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Dissertationen


Martin Fritz: Eine Softwarearchitektur zur Modellierung und Simulation von rezepturgesteuerten Mehrproduktanlagen


1. Gutachter: Prof. Dr.-Ing. S. Engell
2. Gutachter: Prof. Dr. E.-E. Doberkat

Datum der Prüfung: 10.06.1999


Zusammenfassung:

Diskontinuierlich betriebene Mehrproduktanlagen werden in der chemischen und pharmazeutischen Industrie vor allem dann eingesetzt, wenn kleinere Mengen von hochwertigen Produkten in verschiedenen Varianten hergestellt werden sollen. Diese Anlagen sind sehr flexibel und damit besonders gut zur Reaktion auf wechselnde Marktanforderungen geeignet; sie sind aber auch sehr teuer und komplex und erfordern daher moderne Methoden der Prozeßführung, um sie sicher und wirtschaftlich betreiben zu können.

Ein wichtiges Werkzeug bei der Planung und dem Betrieb solcher Anlagen ist die Computersimulation. Sie kann für verschiedene Einsatzzwecke, von der Untersuchung der physikalisch-chemischen Prozeßdynamik bis zur Optimierung von Materialflußketten, wichtige Hilfestellungen für die Entscheidungsfindung auf verschiedenen Ebenen liefern.

Das in dieser Arbeit vorgestellte Modellierungs- und Simulationssystem (Batch Simulation Package) unterscheidet sich von anderen Ansätzen zur Simulation von Mehrproduktanlagen bzw. Chargenprozessen vor allem dadurch, daß es in der Lage ist, das gesamte Anwendungsspektrum für Simulation mit einem einzigen Werkzeug abzudecken, was den Aufwand für die Modellerstellung beträchtlich verringert, wenn verschiedene Fragestellungen simulativ untersucht werden sollen.

Garant dafür ist eine flexible und modulare Softwarearchitektur. Durchgängige Objektorientierung und die konsequente Verwendung von Entwurfsmustern machen das System variabel und leicht erweiterbar. So wird eine Entkopplung der typischerweise eng miteinander verkoppelten Komponenten Modellierung und Simulation erreicht, wodurch die vom Benutzer erstellten Modelle mit verschiedenen Simulationstechniken (ereignisdiskret, kontinuierlich) simuliert werden können, um verschiedene Fragestellungen mit der jeweils geeigneten Technik untersuchen zu können.

Zur Modellerstellung stellt komfortable graphische Editoren zur Verfügung, die auf einem gemeinsamen Framework für Grapheneditoren basieren, das auch die Definition von Meta-Modelldaten wie die vorhandenen Modellblock-Typen und deren Parameter ermöglicht.

Das Design der Schnittstelle zur Ergebnisausgabe erlaubt die einfache Integration vorhandener Werkzeuge zur Datenvisualisierung und -auswertung.

Anhand dreier Beispiele aus unterschiedlichen Anwendungsgebieten wird die Praxistauglichkeit des Systems unter Beweis gestellt.



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