Namur-Hauptsitzung 2023 – Tag 2 Prozessautomatisierung verspricht Lösungen für Kernfragen dieser Zeit

Anbieter zum Thema

NAMUR e. V. c/o Bayer AG NAMUR-Geschäftsstelle

Hellma GmbH & Co. KG

VEGA Grieshaber KG

YNCORIS GmbH & Co. KG

Energieeffizienz, der Einsatz von KI und Fachkräftemangel – zwar haben die Automatisierer nicht sofort auf alle Fragen eine Antwort. Am zweiten Tag der Namur-Hauptsitzung 2023 wurden jedoch vielversprechende Lösungen und Konzepte präsentiert.

Der zweite Tag der Namur-Hauptsitzung startete traditionell mit der Verleihung der Namur-Awards, bevor es dann in den Vorträgen um die großen Themen dieser Zeit ging. So z. B. um das Thema Energieeffizienz und die Frage, wie sich das Ziel der Netto-Null-Emissionen bis 2050 erreichen lässt? Neben dem Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen oder der Reduzierung von thermischen Energien ist die Elektrifizierung von chemischen Prozessen ein viel diskutiertes Thema. In PROCESS wurden bereits viele Ideen dazu aufgezeigt.

Der Weg dorthin ist jedoch aufwändig, da Prozesse komplett umgestellt werden müssen. Und schließlich macht eine Elektrifizierung nur Sinn, wenn dafür auch grüner Strom eingesetzt wird. Dieter Förtsch und Stefan Krämer, beide Bayer, berichteten über die gewaltigen Herausforderungen, die bei der Elektrifizierung von Bestands- und Neuanlagen auf die Prozesswelt und damit auf die Automatisierung zurollen. So sind in erster Linie extreme Effizienzmaßnahmen nötig. Um eine Größenordnung für den benötigten Strombedarf zu nennen: Will man die derzeitigen Prozesse elektrifizieren, liegt der Strombedarf beim Faktor 4. Soll auch noch Treibhausneutralität erreicht werden, wird der Strombedarf etwa um den Faktor 13 im Gegensatz zu 2020 steigen. Dennoch war man sich einig, dass die Chemieindustrie nicht nur ein Teil des Problems ist, sondern eben auch aufgrund ihrer Fähigkeiten zur Lösung beiträgt.

Allerdings darf man die Komplexität der Regelung nicht unterschätzen, wie das Beispiel einer Kondensatwärmenutzung mit Wärmepumpe zeigte. Während die Basisregelung vergleichsweise einfach ist, steigen die Anforderungen mit der Anzahl der Teilnehmer und erfordern ein Höchstmaß an Flexibilität. Wertvolle Unterstützung leisten hier Technologien wie NOA oder MTP. So lässt sich der Prozess optimieren, wenn alle Messwerte über NOA ausgelesen werden können. Die Optimierung geschieht in M&O und das Schreiben aller Eingriffe gelingt über die Namur-Diode. Wird die Wärmepumpe als Package Unit eingebunden, erfolgt deren schnelle Einbindung über MTP. Auch hier wird der Prozess über M&O optimiert und über NOA wieder zurückgeschrieben. Diese Technologien sind ein Grund, damit die Vortragenden zuversichtlich in Richtung Elektrifizierung sehen: „Wir haben schon die richtigen Werkzeuge, also die richtige Automatisierung, an der Hand, um die hohen Anforderungen an die geforderte Flexibilität zu meistern“, so Förtsch abschließend.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 8 Bildern

Vitaldaten von PAT-Geräten werden zentrales Element der Instandhaltung

Auch in der Prozessanalysenmesstechnik ist NOA gesetzt. In ihrem Vortrag „Digitalisierung der PAT als Enabler für die autonome chemische Produktion“ stellten Roger Rossmann, Bayer, und Marco Wiesel, BASF, ihre Sicht auf NOA als zentralen Bestandteil der Digitalisierung dar. Nach wie vor ist eine planbasierte Instandhaltung der Status quo, der die Vitaldaten von PAT-Geräten nicht berücksichtigt. Ein Grund liegt unter anderem in der herstellerspezifischen Benennung der Messwerte. „Dadurch ist die Interpretation schwierig“, so Rossmann. Doch nun sollen – dank der standardisierten Informationsmodelle – die Vitaldaten der PAT-Geräte ein zentrales Element der Instandhaltung werden. Damit soll nicht nur die zustandsbasierte Instandhaltung endlich Realität werden, sondern auch das Prozessverständnis steigen. „Kurzum, wir wollen von vielen unspezifischen Daten hin zu ausgewählten, eindeutigen Informationen“, gibt Rossmann die Richtung vor.

Die Umsetzung dieser PAT-Maßnahme ist ein wichtiger Enabler, um dem Fachkräftemangel entgegen zu wirken. „Der autonome Anlagenbetrieb in der chemischen Produktion bietet neue Chancen und er ist auch möglich. Es bedarf nur der Kombination von bekannten PAT-Technologien und eines Kulturwandels“, ist Marco Wiesel überzeugt. Das dies funktioniert, hat das Projekt Deep Thought bei der BASF gezeigt. In diesem wurden als Herzstück zwei Gaschromatographen sowie zehn Messstellen mit mehr als zehn verschiedenen Messkomponenten integriert. Das beeindruckende Ergebnis: 80 Prozent der Laborproben wurden reduziert, die Alarmanzahl sank auf weniger als ein Prozent und bei den Bedieneingriffen steht eine glatte Null. An keinem Tag kam es zu einem Produktionsverlust. Auch die Nebeneffekte konnten sich sehen lassen: Die Schichtstärke wurde optimiert und es entstand eine neue Betreiberkultur. Damit war wieder Raum für neue Arbeitsinhalte.

