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NAMUR-Hauptsitzung 2013 Namur-Hauptsitzung im Zeichen von Integrated Engineering

Autor / Redakteur: Sabine Mühlenkamp / Wolfgang Ernhofer

Wieder einmal ist Bad Neuenahr auf der 76. NAMUR-Hauptsitzung der Treffpunkt der Prozessautomatisierer. Mit 576 Teilnehmern verzeichnet die diesjährige Veranstaltung eine absolute Rekordteilnahme. "Mehr geht nicht!", so die Aussage der Organisatoren von der NAMUR. Im Vordergrund steht dieses Jahr Integrated Engineering.

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Norbert Kuschnerus (li.), BTS, bekommt von Wilhelm Otten die Ehrenmitgliedschaft auf der Namur-Hauptsitzung verliehen.
Norbert Kuschnerus (li.), BTS, bekommt von Wilhelm Otten die Ehrenmitgliedschaft auf der Namur-Hauptsitzung verliehen.
(Bild: Mühlenkamp/PROCESS)

Längst trifft sich hier das Who is Who aus Anwender- wie Ausrüsterindustrie gleichermaßen. Das Thema ‚Integriertes Engineering‘ passt wie kein anderes in die heutige Zeit, schließlich schreitet die Digitalisierung und Vernetzung extrem voran. „Wir haben mit dem Thema Integriertes Engineering absolut den Nerv der Zeit getroffen, obwohl die Entscheidung für das Thema schon vor eineinhalb Jahren fiel", freut sich Dr. Wilhelm Otten, Vorsitzender der Namur. Inzwischen hat das Thema eine hohe Dynamik von allen Seiten erhalten. Viele Arbeitskreise der Namur, aber auch in anderen Organisationen und Verbänden haben das Thema aufgegriffen“, so Otten in seiner Eröffnung im berstend vollen Auditorium.

Moderne Industrieanlagen sind durch extreme hohe Komplexität gekennzeichnet. Dabei müssen nicht nur große Datenmengen gemanagt, sondern diese müssen auch durchgängig von der Planungsphase bis zum Betrieb verfügbar und aktuell sein. Leistungsfähige und intelligente Tools für die Integration und Planung, Betrieb und Instandhaltung sind daher entscheidend für ein ganzheitliches Engineering über den gesamten Produkt- und Anlagen-Lebenszyklus. Doch die Realität ist derzeit noch eine andere, wie viele Vorträge verdeutlichen.

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Ein gemeinsamer Datenpool

Hans-Georg Kumpfmüller und Eckard Eberle, verantwortliche Manager vom diesjährigen Sponsor Siemens, zeigten, wie mit einem Integrated Engineering die Wettbewerbsfähigkeit gesichert werden kann und zwar in allen fünf Phasen des Anlagenlebenszyklus, etwa im Anlagendesign, der Inbetriebnahme, dem Betrieb und der Optimierung sowie der Instandhaltung.

„Umfragen haben ergeben, dass drei Viertel der Anwender eine integrierte Lösung haben möchten. Nach wie vor sind jedoch viele Engineeringsysteme immer noch Insellösungen“, verweist Kumpfmüller auf eine vor kurzem von PROCESS durchgeführte Marktumfrage. Die Heterogenität der derzeitigen Engineering-Tools kostet viele Anwender derzeit nicht nur Nerven, sondern auch Zeit, und vor allem viel Geld.

Generell werden an die Planung heute größere Herausforderungen gestellt. Das beginnt bei einer verkürzten Zeit bis zum Markteintritt, gleichzeitig wird eine erhöhte Genauigkeit an die Planung gestellt. Dadurch entstehen zudem Terrabytes an Daten, die zwischen den Systemen bewegt werden müssen.

„Die Datenkonsistenz hierbei ist immens wichtig, ansonsten ist die Gefahr eines Datenchaos nicht von der Hand zu weisen“, so Siemens-Manager Kumpfmüller. In den meisten Unternehmen müssen die Anwender allerdings mehrere Systeme managen, allein die Pflege der Systeme hierfür bereitet einen enormen Aufwand. Eine Lösung liegt nach Ansicht von Eberle in einem gemeinsamen Datenpool. „Solange die Anlage besteht, so lange gibt es diesen einen Datenpool, der weltweit für alle zugänglich ist.“ Für ihn steht fest: „In der Vergangenheit haben wir viel Zeit durch das versetzte Arbeiten der einzelnen Gewerke verloren. Mit dem Integrierten Engineering, wie es Comos PT bietet, können wir diese Arbeitsschritte zusammen ziehen, so dass Planungsschritte parallelisiert werden können und eine höhere Engineering-Geschwindigkeit möglich ist“.

