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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-65730
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2014/6573/


Anwenderorientierte und minimalinvasive Leitstandmodernisierung

Reiswich, Eugen

pdf-Format:
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SWD-Schlagwörter: Leitstand , Kontrollsystem , Reengineering , Evolutionäre Systementwicklung
Freie Schlagwörter (Deutsch): Leitstand, Leitwarte, evolutionär, anwenderorientiert, Kontrollsystem
Freie Schlagwörter (Englisch): Control System, Modernization, Evolution, user-oriented, user-centered
Basisklassifikation: 54.80 , 54.52
Institut: Informatik
DDC-Sachgruppe: Informatik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Züllighoven, Heinz (Prof. Dr.-Ing.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 09.01.2014
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 23.01.2014
Kurzfassung auf Deutsch: Leitstände sind komplexe Kontrollsysteme, in denen Operateure Industrieanlagen steuern und überwachen. Der hohe Automatisierungsgrad aktueller Industrieanlagen verdrängt die Operateure zunehmend aus dem technischen Prozess und reduziert ihre Rolle zu passiven Zuschauern. Eine vollständige Automatisierung aller prozesstechnischer Aufgaben ist bislang jedoch nicht möglich und erfordert gezielte Eingriffe durch Operateure. Für diese Aufgabe bieten ihnen aktuelle Leitstandsysteme oft die gleichen feingranularen Sensordaten und Steuerungsoptionen, wie sie in der Signalverarbeitung der Maschinen verwendet werden. Anwenderorientierte Ansätze rücken die Rolle der Operateure zurück in den Mittelpunkt des Prozessgeschehens. Dies erfordert ein verbessertes und auf die Bedürfnissen der Operateure abgestimmtes Leitstandsystem. Die Modernisierung vorhandener Leitstandsysteme führt oft zu massiven Eingriffen in die Software und routinierte Arbeitsabläufe der Operateure. Diese Eingriffe beeinträchtigen häufig die Anlagenverfügbarkeit. In dieser Arbeit werden methodische und softwaretechnische Ansätze erarbeitet, die vorhandene Leitstandsysteme stärker an die Bedürfnisse der Operateure ausrichten, ohne dabei routinierte Arbeitsabläufe und vorhandene Systeme tiefgreifend zu manipulieren.

Zu Beginn der Arbeit werden aus Sicht der Operateure wiederkehrende Leitstandprobleme vorgestellt. Mit Hilfe der Arbeitspsychologie werden diese Probleme auf ein zu technologiezentriertes Design der Leitstandsysteme zurückgeführt. Auf dieser Grundlage werden Anforderungen an anwenderorientierte Leitstandlösungen formuliert und dazu passende Ansätze in der Automatisierungs- und Softwaretechnik identifiziert. Für die Einführung dieser Ansätze in vorhandene Systeme werden zunächst methodische Konzepte herausgearbeitet und in der Entwurfsmetapher \\\"Modernisierung der Altstadt\\\" konkretisiert. Bei diesem Ansatz bleiben bestehende Leitstandsysteme erhalten und werden an ausgewählten Stellen, dort wo sie Unzulänglichkeiten aufweisen, durch neue Leitstandfunktionalität ergänzt. Für die Realisierung dieser Entwurfsmetapher werden softwaretechnische Ansätze herausgearbeitet, die neue Leitstandfunktionalität mit wenigen Eingriffen und Seiteneffekten in vorhandene Systeme einführen. Dabei wird die neue und vorhandene Funktionalität lose gekoppelt, damit sie sich gegenseitig ergänzen können.
Kurzfassung auf Englisch: Control systems allow operators to supervise and control industrial processes. The high level of automation in industrial plants reduces the current role of operators to one of passive supervisors. However, an entire automation of all industrial processes is still impossible and requires regular operator interventions. Current control systems support this process by providing operators with fine-grained sensor data, which is also used by machines for signal processing. User-centered approaches define the operator as an active part of the industrial process. These approaches require better control system software, which is able to support the human operator’s needs. Modernizing control systems in a user-oriented way often leads to changes in software and proven workflows. This has a negative impact on the availability of plant machinery. To address this issue, this thesis provides methodological and software-technical modernization concepts which have a minimum negative impact on established workflows and systems.

This thesis starts with a summary of recurrent problems which operators experience during their work. According to industrial psychology, most of the problems operators are confronted with, can be traced back to a technology- centered design of control system software. Based on this observation, this thesis proposes a user-centered approach for control system modernization with appropriate solutions in automation engineering and computer science. The proposed methodology is summarized by the metaphor \\\"Modernizing the Old Town\\\". Rather than changing entire existing control systems, the modernizing approach preserves existing systems and complements their shortcomings by new control system functionality. The proposed solution provides software-technical concepts on how to introduce user-oriented functionality in existing control systems with minimal interference and side effects on systems and workflows. In addition, this thesis provides concepts on how to loose couple new and existing control system functionality in a way where they can complement each other.

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