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Anlagenkennzeichnung und -dokumentation Papierlos auf dem Weg zu Maintenance 4.0

Auch wenn die Ziffern 4.0 für Digitalisierung stehen: Der regelmäßige Rundgang mit festgelegtem Wartungsplan soll und wird weiterhin ein fester Bestandteil der Anlagenüberwachung und Instandhaltung sein. Eindeutige und gut (aus-)lesbare Kennzeichnungen bilden die Grundlage. In zahlreichen in die Jahre gekommenen Anlagen besteht hier unübersehbar Nachholbedarf. Ist das geschafft, können die Weichen zur digitalen Unterstützung bei Wartungsrundgängen gestellt werden.

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Wer mit eindeutigen Markierungen und einem zuverlässigen Funknetzwerk die Voraussetzungen für Maintenance 4.0 geschaffen hat, kann im nächsten Schritt erste, bereits verfügbare Mixed-Reality-Anwendungen für die Instandhaltung testen.
Wer mit eindeutigen Markierungen und einem zuverlässigen Funknetzwerk die Voraussetzungen für Maintenance 4.0 geschaffen hat, kann im nächsten Schritt erste, bereits verfügbare Mixed-Reality-Anwendungen für die Instandhaltung testen.
(Bild: Phoenix Contact)

Nicht ohne mein Tablet. Oder zumindest Smartphone. Kaum einer kann sich noch vorstellen, den Urlaubsort oder auch nur eine Adresse im näheren Umfeld ohne digitale Navigation zu finden. Was im Privatleben längst der Normalfall ist, wäre für viele Mitarbeiter, die in der chemischen Industrie mit Wartung und Betrieb der Anlagen betraut sind, am Arbeitsplatz ebenfalls wünschenswert. Ein Handheld, selbstverständlich geeignet für die industrielle, oft explosionsgefährdete Umgebung, führt durch den großen, kompakt gebauten Betrieb – zu genau dem Gerät, der Maschine, die der Mitarbeiter gerade überprüfen will.

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Einwandfreie Markierung als Basis für gewissenhafte Wartung

Keine Frage: Es gibt solche Lösungen. Doch wie weit ist die Realität in den bestehenden Anlagen davon entfernt, dass eine digitale Lösung bei Wartungs- und Kontrollrundgängen unterstützt? Tatsächlich fehlen häufig – um im Bild der Ortssuche zu bleiben – sogar die „Straßenschilder“. Oder sie sind schlichtweg unleserlich. Alte Kunststoff-Markierungsschilder in Brownfield-Anlagen sind verwittert oder gar zerbrochen, Metallplaketten stark verschmutzt oder korrodiert, die Zahlen darauf kaum zu entziffern.

Wer „seine“ Anlage wie die Westentasche kennt, dem bereitet das kaum Probleme. Die „Alteingesessenen“ finden die „Adresse“ trotzdem, sicher. Aber neue Mitarbeiter oder das Personal von Fremdunternehmen, an die Instandhaltungsaufgaben ausgelagert werden, tun sich schwer. Das führt zu Zeitverlust und im schlimmsten Fall zu Fehlern. Die Betriebssicherheit leidet, wenn ein Aggregat oder eine Rohrleitung nicht eindeutig und schnell identifiziert werden kann. Effiziente Wartung verdient eine bessere Grundlage: in Form von gut lesbaren, einheitlichen Markierungen.

Die naheliegendste Lösung sind langlebige, einfach entzifferbare Schilder, etwa laserbeschriftete Edelstahlmarkierungen. Allein durch die durchgängige, konsequente Ausstattung aller Anlagenteile und Betriebsmittel mit diesen Markierungen verbessert ein Anlagenbetreiber sowohl Arbeits- als auch Anlagenverfügbarkeit, da auf dieser Grundlage Wartung und Instandhaltung konsequenter und fehlerfreier ablaufen. Einen Schritt weiter zu höherer Effizienz geht er, indem er RFID-Markierungen nutzt. Die lassen sich langfristig auslesen, selbst wenn sich mit der Zeit eine Staubschicht auf den Tags bildet.

Stephan Sagebiel, Leiter Industriemanagement im Sektor Prozess- und Verfahrenstechnik bei Phoenix Contact: „Oftmals wird bei der Ausführung der Modernisierung um bis zu 30 Prozent vom Plan abgewichen. Wochen nach der Umbaumaßnahme wird dann nachdokumentiert und mit viel Aufwand neu markiert.“
Stephan Sagebiel, Leiter Industriemanagement im Sektor Prozess- und Verfahrenstechnik bei Phoenix Contact: „Oftmals wird bei der Ausführung der Modernisierung um bis zu 30 Prozent vom Plan abgewichen. Wochen nach der Umbaumaßnahme wird dann nachdokumentiert und mit viel Aufwand neu markiert.“
(Bild: PROCESS)

