Prozessautomatisierung „Autonome Wertschöpfungsketten in der Prozessindustrie sind machbar“

Redakteur: Gerd Kielburger

9 Fragen, 9 Antworten. Dr. Wilhelm Otten, der bei Evonik die Business Line Process Technology & Engineering leitet und dabei für Technologieentwicklung und Engineering des Konzerns weltweit verantwortlich ist, im Exklusiv-Interview mit PROCESS. Der NAMUR-Vorsitzende sieht in der digitalen Transformation große Chancen bis hin zu einer selbststeuernden Supply Chain. Doch dafür muss sich auch die NAMUR erst einmal weiteren Schnittstellenthemen und -zielgruppen öffnen.

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Wie muss sich die NAMUR mit Blick auf die Herausforderungen der digitalen Transformation verändern? Der NAMUR-Vorsitzende Dr. Wilhelm Otten sieht vor allem Veränderungsbedarf unter deutlich stärkerer Einbindung der Supply Chain.
Wie muss sich die NAMUR mit Blick auf die Herausforderungen der digitalen Transformation verändern? Der NAMUR-Vorsitzende Dr. Wilhelm Otten sieht vor allem Veränderungsbedarf unter deutlich stärkerer Einbindung der Supply Chain.
(Bild: Evonik; Lina Nikelowski)

Herr Dr. Otten, auf Namur-Hauptsitzungen aber auch auf User-Meetings von großen Automatisierungskonzernen und anderen Events wird seit Jahren – nicht erst seit Industrie 4.0 – die vorbeugende Wartung und Instandhaltung propagiert. Wir hören aber, dass in vielen Anlagen genau das Gegenteil passiert. Anlagen werden „bis zum Anschlag“ gefahren und das Wissen der Mitarbeiter ist in vielen Fällen nicht auf dem notwendigen Stand. Zudem fehlen Budgets für vorbeugende Wartung und Instandhaltung. Was läuft da gerade falsch oder sehen Sie diese Probleme nicht?

Dr. Wilhelm Otten: Ich sehe, dass es große Unterschiede in der Asset-Strategie zwischen den Firmen und auch den Regionen gibt. Das äußert sich insbesondere darin, welcher Wert auf die Anlagenbetreuung gelegt wird und welche Qualifikation die Betriebstechnik hat, die im Endeffekt die Verfügbarkeit der Anlagen bestimmt. Ich sehe – vermutlich u.a. auch aus einem gewissen Nachholbedarf heraus – einen gewissen Hype bei Predictive Maintenance insbesondere in den USA. Auch wenn ich nur für die Evonik sprechen kann, bin ich sicher, dass zumindest die größeren Chemieunternehmen in Deutschland auf vergleichbarem Stand sind. Vorbeugende Instandhaltung, insbesondere Zustandsüberwachung der Anlagen in Form von Schwingungsüberwachung, Ölanalysen etc. ist Stand der Technik seit den 80-er Jahren, allerdings nicht flächendeckend, sondern nur für große und kritische Anlagen. Die ungeplanten Ausfälle, die durch prädiktive Überwachung vermieden werden könnten, liegen unter ein Prozent. Viele Ausfälle sind durch Interaktion mit dem Prozess, z.B. Korrosion durch ungewollte Nebenprodukte oder Verstopfungen erzeugt. In der integrierten prädiktiven Prozess- und Asset-Überwachung sehe ich daher noch Potenziale.

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Bei Evonik gelten Sie auch als ein Vordenker und Antreiber für Industrie 4.0. Sind autonome Wertschöpfungsketten in der Chemie- und Prozessindustrie für Sie eine Vision oder Fiktion?

Dr. Otten: Betrachtet man das Reifegradmodell der Digitalisierung, so steht am Ende das selbststeuernde, autonome System oder Prozess. Von daher bezeichne ich ja auch gern Digitalisierung bzw. Industrie 4.0 als Automatisierung der Geschäftsprozesse. Eine in großen Teilen selbststeuernde Supply Chain halte ich für mittelfristig machbar. Wir arbeiten unter dem Stichwort Remote Operations an der autonomen Produktion, die der Kern der Supply Chain ist. Am Ende ist es eine Frage von Aufwand und Nutzen, inwieweit wir die Supply Chain automatisieren.

