Christoph Lex

• Der Einsatz neuer Technologien hat die Softwareentwicklung im Bereich von Prozessleitsystemen (PLS) in den letzten Jahren stark verändert. Engineering- und Testprozesse können heutzutage schneller und kostengünstiger durchgeführt werden als früher. Ein weit verbreiteter Ansatz, um die Effizienz dieser Prozesse zu steigern, ist der Einsatz von „Digital Twins“. Metior Industrieanlagen entwickelt Softwarelösungen für Siemens PCS7 PLS, deren korrekte Funktion im Zuge eines FAT (Factory Acceptance Test) in Zusammenarbeit mit dem Endkunden validiert werden muss. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung, wie die Abarbeitung eines FAT durch den Einsatz eines Digital Twin, basierend auf dem Siemens Simulation Framework SIMIT, verbessert werden kann. Zu Beginn wurden die grundlegenden Anforderungen an Digital Twins untersucht und die daraus gewonnenen Erkenntnisse bildeten anschließend die Basis zur Entwicklung eines Modells für eine simple Prozessanlage, inklusive Einbauten wie z.B. Pumpen und Ventile. Auf Basis einer Funktionsbeschreibung wurde ein standardisiertes Anwenderprogramm in Siemens PCS7 unter Verwendung der Control Module Types (CMT) erstellt und darauf aufbauend eine Gegenlogik in SIMIT implementiert. Im Anschluss daran wurde eine lauffähige Simulation der Testanlage erstellt und deren Auswirkung auf den FAT Prozess, im Vergleich zur derzeit bei metior Industrieanlagen angewandten FAT Prozedur, untersucht. Basierend auf den Resultaten dieser Simulation, kann der Einsatz eines Digital Twins aufgrund von Zeitund Kostenersparnis uneingeschränkt empfohlen werden. Darüber hinaus stellt diese Arbeit eine Anleitung zur Anwendung standardisierter PLS Programme und zur Erstellung von Simulationen für zukünftige Projekte dar.
• New technologies have changed the software development process for DCS (Distributed Control Systems) throughout the last decade. Engineering and testing processes can be performed more efficiently and cost effectively than in the past. A suitable approach to increase the efficiency of these processes is the implementation of “digital twins” which represent digital models of existing process plants or production lines. Metior Industrieanlagen develops software solutions for Siemens PCS7 DCS which accurate performance needs to be validated by a FAT (Factory Acceptance Test) executed in collaboration with the client. The aim of this thesis is to evaluate how the execution of such a FAT process can be enhanced by the implementation of a digital twin based on the Siemens Simulation Framework SIMIT. First the basic requirements of digital twins were investigated. The assessed data was utilized to develop a plant simulation model of a small process facility including widespread equipment as for example pumps and valves. A standardized application program based on Siemens PCS7 containing Control Module Types (CMT) and the according logic in SIMIT was set up especially for this simulation plant referring to a functional design specification. Afterwards a fully operational plant simulation was generated and the impact on the FAT process in comparison to the current performed FAT at metior Industrieanlagen was evaluated. Based on the results of this simulation, the implementation of a digital twin for a FAT can be thoroughly recommended due to time and cost effectiveness. Furthermore this thesis represents a guideline how to apply standardized DCS programs and simulation methods for future software projects.