Blick in die Prozess-Leitwarten der Zukunft

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Wie Leitsysteme das Personal unterstützen

Daher ist aus Sicht von Dr. Martin Hollender vom ABB Forschungszentrum in Deutschland der Mensch ist bei der Führung hochautomatisierter komplexer Prozesse unverzichtbar, vor allem wenn kritische und unvorhergesehene Ereignisse auftreten. Aber auch bei kontinuierlichen Verbesserungsprozessen kommt den Anlagenfahrern eine Schlüsselrolle zu. Das Leitsystem sorge dafür, dass die Anlagenfahrer sich fortlaufend ein korrektes Gesamtbild über den Prozesszustand aufrechterhalten können – „situation awareness“. Moderne Leitsysteme unterstützen das Wartenpersonal dabei, sich die Kompetenzen aufzubauen, um unvorhergesehene Situationen zu beherrschen und sich entwickelnde Probleme frühestmöglich zu erkennen und zu beheben.

Bleibt die Frage, ob es auch einen "modernen" Umgang mit großen Mengen an Informationen und Daten gibt. Nicht erst seit gestern untersuchen die Experten von ABB und anderen Leitsystemherstellern wie Massendatendisplays gestaltet sein müssen. Ihre Auslegung und Gestaltung war immer schon komplex. Allein die Kalibrierung von solchen Anzeigen war sehr aufwendig. ABB hat jetzt als Pilot in einer Müllverbrennungsanlage eine ganz neue Display-Darstellung getestet. Extrem reduziert, funktioniert diese lediglich über mehr oder weniger horizontal ausgerichtete Pfeile, ohne offensichtliche Zuordnung.

Auf den ersten Blick ist nicht erkennbar, welche Messstelle dargestellt wird. Die Messwerte werden normiert dargestellt, das heißt, der Zeiger ist horizontal, wenn ein Messwert sich wie erwartet verhält. Je größer die Abweichung von dem erwarteten Wert, desto mehr wird der Zeiger gekippt. Störungen zeigen sich als charakteristisches Muster der Zeiger. Um mit dieser Ansicht arbeiten zu können, gehört schon Erfahrung dazu, gibt Hollender zu. So gibt es in der Forschung eben immer auch unerwartete Aspekte, wie er weiter ausführt: "Überrascht hat uns, dass dies in erster Linie kein Werkzeug für Anlagenfahrer ist (die nur ihre Schicht im Blick haben) man jedoch sehr gut langsame Prozesse erkennen kann." Ein Schicht- oder Betriebsleiter könne mit dieser Art der Darstellung beispielsweise gut erkennen, wenn sich ein Wärmetauscher nach und nach zusetze. Hier sind schon erste Anwendungen bei Kunden im Angebot. So könnten Anfang nächsten Jahres erste Installationen live gehen.

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Hintergrund: Wie man Anlagen "fährt"

Mit steigendem Automatisierungsgrad haben sich die Anforderungen an Anlagenfahrer deutlich verändert. Bei früheren, noch nicht so hoch automatisierten Anlagen waren mehrere Anlagenfahrer gleichzeitig für den Betrieb der Anlage zuständig, jeder für einen bestimmten Teilbereich. Ständig waren manuelle Bedieneingriffe erforderlich, vor allem um die Anlage an- und abfahren zu können. Damals haben Anlagenfahrer die Prozesse noch im Sinne des Wortes „gefahren“, wohingegen sie in modernen Anlagen verfahrenstechnischen Prozess und zugehörige Automatisierung eher überwachen und managen. Damit waren sie früher in das Prozessgeschehen deutlich tiefer involviert, als dies heute der Fall ist.

In modernen Anlagen sind einzelne Anlagenfahrer für sehr große Teilbereiche oder sogar für mehrere Anlagen verantwortlich. Der Normalbetrieb wird weitgehend von der Automatisierung übernommen, dennoch müssen Anlagenfahrer im Falle von Störungen in den Prozess eingreifen und unter Zeitdruck die richtigen Entscheidungen treffen. Diese Problematik wurde von Lisanne Bainbridge als „Ironies of automation“ bezeichnet. Man kann dem nur durch gute Ausbildung, Trainingssimulatoren und einer guten Unterstützung durch das Leitsystem entgegentreten.