Wenn die Supply Chain ein zentrales Einsatzgebiet für Industrie 4.0 ist, sind diese Funktionsträger denn ausreichend in der Namur vertreten oder muss sich da etwas ändern? Wenn ja, was?

Dr. Otten: Das ist eine gute Frage. Klassisch hat die Namur ihren Schwerpunkt in der Produktion. Um die Aktivitäten auf die Supply Chain zu erweitern, haben wir vor zwei Jahren den Arbeitskreis Logistik gegründet. Müssen wir die Supply Chain stärker in der Namur etablieren, sowohl bei den Entscheidern als auch in den Arbeitskreisen? Eindeutige Antwort von meiner Seite: Ja, das ist ein strategischer Schwerpunkt der nächsten Jahre und das weitere Vorgehen haben wir in der letzten Vorstandssitzung abgestimmt.

Wenn Big-Data zum neuen Gold der Industrie werden soll, wie viele Daten-Ingenieure hat Evonik in den letzten zwölf Monaten eigentlich eingestellt?

Dr. Otten: Die Evonik hat seit 30 Jahren eine Gruppe von acht bis zwölf Datenanalysten in der Verfahrensentwicklung. Die erste dokumentierte Anwendung in der Evonik ist die Analyse des Kunden-Kauf-Verhaltens für ein spezifisches Produktsegment. Wir setzen Datenanalyse standardmäßig zur Prozessoptimierung ein, sowohl kommerzielle Software als auch Eigenentwicklungen für spezifische Anwendungen. Die kommerziell verfügbaren oder als Open Source verfügbaren Werkzeuge sind besser geworden. Für diese Gruppe rekrutieren wir jedes Jahr zwei bis drei Mitarbeiter. Zusätzlich wurden noch einige Mitarbeiter im Bereich unseres Big-Data-Lab in der IT eingestellt. Die Nutzung von Datenanalysen ist aber noch nicht durchgängig in der Branche. Den größeren Hebel sehe ich allerdings in der Zukunft in der Nutzung von künstlicher Intelligenz in der Automatisierung von z.B. administrativen Prozessen.

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Welche technischen Entwicklungen werden in den nächsten Jahren die größten Wirkhebel für die Prozessindustrien bringen?

Dr. Otten: Aus meiner Sicht sicherlich die Modularisierung. Durch Modularisierung lassen sich Investitionskosten senken, die Geschwindigkeit der Einführung neuer Produkte erhöhen (Time to Market verkürzen) und die Produktion flexibilisieren. Wir folgen damit in der Prozessindustrie nur einem logischen Trend anderer Industrien. Auf der einen Seite setzt sich die Modularisierung langsam bei Pilotanlagen und Kleinproduktionen durch, zum anderen werden bei Großanlagen immer mehr Module in Form von Package Units zugekauft, so dass das individuelle Anlagenengineering auf den Kernprozess konzentriert wird.

Ist der Open Automation-Ansatz und vor allem sein Umsetzungshorizont nicht viel zu ambitioniert und wie bewerten Sie den Ansatz grundsätzlich?

Dr. Otten: Auch hier folgen wir ja einem logischen Industrietrend, z.B. in der Luftfahrt, zu offenen standardisierten Schnittstellen. Von daher unterstützen wir die Initiative. Hierzu habe ich kürzlich ein Memorandum of Understanding für eine Entwicklungspartnerschaft mit der Open-Group unterschrieben. Unsere Ansätze Namur-Open-Architecture (kurz NOA) und Module Type Package (kurz MTP) passen in diese Strategie und liefern wichtige Bausteine, auch für Übergangsszenarien. Den Umsetzungshorizont der Open-Group halte ich allerdings für sehr ambitioniert, aber wir müssen ja nicht immer auf die perfekten Lösungen warten.

