Namur-Hauptsitzung 2021

Neues im Feld, Roboter und Informationsmodelle – Prozessautomatisierung „wichtiger denn je“

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Und was tut sich im Feld?

Traditionsgemäß wurde zum Start des zweiten Tags der Namur-Hauptsitzung der Namur Award an Michelle Blumenstein, Helmut Schmidt Universität Hamburg, verliehen. Ihre Arbeit beschäftigte sich damit, wie man zwei scheinbar verschiedene Welten am Beispiel des Open Process Automation Standards aus der Öl/Gas-Industrie und der VDI/VDE/Namur 2658, die ihre Anfänge in der Spezialchemie hatte, verbindet.

Doch nun zu den Sensoren, genauer gesagt zu den M+O (Monitoring + Optimization)-Sensoren. „Der Begriff M+O fällt immer häufiger, ist aber für viele noch etwas unkonkret“, erklärt Thomas Mayer, BASF. Diese Sensoren sind ein zentraler Baustein der NOA (Namur Open Architecture) und ermöglichen neue Anwendungen bei der Digitalisierung von Produktionsanlagen. Ziel ist es, Zusatzinformationen zu gewinnen und diese zu verarbeiten – und zwar unabhängig von der Kernautomatisierung. „Bei M+O befinden wir uns in einer Parallelwelt“, bekräftigte Mayer.

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Dabei geht es um die einfache Integration von Industrie 4.0-Anwendungen mit Zusatz-Sensorik, z. B. um Produktionsprozesse transparenter und effizienter zu gestalten. Anwendungen sind etwa die Überwachung neuer Komponenten, die Einbindung von temporären Messungen über Clamp-on oder die Überwachung von Gebäuden, elektrischen Anlagen und Assets, wie das Tracking von Behältern. Bereits in der Praxis erprobt ist etwa die Anomalie-Erkennung von Wärmetauschern über Modelle oder die vorausschauende Erkennung von Motorschäden an Pumpen mit Vibrationssensoren. Auch die Reduzierung von Rundgängen, indem Wireless-Manometer in die Sensorlandschaft integriert werden, oder eine Stellungsrückmeldung von Handarmaturen via Funk sind interessante Use Cases.

„Allerdings haben wir hier eine neue Art von Sensoren, die sich deutlich von den M+C-Sensoren unterscheiden“, bekräftigte Leonore-Sophie Keil, BASF. „Die überarbeitete Namur-Empfehlung 183 soll daher ein Leitfaden für Anwender und Hersteller sein.“

Alternative Wege bei der Auswahl von Feldgeräten für PLT-Sicherheitseinrichtungen

Die Sicherheit von Geräten stand im Mittelpunkt der ebenfalls derzeit in Überarbeitung befindliche NE 130. Bei PLT-Sicherheitseinrichtungen überwiegen die systematischen Fehler, die beherrscht werden müssen. Dies geschieht durch den Einsatz betriebsbewährter Geräte, eine erhöhte Redundanz und mit Geräten, die nach der IEC 61508 zertifiziert sind. Zufällige Fehler versucht man durch SIL-Berechnungen oder ein Vermeiden von zu viel Komplexität auszumerzen. Insbesondere die Betriebsbewährung trägt wesentlich zur Sicherheit bei, da sie den Nachweis der Freiheit von systematischen Fehlern erbringt und Aussagen zur Gerätestabilität trifft.

Herausfordernd für die Anwender ist, dass die IEC 61511-1 nur grundsätzliche Anforderungen zum Thema Betriebsbewährung enthält. Sie wird ergänzt durch die IEC 61508 und die VDI-Richtlinie 2180. „Zusammen bietet sich viel Interpretationsspielraum für jeden Anwender“, so die Praxiserfahrungen von Hayriye Yazici, Bayer. Daher befindet sich die NE 130 aktuell in der Überarbeitung und dient als Hilfestellung für den Anwender. Vor allem zeigt sie alternative Wege auf.

So kann Prior Use nach IEC 61511 gewählt werden, wenn der klassische Weg nicht funktioniert, dafür aber das Gerät in der Praxis auf Herz und Nieren geprüft wird. Voraussetzung sind zehn Geräte, die mindestens ein Jahr und mehr als 100.000 Betriebsstunden im Betrieb sind. Hintergrund ist, dass nicht jeder Standort Ressourcen für eine Typprüfung im Labor hat.

Eine andere Alternative, wenn keine Betriebsbewährung nach dem Namur-Konzept oder dem Prio Use nach 61511 möglich ist, besteht in der Geräteentwicklung nach DIN EN 61508. Hier erfolgt die Zertifizierung von einer unabhängigen anerkannten externen Prüfstelle. Darüber hinaus soll in Einzelfällen auch eine applikationsgebundene Betriebsbewährung möglich sein, ebenso wie Sonderzulassungen. Dies gilt etwa für baumustergeprüfte Komponenten oder Ventile, die nicht nach der Druckgeräterichtlinie zertifiziert sind. Allerdings ist diese Zulassung nicht einer Betriebsbewährung gleichzusetzen, sondern gilt nur für eine bestimmte Anwendung. „Eine Verallgemeinerung ist nicht möglich“, betonte Yazici.