Sprach-und Gestensteuerung in Prozessleitwarten

Am deutschen Forschungszentrum wird derzeit ebenfalls Sprach- und Gestensteuerung für ihre Eignung in Prozessleitwarten getestet. Langfristig kann sie Anlagenfahrer mit einer sehr natürlichen Interaktion mit Großbilddarstellungen unterstützen. Gerade wenn es für Teams aus mehreren Experten gilt, unter Zeitdruck schwierige Situationen in den Griff zu bekommen, macht die effiziente Unterstützung durch das Prozessleitsystem den entscheidenden Unterschied aus. In einer Leitwarte können an den Menschen angepasste Schnittstellen zwischen Leitsystem und Anlagenpersonal eine effiziente Prozessführung unterstützen.

So kann generell die Visualisierung des Prozesses durch das Leitsystem, besonders auf einem Großbildschirm, abhängig von Position und Blickrichtung des Benutzers, aber auch abhängig von seiner Rolle und seinen Aufgaben, optimiert werden. Beispielsweise können so einem Wartungstechniker automatisch die für seine Aufgaben wichtigen Detailinformationen angezeigt werden. Ebenso kann der Detailgrad der Darstellung verringert und Darstellungen und Schriften vergrößert werden, wenn die Betrachter sich vom Bildschirm entfernen.

In der Großbilddarstellung werden Nutzer der Zukunft durch einfache Zeige- und Auswahlgesten oder durch Sprachsteuerung zwischen Übersichts- und Detaildarstellungen navigieren, zusätzliche Informationen einblenden oder Darstellungen zwischen Großbildschirm und einzelnen Bedienarbeitsplätzen hin- und herschieben. Sie können so die Großbilddarstellung gemeinsam und von unterschiedlichen Orten in der Warte interaktiv verwenden, ohne Maus oder Tastatur an einer einzelnen, dafür bestimmten Bedienstation zugreifen zu müssen.

Dies ist vor allem bei Prozessstörungen wichtig, wenn mehrere Spezialisten gemeinsam unter Zeitdruck eine Lösung erarbeiten. In solchen Situationen bildet eine Großbilddarstellung eine gute Diskussionsgrundlage für das Team. Sprach- und Gestensteuerung ermöglichen es der Gruppe, schnell und direkt relevante Detailinformationen nachzuschlagen. Das Identifizieren von Personen in der Leitwarte und bei deren Eintreten und Verlassen kann bei der An- und Abmeldung am Leitsystem unterstützen, unautorisierten Zugang verhindern oder eine unbemannte Leitwarte erkennen helfen. Schließlich kann das Beobachten von Körperhaltung und körperlicher Aktivität für die Erkennung von Ermüdung verwendet werden und entsprechende Maßnahmen auslösen.

Gegenstand eines anderen Projektes war, Stromschwankungen in Echtzeit am Bildschirm visualisieren. Hier wird die Rechenleistung gerade von modernen Grafikkarten genutzt: Am Schweizer Forschungszentrum wurde ein Prototyp zur Visualisierung von Stromübertragungsnetzen entwickelt. Herausforderung dabei war es, eine große Zahl sich schnell ändernder Messwerte entsprechend zu visualisieren. Frequenzschwankungen im Netz können so in Echtzeit visualisiert werden und somit sowohl die Stabilität als auch die Kapazität der Netze erhöht werden.

So lässt sich als Fazit festhalten, dass sich die Zeit zu verkürzen scheint, bis technische Neuerungen auch in den Leitwarten der Prozessindustrie ankommen. So schnell wie uns neue Begriffe und Funktionen derzeit bei Social Media und Co. im privaten Umfeld um die Ohren fliegen, dürfte es dann aber doch nicht gehen.

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Leitwarten optimieren

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