Lücke zwischen Dokumentation und Ist-Zustand wurde immer größer

Einige Beispiele zeigen dies: Waren früher FAT an Testanlagen nur unter schwierigen und keineswegs realen Bedingungen nötig, lässt sich dies nun an virtuellen Systemen realistisch durchführen. Die Daten hierfür stammen aus der realen Anlage, damit die Anlagenfahrer auch unter echten Bedingungen trainieren können. Nicht nur dass sich eine Automatisierung kontinuierlich damit testen und optimieren lässt, es ist auch ein schnelleres Anfahren der Anlage möglich.

Auch im laufenden Betrieb wird die Anlage ständig bearbeitet und optimiert. Diese Änderungen waren schwer zu dokumentieren oder wie es Kumpfmüller ausdrückte: „Die Lücke zwischen der Dokumentation und dem Ist-Zustand der Anlage wurde eigentlich immer größer.“ Darüber hinaus gibt es viele Informationen, die es lohnt, im System abzulegen, etwa Wissen über optimale Arbeitsbereiche etc. „Nur wenn dies automatisch geschieht, hat man einen Chance, dieses Wissen auch für die nachfolgenden Generationen zu sichern“, ist Siemens-Manager Eberle überzeugt.

Gleiches gilt auch für die Instandhaltung. Zwar wird man nicht umhin kommen, weiterhin routinemäßig insbesondere mechanische Komponenten zu warten. Mit Hilfe eines integrierten Engineering werden jedoch viele Dinge einfacher, etwa wenn ein Stellungsregler außerplanmäßig ausgetauscht werden muss. Dabei ist weniger der Einbau des Stellungsreglers das Problem, sondern die anschließende Einbindung ins Leitsystem. „Hier sind wir mit FDI einen entscheidenden Schritt weiter gekommen“, freut sich Kumpfmüller. In Zukunft wird FDI solche Probleme lösen. Details dazu finden Sie in einem separaten Artikel.

Bereits im Zeitalter Industrie 4.0 angekommen

Interessant ist, dass diese Überlegungen schnell zum Thema Industrie 4.0 führen. Während sich viele Zeitgenossen fragen, wann dieses Zeitalter anfängt, sind Kumpfmüller und Eberle davon überzeugt, dass wir längst mitten drin sind. Allerdings werden weitere Ideen und Konzepte für die Umsetzung benötigt.

Stichworte sind hier beispielsweise schnellere und leistungsfähigere Verbindungen ins Feld. Auch die Themen Software und Security müssen noch intensiver behandelt werden, da das vernetze Arbeiten weiter zunimmt. Und dies führt noch zu einer weiteren Problematik, wie Eberle abschließend beschreibt. „Wir müssen sicherstellen, dass die Durchgängigkeit über weite Strecken gewährleistet ist und dafür benötigen wir eine gemeinsame Semantik. Wenn wir weiter die Information bit für bit transportieren, erreichen wir nie die Geschwindigkeit, die für ein vernetztes Arbeiten nötig ist.“

Integriertes Engineering in der Praxis

Wie das integrierte Engineering in der Praxis funktioniert, zeigte Peter Schöler von Wacker in seinem Vortrag. Das Unternehmen nutzt seit mehr als einem Jahrzehnt Comos PT zur Anlagenplanung. Nahezu die komplette Planung in der EMR findet in Comos statt. Beispiele sind Montageanordnungspläne, Feldgerätespezifikation, Funktionspläne, Stromlaufpläne.

„Triebfeder für die Einführung von CAE war die Erhöhung der Produktivität in der Anlagenplanung“, erinnert sich Schöler an die Anfänge. Die Vorteile des Integrierten Engineerings sieht er vor allem bei der gemeinsamen Nutzung von CAE durch die Verfahrenstechnik und durch die EMR-Technik. An vielen Stellen gibt es Möglichkeiten, einen homogenen Datenfluss von der verfahrenstechnischen Planung in die Planung der Elektro- und Automatisierungstechnik herzustellen.

