Randbedingungen der industriellen Praxis, z. B. interdisziplinäre Entwicklungsteams, Änderungsmanagement und Komplexität der Anforderungen, einbezogen. Auf Basis der formalisierten Anforderungen werden Modelle algorithmisch generiert, die - je nach gewünschter Analyseart und -tiefe - zur Prüfung, Simulation oder Verifikation der Steuerung eingesetzt werden können. Ergebnisse dieser modellgestützten Prüfungen können zur Fehlerbehebung in der Steuerung eingesetzt werden. Die Eignung der Methoden und Softwarewerkzeuge wird anhand von Beispielen - teilweise aus der industriellen Praxis - nachgewiesen.