Noch relativ wenige Owner Engineers fordern vom EPC den digitalen Zwilling ein. Dabei scheint das ein zentrales Element in der Digitalisierung zu sein. Warum ändert sich das nicht, sind die Engineering-Tools nicht der Schlüssel für weitere Wertschöpfungsketten?

Dr. Otten: Das ist richtig. Auch im Asset Lifecycle (Lebenszyklusprozess einer Anlage) zeigt sich das Problem, dass das Prozessverständnis über der gesamten Asset Lifecycle von der Produkt-/Verfahrensentwicklung über das Engineering bis in den Betrieb, die technische Anlagenbetreuung, in vielen Firmen noch nicht vorhanden ist, sondern die Denke in einzelnen Funktionen vorherrscht. Den wahren Wert eines standardisierten digitalen Zwillings erkennt man erst, wenn man den Asset Lifecycle betrachtet. Ein Beispiel, wir haben auch in der Vergangenheit digitale Zwillinge gebaut, z.B. wenn wir virtuelle Anlagen-Simulatoren (Virtual Plant Simulator; VPS) entwickelt haben. Dazu wurden die Anlagenstrukturen aufwändig in der für diesen Zweck entwickelten Software integriert. Mit dem standardisierten Datenmodell, welches aus der Verfahrensentwicklung und Engineering gefüttert wird und automatisiert in das VPS-Tool geladen wird, reduzieren wir den Aufwand und erhöhen die Qualität. Wenn wir das Datenmodell auch im Betrieb nutzen und weiter pflegen, habe ich in meinem Trainingssimulator immer das aktuelle Abbild der Anlage, was den Pflegeaufwand enorm reduziert und die Akzeptanz von Trainingssystemen erhöht. Spätestens wenn wir Augmented-Reality-Anwendungen einsetzen wollen, wird die Notwendigkeit eines durchgängigen, standardisierten Datenmodell/digitalen Zwillings offensichtlich.

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Was erhoffen bzw. erwarten Sie sich über die Implementierung des 5G-Standards?

Dr. Otten: Hier sehe ich den Hauptvorteil wieder in der Automatisierung unserer Supply-Chain, z.B. Track and Trace, da die flächendeckende Kommunikation mit ausreichender Datenrate gewährleistet wird.

Kann die Namur im Kontext der digitalen Transformation weiter nur auf die EMR-/Elektrotechnik-Ingenieure fokussieren oder müssen Sie hier nicht deutlich mehr bzw. andere Berufsgruppen einbinden?

Dr. Otten: Einige Schnittstellenthemen, denen wir uns öffnen, sind ja schon angesprochen worden – Logistik, IT, Datenmanagement. Diese Kompetenzen sind heute schon in unseren Arbeitskreisen vorhanden. Worauf es daher ankommt, ist die interdisziplinäre Kompetenz. Ein nicht unerheblicher Anteil der Mitarbeiter in den Arbeitskreisen sind z.B. Physiker. Die Automatisierung in Prozessindustrie integriert sich zunehmend mit der Anlagenplanung. Die Zahl der Verfahrensingenieure in der Automatisierung nimmt ebenfalls zu. Die Namur hat den Anspruch, für die Mitgliedsfirmen und Mitarbeiter einen Mehrwert zu generieren. Von daher ist die Logik, dass wir im Vorstand genau diese Felder identifizieren, in denen ein relevanter Mehrwert generiert wird. Seit zwei Jahren diskutieren wir in unser Strategiesitzung im Januar unser „Portfolio“ und definieren Maßnahmen zur Weiterentwicklung. Dazu gehört insbesondere die Frage, wo wir in unseren Mitgliedsfirmen die geeigneten Kompetenzen finden, die wir in der Namur zusammenführen. Dabei konzentrieren wir uns, wie gesagt, aber auf die Felder der Digitalisierung, in denen wir einen langfristigen, nachhaltigen Mehrwert sehen, Modularisierung (MTP), Asset Lifecycle Datenmanagment, neue (vertikale) Architekturen (NOA, Open-Architecture) und Supply Chain. Bis auf die Supply Chain sehe ich uns bei in diesen Feldern gut aufgestellt.

Herr Dr. Otten, vielen Dank für das Interview.

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