Online-Engineering durch Verwendung eines gemeinsamen Datenbestandes bringt zudem qualitative Vorteile entlang der Planungsphasen. „Für uns war es wichtig, einen gemeinsamen Zugriff auf Projektdaten durch alle Projektbeteiligten von jedem Winkel der Welt zu haben. Dies war besonders im Hinblick auf den amerikanischen Markt interessant, so Schöler, der Comos als die zentrale Datendrehscheibe für die verfahrenstechnische Planung sieht.

Aber auch die Möglichkeit für konfigurierbare offene Schnittstellen zu Drittsystemen, wie zum Beispiel zu Systemen für die Verfahrenssimulation, zu SAP oder auch zu Prozessleitsystem spielt eine wesentliche Rolle. Allerdings: „Generell wird die Sinnhaftigkeit des Einsatzes von CAE individuell entschieden, z.B. sind einige unserer Anlagen in der Wafer-Industrie so speziell, dass der Einsatz von Comos keinen Sinn macht“, erklärte Schöler und stellte auch unmissverständlich klar, dass das CAE-System nicht die Geisel der Planer werden darf, sondern der Planer weiterhin die Hoheit hat. „Die Planung wird immer noch von den Ingenieuren geleistet und nicht von den CAE-Systemen!“ so sein Fazit.

Namur-Datencontainer als Lösung?

Excel-Fans müssen jetzt ganz tapfer sein, denn Thomas Scherwietes, Evonik Industries, zeigte unter dem Stichwort Namur-Datencontainer ein neues Konzept für die Definition und Beschreibung einer hersteller- und systemunabhängigen Schnittstelle. Die Vorteile einer Namur-Schnittstelle aus Sicht der Hersteller liegen in der Reduzierung des Aufwandes für die Abstimmung, Implementierung und Wartung, individueller Schnittstellen, sowie in der Unabhängigkeit von der Version der Sende/Empfänger-Werkzeuge. Auch erleichtert die vereinheitliche Terminologie die Kommunikation mit dem Anwender und sie ermöglicht den Marktzugang für kleinere Teilnehmer.

Für die Anwender hätte es die Vorteile einer Standardisierung trotz heterogenem Umfeld. Dabei beschränkt sich die Anwendung erst einmal auf die Schnittstelle zwischen CAE und PLS, hier läuft der Austausch nach wie vor über Excel und meist nur in eine Richtung. „Mit einer Excel-Liste bekommt man kein Änderungs- und Revisionsmanagement hin. Unsere Arbeiten rücken zeitlich immer enger zusammen und dadurch überschneiden sich die Arbeitsfelder“, machte Scherwietes unmissverständlich klar.Heute benötige man keine Aktualisierung eines Datensatzes, sondern eine Nahezu-Echtzeitaktualisierung der Informationen.

Der Lösungsansatz – der Namur-Datencontainer – soll in einem Datenaustausch über eine herstellerneutrale Austauschstruktur geschehen. Dabei müssen und können nicht alle Daten ausgetauscht werden, sondern nur die Daten, die in beiden Systemen benötigt werde. Dabei ist es wichtig, dass die Neutralität des Datenaustauschformats gewährleistet bleibt, um systemunabhängig zu sein. Der Namur-Datencontainer beinhaltet ein aktuelles Abbild der Transferdaten zwischen CAE-System und PCS-Engineering-Werkzeug und umgekehrt. Dabei ist entscheidend, dass der Namur-Datencontainer weder eine Archivierungsfunktion hat noch ist er Teil einer externen Datenbank.