Fehler systematisch erfassen

Das Thema funktionale Sicherheit treibt die Branche weiter um. Vor zwanzig Jahren startete man mit der Stördatenerfassung im Rahmen der NE 93, seit fünf Jahren ist man mit dem Tool Namur.smart unterwegs. „Das Tool erfasst die Daten entsprechend der NE 93, darin sind mittlerweile mehr als 100.000 PLT-Einrichtungen mit Sicherheitsfunktionen und mehr als 250.000 Geräten erfasst. Die Fehlererfassung nimmt auf breiter Ebene zu“, berichtete Dirk Hablawetz, BASF, über den Erfolg des Tools. Darin werden Fehler bei Sicherheitsfunktionen und in Geräten erfasst. Ziel ist es, Fehlermuster, Schwachstellen bei Geräten in verschiedenen Anwendungen und im funktionalen Sicherheitsmanagement zu erkennen. Daraus können optimale Prüfzyklen festgelegt oder die Gebrauchsdauer abgeleitet werden. Dies ist auch wichtig in Bezug auf den Bestandsschutz.

Qualifikation und Training sind wichtige Punkte, mit denen wir uns in Zukunft näher beschäftigen müssen.

Dirk Hablawetz, BASF

Besonders interessant: Daraus lassen sich KPIs entwickeln, die einen Indikator für die Zuverlässigkeit der Geräte darstellen können. Die in PLT-Sicherheitseinrichtungen eingebauten Geräte arbeiten in der Regel sehr zuverlässig. Bedarf gibt es bei der Vermeidung von systematischen Fehlern, sprich dem Umgang mit den Geräten. „Qualifikation und Training sind hier wichtige Punkte, mit denen wir uns in Zukunft näher beschäftigen müssen. Dies gilt umso mehr, da die Geräte komplexer werden“, so Hablawetz. Denn die Erfahrung zeigt: Der Anteil der Fehler am Gerät ist geringer als der Anteil der Fehler, die mit der Handhabung zu tun haben. Zudem zeigt sich bei der Fehleranalyse in der Aktorik: Je mehr Elektronik hier ins Spiel kommt, desto häufiger kommt es zu zufälligen Fehlern.

Roboter in Chemieanlagen?

Apropos neue Wege: Mit Tag 2 der Namur-Hauptsitzung 2021 startet die Open Innovation Challenge „Produktions-Service-Roboter für Chemieanlagen und -standorte“. Carl-Helmut Coulon von Invite stellte den Wettbewerb vor, der unter der Schirmherrschaft der Namur steht. In Zukunft sollen Roboter regelmäßige Inspektionen und andere Aufgaben in chemischen Produktionsanlagen übernehmen. Dafür suchen BASF, Bayer, Boehringer, Merck und Wacker Teams aus der ganzen Welt, die in den nächsten zwölf Monaten der Welt zeigen wollen, wie nah ihre Technologie an dieser Vision ist. Die Systeme müssen in einer 36-m2-Umgebung ihr Können unter Beweis stellen. Die Roboter müssen navigieren, Daten erfassen, einfache Manipulationen ausführen und den Transport übernehmen.

Sechs Bewerber werden von den Projektpartnern ausgewählt, um ihre Technologie auf der Achema 2022 und in einem abschließenden Wettbewerb im vierten Quartal 2022 zu präsentieren. Insgesamt werden 105.000 Euro an Preisgeldern an die teilnehmenden Teams vergeben.

Die Initiatoren sind sich einig, dass es unglaublich attraktiv wäre, wenn ein Roboter rund um die Uhr in der gesamten Anlage Inspektionsaufgaben übernehmen und automatisch Proben ziehen würde. Dagegen stehen im Augenblick noch die Wirtschaftlichkeit, obwohl die Technik verfügbar ist. „Wir suchen also eine wirtschaftliche Lösung, die modular, flexibel und skalierbar ist“, beschrieb Coulon die Anforderungen. Hier geht es zur Ausschreibung. Die Finalisten sollen sich bereits im April 2022 in Halle 11 auf der Achema präsentieren.

Einen Einblick gibt es bestimmt auch auf der nächsten Namur-Hauptsitzung, die unter dem Motto „Sustainable Lifecyle Risk Management“ steht und von Hima gesponsert wird. Dabei verabschiedet sich die Namur aus Bad Neuenahr und trifft sich am 10./11. November 2022 in Düsseldorf/Neuss wieder.

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