Das Erfolgsrezept: Eine hohe Verfügbarkeit, die durch gutes Engineering erreicht wurde. Dafür sorgten eine gute Basisautomatisierung, eine gezielte Analytik mit einer gut designten Probenaufbereitung, Condition Monitoring und die Remote-Anbindung an Experten. So lässt sich eine zustandsbasierte Instandhaltung umsetzen.

Steuert nun KI auch Anlagen?

Beim Einsatz von KI in der Steuerung von Anlagen geht es längst nicht mehr darum, ob dies möglich ist, so Kai Dadhe, Evonik, und Prof. Sebastian Engell, TU Dortmund, sondern um die Kosten-Nutzen-Abwägung im Vergleich zu bestehenden Technologien. Zudem muss der Mensch mit seinen Erfahrungen einbezogen werden, ob er solche Ansätze auch akzeptiert. Einblicke gibt das Projekt „KEEN – Künstliche-Intelligenz Inkubator-Labore in der Prozessindustrie“, das vom BMWK mit 17 Millionen Euro gefördert wurde. In Neuss wurden mehrere Ergebnisse aus dem Projekt vorgestellt. In einem Netzwerk von über zwanzig Partnern wurden Methoden und Technologien des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz im Hinblick auf ihr Potenzial für den Einsatz in der Prozessindustrie erprobt und weiterentwickelt. Zur Erprobung der Methoden standen reale Daten aus industriellen Prozessen zur Verfügung. Dabei wurde der komplette Asset Life Cycle betrachtet: von der verfahrenstechnischen Modellierung und Prozessentwicklung über das Engineering bis hin zur Optimierung des Betriebs und der Regelung bestehender Anlagen.

Die Quintessenz: Um einen Nutzen zu erhalten, muss man sich mit den Modellen ernsthaft beschäftigen. Datenbasierte Modelle arbeiten nur mit dem, was sie erkennen. Erschwerend kommt hinzu: Fehler im Modell haben mitunter negative Auswirkungen, die schwer vorher zu sagen sind. Daher benötigt man einen signifikanten Anteil an qualitativ sehr guten Daten.

Zudem dämpfte Kai Dadhe die Erwartungen: „Man kann keine Probleme, die lange bestanden haben, nun mit KI lösen.“ Und nach wie vor bedeute die Umsetzung derzeit noch viel handgemachtes Python-Coding. Der entscheidende Pluspunkt, sich schon heute mit KI zu beschäftigen: „Selbst wenn die KI mal nicht funktioniert, freuen sich die Menschen, weil es Spaß macht, damit zu arbeiten.“

Noch ist es also nicht so weit, dass Anlagen mit KI gesteuert werden. Sehr wohl kann KI aber dabei unterstützen, diese gut zu steuern. Daher wird in naher Zukunft der Weg in einer Kombination aus klassischer Modellierung und KI liegen. Und wer weiß, vielleicht werden Anlagen noch nicht heute oder morgen mithilfe der KI gesteuert, aber eventuell übermorgen.

Digitalisierung in der Prozessindustrie

Raus aus dem Mittelmaß: Schafft die Prozessindustrie den Sprung an die digitale Spitze?

Zuverlässige Daten sind für Chemieunternehmen essenziell

Zum Schluss führte Rene Neijts, Dow, mit seinem Vortrag auf die nächste Hauptsitzung hin, die am 21. und 22. November 2024 wieder in Neuss stattfindet. Bei Dow begann man in den 1960er Jahren mit der Entwicklung eigener DCS-Systeme, deren Entwicklung erst Anfang der 1990er Jahre eingestellt wurde. „Dadurch sind DCS irgendwie nach wie vor ein Teil unserer DNA, allerdings mussten auch wir uns auf eine automatisierungstechnische Reise begeben“, beschreibt Neijts die Situation. Durch Joint-Ventures und Akquisitionen gab es irgendwann eine Vielfalt an DCS-Plattformen innerhalb des Unternehmens. Hinzu kamen mit der Entwicklung der Chemieparks neue regulatorische Anforderungen auf. Und nun entstehen durch die Konvergenz von IT und OT neue Herausforderungen, wie der Anschluss an Business-Systeme oder Cloudsysteme.

„Dies erfordert zum Beispiel einen Fokus auf eine bessere Cyber Security. Für uns sind zuverlässige Daten essenziell“, bekräftigte Neijts. Hier muss man vor allem die Mitarbeiter mitnehmen, etwa über Cyber Awareness-Trainings, aber auch zuverlässige Hardware und Software gehören dazu. Und vor allem muss es Konzepte geben, wie in Zukunft der zuverlässige Datentransfer sowohl horizontal als auch vertikal gelingt.

Antworten auf diese Fragen wird der Sponsor Emerson auf der Namur-Hauptsitzung 2024 präsentieren, deren Thema „Boundless Automation for Ecosystems in Action” sein wird. Einen Vorgeschmack, welche Technologien Emerson schon heute für die Umsetzung des Green Deal bereithält, lesen Sie hier.

Hier geht's zur Zusammenfassung des ersten Tages der Namur-Hauptsitzung 2023:

Namur Hauptsitzung 2023: Mehr Digitalisierung wagen

Wenn Energiekrise auf Klimakrise trifft – Prozessautomatisierung in Zeiten des Wandels

(ID:49810599)