Dafür soll auf XML gesetzt werden, das Forma wird zunehmend für Ex- und Importschnittstellen eingesetzt und wird bereits durch zahlreiche Editoren und Transformationswerkzeuge unterstützt. Weiter Informationen sind der neuen NE 150 „Standardisierte Namur-Schnittstelle zum Austausch von Engineering-Daten zwischen CAE-System und PCS-Engineering-Werkzeugen“ zu entnehmen, die gerade fertig gestellt wurde. Obwohl fertig wohl nicht das richtige Wort ist, wie Scherwietes feststellte. „Die NE 150 ist erst der Anfang auf unserem Weg zu einem standardisierten Datenaustausch.“

Verteilung von Aufgaben

Um der Problematik des Datenaustausches Herr zu werden, gibt es zwei denkbare Lösungsansätze, wie Dr Thomas Tauchnitz vorstellte: Entweder werden die unterschiedlichen Systeme durch ein einziges Tool für alle Aufgaben ersetzt oder es wird eine Vielzahl von Schnittstellen für alle beteiligten Systeme erstellt. „Beide Lösungsansätze sind in Reinkultur nicht realistisch zu erreichen“, so Tauchnitz, der stattdessen sechs Grundideen vorstellte, mit denen die Schnittstellenproblematik gelöst werden könnte. Zunächst müssen die Schnittstellen nicht alle in den Systemen vorhandenen Daten übertragen, sondern nur diejenigen, die in anderen Systemen benötigt werden.

Über Schnittstellen können neutrale (standardisierte) und private (nicht standardisierte) Daten gemeinsam übertragen werden. Es hängt vom jeweiligen Empfänger ab, wie weit er die privaten Daten interpretieren kann. Dies funktioniert bereits mit Automation ML.

Beschleunigung tut not: Standardisierung ist normalerweise ein langjähriger und mühsamer Prozess, wenn man etwa an den Feldbus denkt. Dies könnte durch ein schrittweises Vorgehen beschleunigt werden, indem zügig die wichtigsten, allgemein verwendeten 80 Prozent standardisiert werden. „Fangen wir doch mit den Elementen an, etwa der Namur-Datencontainer, die schneller zu realisieren sind“, lautete der pragmatische Vorschlag von Tauchnitz. Weitere Idee ist es, statt spezieller Schnittstellen für alle beteiligten Systeme zu standardisieren, sich auf Objekte zu konzentrieren. Die NE 150 definiert beispielsweise den Informationsgehalt des Objektes PLT-Stelle, ohne festlegen zu müssen, welche Informationen in welchem Planungs- oder Betreuungsschritt erzeugt oder verwendet werden.

Technologieunabhängige und zeitlose Lösung

Den großen Vorteil sieht Tauchnitz darin, dass dies technologieunabhängig und damit zeitlos ist. Außerdem empfiehlt es auf bereits vorhandene Ansätze zur Standardisierung und Austausch von Engineering-Daten zurück zu greifen. Diese Ansätze überlappen und widersprechen sich teilweise und erlauben im Gegensatz zum vorgeschlagenen Vorgehen keine schnelle Standardisierung und Anwendung. „Wir sollten z.B. XML nutzen, aber keine neue Sprache erfinden und wir sollten vorhandene Strukturierungen DIN EN 61512 nutzen, aber offen lassen, wie die Schnittstellen definiert werden“, nannte Tauchnitz zwei Beispiele. Abschließend empfahl er nach links und rechts zu schauen und bei der Standardisierung kooperativ vorzugehen - ähnlich wie bei Open Source-Projekten und der Weiterentwicklung des Internets.

Durch die jederzeitige Transparenz und die praxisnahe Zusammenarbeit der Interessierten könnte eine schnelle und praxisgerechte Standardisierung erreicht werden. Voraussetzung ist, dass Entwürfe in jedem Stadium öffentlichen einsehbar und lizenzfrei sind. „Ich bin mir sicher, dass Hersteller von Automatisierungssystemen und Anlagenbetreiber, Systemintegratoren und alle Beteiligten an Industrie 4.0 daran Interesse haben“, so der Sanofi-Aventis-Manager. Erste Gespräche aller Beteiligten sind schon im Gange, am Donnerstagabend folgten die Angesprochenen einer Einladung zu einem ersten Treffen, um dies zu diskutieren.

Man darf gespannt sein, ob und wenn ja wie schnell es zu einer übergreifenden Lösung kommen kann.

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Industrie 4.0 ist Ideentreiber für Prozessindustrie

“Integrated Engineering“ über den gesamten Lebenszyklus

FDI Spezifikation ist fertig gestellt

* Die Autorin ist freie Mitarbeiterin bei PROCESS. E-Mail-Kontakt: redaktion@process.de

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