Betriebsmittel kennzeichnen ohne Zeitverlust

Wer die Kennzeichnung in seiner Anlage, eventuell im Rahmen weiterer Modernisierungsmaßnahmen, auf Vordermann bringen will, sollte dabei daran denken, dass „as built“ selten deckungsgleich mit „wie geplant“ ist. Stephan Sagebiel, Leiter Industriemanagement im Sektor Prozess- und Verfahrenstechnik bei Phoenix Contact, kennt das Problem: „Oftmals wird bei der Ausführung der Modernisierung um bis zu 30 Prozent vom Plan abgewichen. Wochen nach der Umbaumaßnahme wird dann nachdokumentiert und mit viel Aufwand neu markiert.“

Doch er weiß durchaus von Unternehmen, die das Problem gar nicht erst aufkommen lassen. „Wir haben Kunden in der Chemie, die jedes neue Betriebsmittel unmittelbar nach der Installation kennzeichnen, einige davon mit RFID, andere verwenden Edelstahlmarkierungen.“ Feldnah installierte Markierungssysteme erleichtern diese Arbeit. Der Installateur muss nicht erst mehrere 100 m weiter im Schaltraum ein Kennschild bedrucken, sondern kann entsprechend robuste Markierungen direkt im Baucontainer erzeugen: ohne Zeitverzug und damit weniger fehleranfällig.

Normgerechte Markierung bei K+S

Auf saubere, einheitliche Markierungen zielte auch K+S in Wunstorf bei Hannover ab. Das betriebseigene Kraftwerk war über Jahrzehnte immer wieder erweitert und modernisiert worden. Christian Berghausen, Leiter Kraftwerksbetrieb, beschreibt das mit den wechselnden Anlagenerrichtern verbundene Mischsystem: „Anlagenkennzeichnung und -dokumentation waren nicht aus einem Guss und daher schwer nachvollziehbar.“

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Berghausen entschied sich für eine normgerechte, systematische Kennzeichnung gemäß des Kraftwerk-Kennzeichensystems KKS. Nach diversen Vorarbeiten und der Digitalisierung der Bestandpläne erstellte Phoenix Contact schließlich 4800 Anlagenkennzeichnungsschilder mit der Normbeschriftung plus QR-Codes, die das Auffinden der Dokumentation für jedes Betriebsmittel unterstützen. Auf hohe Druckqualität achtet auch die RWE AG, die bei den verfahrenstechnischen Kennzeichnungsschildern neben dem KKS-Schlüssel und einem Kurztext Barcodes verwendet. Diese können im Rahmen der Instandhaltung für Schadensmeldungen genutzt werden.

RFID-Transponder als Basis für digitale Unterstützer

Wer wie K+S oder RWE die Markierungen in seiner Anlage optimieren will, sollte darüber nachdenken, ob nicht ein RFID-System als Unterstützung zukunftsweisend sein könnte. Phoenix Contact hat bereits einige Betriebe mit RFID-Markierungen als Komplettdienstleistung ausgestattet. „Dabei haben wir gesehen“, so Stephan Sagebiel, „in welchem schlechten Zustand sich mancher namhafte Betrieb befindet. Bei vielen führt kein Weg daran vorbei: Man muss Geld in die Hand nehmen, um die Situation zu verbessern.“

Eindeutig lesbare RFID-HF- oder -UHF-Transponder, integriert im Markierungs- oder Installationsmaterial, sind eine Investition, die nicht nur die Sicherheit erhöht, sondern zugleich den Weg zu fortschrittlicheren Instandhaltungsmethoden ebnen kann. So wie etwa die Nutzung einer Maintenance-Software auf Tablets. Diese leitet den Instandhalter besser als jeder Papier-Laufzettel zu allen planmäßig zu kontrollierenden Komponenten. Zudem erleichtert sie die Dokumentation des Kontrollrundgangs. Der Mitarbeiter kann durchgeführte Wartungsprozeduren online sofort bestätigen.

„Gute Prozesse zur Überprüfung sämtlicher für Sicherheit und Verfügbarkeit relevanten Betriebsmittel haben eigentlich alle Unternehmen, die strukturiert arbeiten, etabliert“, bestätigt Sagebiel und schränkt ein: „Aber sie leben es sehr unterschiedlich.“ Wird auf Papier dokumentiert, wird schnell mal eben abgehakt, ohne dass die zu kontrollierende Notdusche wirklich betätigt wurde. Und bei der anschließenden Übertragung ins Maintenance-System passieren ebenfalls Fehler. Auf jeden Fall kostet der zusätzliche Arbeitsschritt Zeit. Eine Maintenance-Applikation auf dem Tablet vereinfacht die Arbeit deutlich und führt damit zu besseren Ergebnissen der Instandhalter, was wiederum die Anlagenverfügbarkeit erhöht.

