Grenzen in der Prozessautomatisierung überwinden

79. Namur-Hauptsitzung bietet Lösungen zur Optimierung in der globalen Prozessindustrie

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Herausforderungen bei Plant Performance

Eine der größten Herausforderungen in der Prozessindustrie stellt derzeitig die Dynamik des Marktbedarfs dar. Flexibilität der Anlagen und Einführungszeiten neuer Produkte werden zu Treibern der Verbesserung und Optimierung von Wertschöpfungsketten. Eine wesentliche Anforderung, die sich daraus ergibt, ist es, die Produktionsanlagen bestmöglich zu betreiben.

Für Dr.-Ing. Udo Enste von LeiKon setzt sich die Performance dabei aus einer Kombination von unterschiedlichen Aspekten zusammen. Einzelne Aspekte sind etwa die Steigerung der Prozessstabilität und der Robustheit, die Verbesserung der Produktqualität und des Durchsatzes, Zunahme der Anlagenverfügbarkeit, Steigerung der Energie- und Materialeffizienz sowie die Flexibilität der Produktion, angepasst an den aktuellem Marktbedarf und an aktuelle Energie- und Rohstoffpreise. Zur umfassenden Bewertung der Plant Performance müssen Bewertungskriterien und Maßzahlen ermittelt werden.

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Doch diese KPIs (Key Performance Indices) zu definieren und bewerten, ist in der Praxis häufig schwieriger als gedacht. Da sich üblicherweise nicht alle Ziele gemeinsam optimieren lassen, greift man auf Gütefunktionals zurück. Ein Gütefunktional kann mathematisch beschrieben werden, oft wird das Gütefunktional aber auch implizit, basierend auf Erfahrungswerten oder durch die Reduktion auf eine oder wenige Zielgrößen in den Köpfen der Entscheider gebildet.

„Erschwerend kommt hinzu, dass dieses Gütefunktional dynamisch ist und dass zuweilen Standortleiter und Anlagenbetreiber unterschiedliche Zielvorstellungen haben“, weiß Enste aus eigener Erfahrung zu berichten. Dabei gibt es durchaus mittlerweile viele Konzepte, um Kennzahlen gut darzustellen und der Nutzen solcher KPIs ist vielfach nachgewiesen.

Doch die Herausforderungen liegen woanders. „Es hört sich einfach an, aber oft fehlen die Informationen, oder es gibt Datenausreißer und Datenlücken“, nennt Enste ein Beispiel. Auch Zusammenhänge zwischen Ursache und Wirkung sowie Wirkungsverkopplungen sind längst nicht so eindeutig wie gewünscht. Aus seiner Erfahrung hat sich bewährt, dass man eine Referenz-KPI hinzu zieht. Hier stehen zwei Varianten zu Verfügung, der Bezug auf die Vergangenheit oder auf ein theoretisches Optimum. Wobei sich erstere Variante, wenn Menschen im Spiel sind, besser eignet.

Eine weitere Herausforderung: Noch sind Informationen in Online-Systemen heute Datenpunkt orientiert abgelegt, der Schlüssel zur effektiven Analyse und der Optimierung der Plant Performance liegt jedoch in Informationsmodellen. Hier fehlen Modelle für kontext-basierte Online-Auswertungen. Als Gegenbeispiel nannte er das Forschungsprojekt More. Mehr dazu in unserem Beitrag:

Remote Operation – notwendige Evolution für die Produktion von morgen

Über die Notwendigkeit von Remote Operation berichteten BASF-Mitarbeiter Michael Krauss und John Hofland von Shell im niederländischen Groningen. „Remote IO handelt nicht von längeren Kabeln und auch nicht von reinen Fixkosteneinsparungen“, machte Krauss gleich zu Anfang deutlich. Vielmehr soll die Anlage einfach und sicher zu betreiben sein, zuverlässig, flexibel und kosteneffizient arbeiten – und dies unter optimalem Energie- und Rohstoffeinsatz. Damit unterscheidet sie sich eigentlich nicht sehr von einer klassischen Anlage. Und auch hier muss nicht alles auf einen Schlag gehen, sondern vielleicht steht am Anfang nur ein reduzierter Bedienaufwand. „Später lassen sich Schichtmodelle optimieren und erst am Schluss ist das Projekt soweit fortgeschritten, dass auf die Nachtschicht verzichtet werden kann“.

Wie so etwas aussehen kann, stellte John Hofland, Shell, anhand des Gasfeldes in Groningen vor. Dieses wurde 1959 entdeckt und besteht aus 29 Produktionsclustern, die heute quasi von nur zwei Personen bedient werden. Die Beweggründe für diese Automatisierung waren einerseits die Minimierung von manuellen Eingriffen, andererseits die Reduzierung von Emissionen bei zeitgleicher Erhöhung der Sicherheit und einer verbesserten Bedienführung.

Die Vorteile sind bestechend: Heute arbeiten die einzelnen Cluster in der Regel unbemannt, alle Routinearbeiten sind automatisiert, die Instandhaltung kann geplant werden. Dadurch wurden ungeplante Stillstände eliminiert oder doch zumindest auf ein Minimum reduziert. Die hohe Verfügbarkeit erlaubt einen kontinuierlichen Prozess, gleichzeitig ist die Effizienz gestiegen. Darüber hinaus kann man in kürzester Zeit auf Anforderungen seitens der Kunden reagieren.

Shell-Automatisierungsexperte Hofland ist überzeugt, dass Remote und ein automatisierter Betrieb notwendig ist, um zukünftige Aufgaben zu lösen. Dabei betont er die Notwendigkeit, die Firmenkultur zu verändern. Sein Tipp: Zuerst die Person zu überzeugen, die die höchste Skepsis zeigt.

Und mit noch einem Vorurteil räumt er auf. Ein unbemannter Betrieb benötigt nur neue Lösungen, nicht unbedingt neue Produkte oder neue Technologien.

Eine rasante Entwicklung findet im Bereich der Sensoren und Kommunikationstechniken statt. Mehr von der Namur-Hauptsitzung auf der nächsten Seite ...

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