Neue Ansätze für die Prozessanalysenmesstechnik

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Daten in Echtzeit sammeln und verarbeiten

„Heute werden Daten aus Messsystemen in das Prozessleitsystem übertragen und häufig nicht genutzt, da es keine weitere Verbindung zum PAT-Experten gibt“, beschreibt Grümbel die derzeitige Situation. Dabei ließen sich Daten, die bereits heute im Asset-Management-System auflaufen, über einen Datenschreiber weiter bei PAT nutzen. Darüber ließen sich Trends erkennen und gegebenenfalls zur prädiktiven Instandhaltung verwenden.

Und es ließe sich eine weitere Herausforderung lösen, denn gerade bei PAT-Geräten gibt es noch wenige SIL-zertifizierte Geräte. PFD-Berechnungen wären aber mit Blick auf die Daten-Historie über diesen Weg möglich. Hersteller müssen so also prinzipiell keinen SIL-Nachweis mehr vornehmen.

Zudem ließen sich bei Unklarheiten im Prozess solche Daten mit dem Gerätehersteller teilen, um gemeinsam dem Problem auf die Spur zu kommen. Schlussendlich könnte sich die Instandhaltung viel besser für einen Einsatz rüsten, wenn sie frühzeitig von einem Problem wüssten.

Gemeinsamer Standard ebnet den Weg

Die Herausforderung: das PAT-System ist auf der untersten Automatisierungsebene angesiedelt. Entweder liefert das PAT-System die Messwerte und Statussignale (nach NE 107) über den klassischen Kanal an den Plant Operator bzw. das Leitsystem, oder es werden über NOA (Namur Open Architecture) zusätzlich Vitaldaten, Trends oder Spektren abgespeichert. Diese stehen dann online zur Verfügung und sorgen für Zeitersparnis. „Da die Vitaldaten ausschließlich aus den Messsystemen stammen, werden bei einer möglichen Weitergabe an den Hersteller zum „Trouble Shooting“ keine Geheimnisse aus der Anlage preisgegeben. So bekommen wir auch kein Compliance-Problem“, beruhigt Grümbel. Gleichzeitig sorgt NOA dafür, dass das Leitsystem nicht überlastet wird.

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Statement

Analysatoren dürfen keine komplexe Software besitzen

Hilmar Krüger, Sales and Business Development Manager bei Tec5

„Optische Spektroskopie als Mittel der Prozessanalysentechnik bringt immer einen großen Erkenntnisgewinn über den Prozess. Allerdings zögern noch viele Anwender, diese Methoden zum Einsatz zu bringen. Umso wichtiger ist es, dass die Systeme einfach in der Bedienung sind und vordefinierte Schnittstellen besitzen. Smarte Sensoren, die über hardwarenah eingebundene multivariate Datenauswertungsfunktionen verfügen, kommen ohne PC oder PC-Software aus. Sie arbeiten autonom, besitzen eine hohe Verfügbarkeit und liefern schnelle Ergebnisse in Echtzeit. Dies ist Voraussetzung, um moderne Ansätze zur Digitalisierung und Vernetzung der industriellen Produktion im Rahmen der Industrie 4.0-Initiative zu erfüllen.“

Voraussetzungen für diesen Weg waren ein gemeinsamer Standard für Anwender und Hersteller, ein gemeinsames Konzept zur Datensicherheit und eine gemeinsame eindeutige Semantik. Dies forderte eine stärkere Vernetzung zwischen den Verbänden. Daher starteten vor rund einem Jahr Arbeitsgruppen bzw. Teams mit Mitgliedern des ZVEI und der Namur, die zunächst den Fokus auf die Parameter TOC, pH-Wert und CGA (Continuous Gas Analyzer) legten.

