Modulare Prozessanlagen bestehen aus einfach austauschbaren Prozess- und Funktionseinheiten, deren Konfiguration (Aufbau) und Rekonfiguration (Umbau) neue Möglichkeiten der flexiblen Prozessrealisierung eröffnen. Die Wandelbarkeit der Anlagen stellt aus Perspektive der funktionalen Sicherheit eine Herausforderung dar, da bestehende Methoden und Vorgehensweisen auf den verhältnismäßig statischen Betrieb von konventionellen Anlagen optimiert sind. Um den Zielkonflikt zwischen Flexibilität und Sicherheit abzumildern wurde ein Konzept zur Orchestrierung von verteilten Sicherheitssystemen entwickelt und in einer Demonstrationsanlage erfolgreich erprobt. Der Konzeptentwurf integriert sowohl technische als auch menschliche Anforderungen, mit dem Ziel, Operateure durch eine geschickte Systemgestaltung zur Beherrschung der Re-Konfiguration zu befähigen. / Modular process plants consist of easily exchangeable process and functional units whose configuration (assembly) and reconfiguration (modification) open up new possibilities for flexible process implementation. The changeability of the plants poses a challenge from the perspective of functional safety, since existing methods and procedures are optimized for the relatively static operation of conventional plants. To mitigate the trade-off between flexibility and safety, a concept for orchestrating distributed safety systems was developed and successfully tested in a demonstration plant. The concept design integrates both technical and human requirements, with the goal of enabling operators to master reconfiguration through smart system design.

Stärker verteilte Systeme in der Planung und Produktion verbessern die Agilität und Wartbarkeit von Einzelkomponenten, wobei gleichzeitig jedoch deren Vernetzung untereinander steigt. Das stellt wiederum neue Anforderungen an die semantische Beschreibung der Komponenten und deren Verbindungen, wofür Informations- und Datenmodelle unabdingbar sind. Der Lebenszyklus dieser Modelle ist dabei von Änderungen geprägt, mit denen umgegangen werden muss. Heutige Revisionsverwaltungssysteme, die die industriell geforderte Nachvollziehbarkeit bereitstellen könnten, sind allerdings nicht auf die speziellen Anforderungen der Informations- und Datenmodelle zugeschnitten, wodurch Möglichkeiten einer konsistenten Evolution verringert werden. Im Rahmen dieser Dissertation wurde ein Revision Management System zur durchgängigen Unterstützung der Evolution von Informations- und Datenmodellen entwickelt, das Revisionsverwaltungs- und Evolutionsmechanismen integriert. Besonderheit ist hierbei die technologieunabhängige mathematische und semantische Beschreibung, die eine Überführung des Konzepts in unterschiedliche Technologien ermöglicht. Beispielhaft wurde das Konzept für das Semantic Web als Weiterentwicklung des Open-Source-Projektes R43ples umgesetzt. / The increased distribution of systems in planning and production leads to improved agility and maintainability of individual components, whereas concurrently their cross-linking increases. This causes new requirements for the semantic description of components and links for which information and data models are indispensable. The life cycle of those models is characterized by changes that must be dealt with. However, today’s revision control systems would provide the required industrial traceability but are not enough for the specific requirements of information and data models. As a result, possibilities for a consistent evolution are reduced. Within this thesis a revision management system was developed, integrating revision control and evolution mechanisms to support the evolution of information and data models. The key is the technology-independent mathematical and sematic description allowing the application of the concept within different technologies. Exemplarily the concept was implemented for the Semantic Web as an extension of the open source project R43ples.

PLC-system har funnits ute i industrin sedan sent 1970-tal och appliceras på miljontals olika processer. Företag inom processindustrin står idag inför stora utmaningar då en instabil marknad ställer krav på en mer hållbar och flexibel infrastruktur. Krav på ökad produktion, bättre kvalité och lägre kostnader har fått fler företag att försöka gå över till modulära automationssystem. Syftet med detta examensarbete är att undersöka applicerbarheten av Module Type Package (MTP) på Cytivas UNICORN-styrsystem och därefter ta fram en arbetsmetod samt eventuell mjukvara som gör detta möjligt. Arbetet valdes att utföras på Cytivas nya automationsplattform för UNICORN™-styrsystemet genom praktisk undersökning av instrumentkonfigurationer på en specifik grupp av deras bioprocesssystem. Med specifikationer och datablad som blev tillförsedda från de tekniska organen NAMUR och VDI/VDE som utvecklar MTP undersöktes en instrumentkonfiguration med fokus på struktur och uppbyggnad. Utifrån dessa undersökningar designades och utvecklades en mjukvara som kunde ta fram MTP-kompatibla data för validering och test med mjukvaruverktyg utvecklade av COPADATA. Arbetet resulterade i slutsatsen att MTP är möjligt att applicera på Cytivas bioprocesssystem med ny automationsplattform. Fortsatt arbete krävs för att ta fram en arbetsmetod samt att mjukvara i framtiden bör utvecklas vidare. / PLC systems have existed in the industry since the late 1970s and are applied worldwide to millions of different processes. Companies in the process industry today face major challenges as an unstable market demands a more sustainable and flexible infrastructure. Demands for increased production, better quality and lower costs have caused more companies to try to switch to modular automation systems.  The aim of this thesis is to examine the applicability of Module Type Package (MTP) on Cytiva's UNICORN control system and then develop a working method and possible software that makes this possible. With specifications and data sheets supplied from the technical bodies NAMUR and VDI/VDE, an instrument configuration was investigated with a focus on its structure. Based on these investigations a software was designed and developed that could produce MTP-compatible data for validation and testing using software tools developed by COPADATA.  The work resulted in the conclusion that MTP is possible to apply to Cytiva's bioprocess systems with their new automation platform. Continued work is required to develop a working method, and that the software that was created should be further developed and improved.