Die passende Funktechnologie plus Security-Know-how

Voraussetzung dafür ist ein Funknetzwerk, das die Tablets jederzeit an das übergeordnete MES anbindet. Ähnlich wie bei Markierungen und RFID liefert Phoenix Contact hierzu mit Hardware und Dienstleistungen die Grundlage, sofern ein Betrieb nicht ohnehin schon darüber verfügt. Sollen Wartungsprozesse mit industrietauglichen Office-Geräten unterstützt werden, ist ein WLAN-Netzwerk geeignet. Sagebiel sagt: „Inzwischen haben bereits zahlreiche Chemiebetriebe bis hin zu großen Raffinerien flächendeckend WLAN-Hotspots installiert.“

Aber auch für kleinere Betriebe, in denen die Automatisierungsabteilung ebenso für die Wireless-Kommunikation in der Produktion zuständig ist, bietet Phoenix Contact die geeignete Funkinfrastruktur – von der Auslegung bis hin zur Montage sowie dem jeweiligen IT-Security-Konzept. Je nach Wunsch und Anforderung der Anwender kommt die passende Funktechnologie zum Einsatz, angefangen bei WLAN über GSM, 3G und 4G, Bluetooth etc. bis hin zu WirelessHart oder der eigenen proprietären Lösung Trusted Wireless.

Mischlösungen nutzen Kupfer und SHDSL

Die Kombination von Kabel und Funk ist ebenfalls machbar. Sagebiel berichtet von einem großen Betrieb, der seine Brandmeldeanlagen über große Distanzen vernetzen wollte. Anstelle des ursprünglich geplanten riesigen Funknetzwerks empfahl Phoenix Contact, wo immer möglich bestehende Leitungen zu verwenden, von denen in der alten Anlage noch viele ungenutzt lagen. Mithilfe der SHDSL-Technik entstand eine Mischlösung. SHDSL arbeitet mit einer für Überwachungsapplikationen ausreichenden Datenrate von bis zu 30 MBit/s und lässt sich mit Feldbus- und Ethernet-Netzwerken kombinieren. Im Fall der Brandmeldeanlagen werden damit gut 60 Prozent der Signale über die vorhandenen Kupferleitungen, der Rest über Funk transportiert.

Einfacher als Office-WLAN durch Cluster Management

Eine weitere Möglichkeit, interessant insbesondere für kleinere Netze bis rund 20 Access Points, macht WLAN industrietauglich. Office-Lösungen für diese Größenordnung sind meist serverbasiert, verbunden mit aufwändigem Security- und User-Management. Eine Alternative eröffnet das Cluster Management, das den Inbetriebnahmeprozesse deutlich vereinfacht. Zu konfigurieren ist dabei nur einer der Access Points; anschließend wird die Einstellung auf die weiteren Access Points im Netzwerk übertragen. Auch die notwendigen sicherheitstechnischen Rahmenparameter werden erfüllt.

Der Aufwand bleibt überschaubar. Selbst konservativste Anwender seien daher derzeit dabei, Funktechnologien zumindest in einem überschaubaren Produktionsteil in einem Pilotversuch zu testen. „Die möglichen Benefits sind einfach zu eindeutig“, meint Sagebiel, „das überzeugt auch die Unternehmenslenker, die oft schnell mit im Boot sind.“ Die MES- und Maintenance-Systeme seien auch in Brownfield-Anlagen inzwischen ohnehin vorhanden. Die Online-Anbindung der Mannschaft im Feld sei da nur der letzte Schritt.

Ausblick: Über RFID zu Mixed Reality

Der vorerst letzte Schritt, genau genommen. Denn schon beginnen die Early Adopters, den Nutzen von Augmented-Reality (AR)-Anwendungen auszuloten. Das Tablet, das über NFC oder einen AR-Marker einen Anlagenteil identifiziert hat, blendet dann im Kamerabild weiterführende Informationen ein, etwa ein Datenblatt, die Wartungsanleitung oder ein Video, das alle anfallenden Arbeitsschritte zeigt. Messwerte wie Tankfüllstände oder die Temperatur von Sensoren ohne Vorortanzeige lassen sich ebenfalls darstellen.

Phoenix Contact sammelt zusätzlich Erfahrungen, indem es Temperaturen innerhalb von Kunststoff-Spritzgussmaschinen im eigenen Betrieb mit AR visualisiert. Ebenso lassen sich die Stati von Pumpen oder Motoren anzeigen, sei es auf einem Ex-fähigen Tablet oder Smartphone oder – in Zukunft – direkt vor den Augen des Bedieners, der eine geeignete Datenbrille trägt. Über Gesten öffnet er ein Wartungsblatt oder eine Explosionszeichnung und holt sie sich in 3D ins Blickfeld.

Virtual und Augmented bzw. Mixed Reality haben tatsächlich ihr Gamer Image abgelegt. Derartige Szenarien sind längst keine Spielerei mehr. „In unserer Betriebstechnik und im unternehmenseigenen Werkzeugbau ist es tägliche Realität,“ sagt Sagebiel. Auf Basis moderner Kennzeichnungsmethoden und eines zuverlässigen industrietauglichen Funknetzes können AR-Anwendungen Betriebs- und Instandhaltungsmannschaften nachhaltig unterstützen.

Sie planen eine Modernisierung Ihrer Anlage(n)? Weitere Informationen zum Thema finden Sie auf process.de/anlagen-modernisierung

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