Nächste Messgeräte-Generation mit Vitaldaten

„Die Kooperation zwischen Herstellern und Anwendern war sehr effizient“, so das Fazit von Grümbel. So einigte man sich schnell auf OPC UA als gemeinsamen Standard. In puncto Sicherheit holte man noch das BSI ins Boot. Einig wurde man sich auch schnell bei einem System für Vitaldaten. „Im Prinzip handelt es sich immer um die gleichen zwei bis drei Fehler, die das Messsystem stören und aus dem Messsystem oder den Anlagen kommen“, so Grümbel. Bei der nächsten Gerätegeneration der Hersteller wird es hierfür eine Vital-Geräteschnittstelle geben. Ausprobiert werden soll dies jedoch bereits jetzt im engen Austausch mit den Geräteherstellern und den jetzt vorhandenen Geräteschnittstellen.

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Statement

Entscheidend ist nicht der einzelne Analysator, sondern das Gesamtprojekt

Sabrina Hakelberg, Produktmanagerin Prozessanalysentechnik bei Deutsche Metrohm Prozessanalytik

„Die Prozessanalysenmesstechnik trägt entscheidend dazu bei, die Produktqualität zu erhöhen und Prozesse sicherer und effektiver zu fahren. Daher ist der ROI in vielen Anwendungen meist nach sehr kurzer Zeit erreicht. Dabei geht es in erster Linie nicht darum, Laboranalysen zu ersetzen, sondern PAT als wertvolle Ergänzung zu sehen, um auf Abweichungen schneller reagieren zu können.

Zukünftig spielt die digitale Wartung eine immer größere Rolle, damit sich im Fall der Fälle ein Produkt- oder Applikationsspezialist vom Gerätehersteller auf das Gerät schalten kann. Auch die Klimaneutralität und Nachhaltigkeit sind Treiber für PAT, denn durch besser geführte Prozesse lässt sich der CO₂-Ausstoß reduzieren. Ganz entscheidend für eine erfolgreiche Implementierung: man darf nicht nur den einzelnen Analysator sehen, sondern muss das Gesamtprojekt – bestehend aus bester Technik, Applikationswissen und Prozessverständnis – betrachten.“

Ein weiteres Arbeitsfeld betrifft die gemeinsame Semantik auch auf internationaler Basis. So gibt es beispielsweise zigtausend Temperaturmessstellen bei Lanxess. „Wenn mich aber nur eine bestimmte Temperatur aus dem Raman-Gerät interessiert, benötige ich eine eineindeutige Kennzeichnung, um diese dann auch unter den vielen Temperaturdaten heraus zu finden“, erklärt Grümbel.

Mobile Instandhaltung erleichtert das Arbeiten

Bei Lanxess treibt man die digitale Transformation durch Innovation in den Arbeitsabläufen der Instandhaltung voran, etwa durch mobile Instandhaltung per Video, ergänzt durch Augmented Reality und Tablets. „Der mobile Zugriff erleichtert die Arbeit“, stellt Grümbel fest und nennt weitere wichtige Treiber. „Zum einen sind jüngere Mitarbeiter viel affiner für diese Technologie. Zum anderen hilft es ihnen, wenn sie sich im Feld einfach noch einmal bei einem Kollegen rückversichern können“.

Skeptiker in der Produktion überzeugt Grümbel im Übrigen am Schnellsten mit dem Kostenaspekt. „Wir versuchen immer, einen ROI innerhalb von zwölf Monaten einzuhalten, häufig gelingt uns dies aber bereits nach drei bis sechs Monaten“, so seine Erfahrung. Als Beispiel nennt er ein Produkt, dass viel weiter hinunter getrocknet wurde, als der Kunde vorgab. Beim näheren Blick eröffnete dies Energie- und Zeiteinsparungen, da das Produkt jetzt sehr viel schneller getrocknet werden kann.

Auch der Aspekt der CO₂-Einsparung wird in Zukunft mehr Rechnung getragen werden müssen. „Ich bin mir sicher, dass die Prozessanalysenmesstechnik hier einen erheblich Beitrag leisten wird, da die Prozesse hierüber sehr viel genauer gesteuert werden können“, so Grümbel abschließend.

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