Modularer Anlagenbau Träume sind doch keine Schäume: MTP macht den Weg frei für Modularisierung

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Apparatemodul installieren, Stecker rein und fertig. So einfach könnte Anlagenbau in der modularen, digitalen Zukunft sein. Wie das Modularisierungskonzept Modul Type Package (MTP) nicht nur Anlagenplanung und -bau revolutioniert, sondern auch neue Geschäftsmodelle und Services möglich macht.

Ob in der Feinchemie, der Spezialchemie oder der pharmazeutischen Wirkstoffproduktion – wann immer es um Produktivität, Flexibilität, Effizienz und Verfügbarkeit geht, fällt das Stichwort modularer Anlagenbau. Spätestens seit das Tutz­ing-Symposion – der Think Thank von Dechema und Processnet – das Motto von der 50-Prozent-Idee geprägt hat, hat das Modularisierungsfieber die Prozessindustrie erfasst.

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Schneller, flexibler und digitaler soll die Chemieproduktion der Zukunft sein und die Anlage aus dem Baukasten ist der Schlüssel dazu. Das modulare Konzept, bei dem Package Units, Skids oder andere Apparatemodule per plug play wie eine Legoburg zusammengesetzt werden, ist ein lang gehegter Traum in der Prozessindustrie. Betreiber, Apparatebauer und Automatisierungsunternehmen arbeiten seit Jahren daran. Jetzt soll er endlich Wirklichkeit werden.

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Für die Betreiber ist MTP der Schlüssel zur Modularisierung

Unternehmen der ersten Stunde ist Wago. Mit dem Dima-Konzept hat das Automatisierungs- und Verbindungstechnik-Unternehmen aus Minden auf der Namur-Tagung 2014 ordentlich Bewegung in die Riege der Automatisierungsunternehmen gebracht und die Chemieanwender elektrisiert. Die von Wago präsentierte Methodik zur Automatisierung modularer Anlagen folgt den Anforderungen der Namur-Empfehlung NE 148 und soll im verfahrenstechnischen Anlagenbau der Schlüssel zu mehr Modularität und Digitalisierung werden.

Positionspapier von ZVEI und Namur

Prozessorchestrierung: Warum ohne sie eine modulare Produktion nicht möglich ist

Mittlerweile ist Dima im Namur-MTP aufgegangen und ­Wago treibt das Thema weiter mit voran. Für die in der Namur organisierten Betreiber, wie Bayer, ­Clariant und Evonik ist das MTP der Schlüssel zur modularen Anlage. „MTP ermöglicht den Dreiklang aus Verfahrenstechnik, Konstruktion und Automatisierungstechnik“, erklärt Dr. Jens Bernshausen, Mitglied des Arbeitskreises 1.12. bei der Namur und Engineering Manager bei Bayer. Gerade in der Pharmaindustrie, aber auch in der Fein- und Spezialchemie mit ihren Multipurpose-Anlagen ist der Bedarf nach Anlagenflexibilisierung hoch. „MTP ist hier das richtige Werkzeug, um Engineeringzeiten deutlich zu verkürzen“, betont Bernshausen.

Dabei geht es längst nicht nur um Containeranlagen, beispielsweise bei Invite entwickelt, sondern vor allem um Großanlagen, was verdeutlicht, dass die Protagonisten in den Unternehmen es ernst meinen.

Erfolge sind bereits da

Erste Pilotprojekte zeigen, wie in der Chemie mit MTP automatisierte Module, in bestehende Prozesse integriert werden können. „Physikalisch modular sind die Anlagen schon lange, MTP bietet nun die notwendige Standardisierung, um sie auch automatisierungstechnisch zu modularisieren“, sagt Lukas Dökel, Market Manager Chemical Industry bei Wago. Klingt erst einmal optimistisch, trotzdem gibt es noch offene Baustellen. Pilotierung sei das eine, die MTP-Implementierung in der Praxis umzusetzen, das andere, sagt Bernshausen.

Positionspapier von ZVEI und Namur

Prozessorchestrierung: Warum ohne sie eine modulare Produktion nicht möglich ist

Dökel sieht u.a. die Betreiber am Zug, die MTP in ihren Ausschreibungen explizit einfordern müssten. „Wir müssen die Akzeptanz für MTP bei den Modulbau- ern weiter erhöhen“, erklärt er. In ­erster Linie unterscheidet Wago zwischen Batch- und kontinu­ierlichen Prozessen sowie zwischen Bestandsanlagen, Brownfield, und neuen Anlagen, Greenfield. „Wir sehen große Chancen im Bereich der Batch-Prozesse, hier können Module automatisiert werden. Auch im Laborumfeld gibt es viele Möglichkeiten, Technologien der Digitalisierung zu testen oder einzubinden“, präzisiert ­Dökel.

MTP ermöglicht neue digitale Geschäftsmodelle

Ein Erfolgsprojekt, das Ressentiments bei den Apparatebauern beseitigen könnte, haben die Mindener gemeinsam mit dem Pumpenhersteller Seepex umgesetzt. Seepex ist wie viele Komponentenhersteller auf der Suche nach neuen digitalen Geschäftsmodellen und MTP kann hier Hemmschwellen senken.

Obwohl die Potenziale der Digitalisierung groß sind, stehen viele Betreiber und Integratoren, zu denen sich auch Seepex zählt, vor einer prinzipiellen Hürde: Die Chancen möglicher Geschäftsmodelle lassen sich im Vorfeld schlecht abschätzen. Bevor klar ist, ob der Business Case im Einzelfall tatsächlich trägt, ist unter Umständen schon viel Geld für die Entwicklung verbrannt worden.

Ein Standard wie MTP macht vieles einfacher und schneller. „Wir werden immer besser, einen Mehrwert zu generieren, der gegenüber dem Aufwand tragbar ist“, kommentiert Dökel. „Betrachtet man den Lebenszyklus einer Anlage oder eines Produktes, bieten sich viele Möglichkeiten zu optimieren. Neben der Modularisierung und Flexibilisierung stellt besonders die Überwachung von kritischen Assets bei Bestandsanlagen für Betreiber einen Mehrwert dar“, sagt Dökel.

Package Unit-Hersteller können jetzt einfacher automatisieren

Vor allem macht das MTP-Konzept Schluss mit der Komplexität, die viele Hersteller von Package Units schreckt. Es eröffnet die Option, auf einfache Art Module selbst zu erzeugen – ohne Leittechnik- oder Engineeringspezialist zu werden. Dafür hat Wago den MTP-Standard in seine Engineeringsoftware „E!Cockpit“ überführt. Anlagen lassen sich so wie gewohnt automatisieren und ein MTP kann exportiert werden. Das Modul steht dann jederzeit zur Verfügung – ohne Engineering. Es lässt sich zudem weltweit austauschen. Für Integratoren reduziert sich damit der Vorplanungsaufwand auf ein Minimum.

Ein Modulbauer kann mit MTP Know-how kapseln, Services und Lizenzen freischalten sowie Module vermieten statt verkaufen. „Modulbauer und Betreiber haben mit dem MTP die Möglichkeit, neue Geschäftsmodelle wie ‚Pumpen as a Service‘ anzubieten“, erklärt Dökel. Die Pumpendaten können so ohne großen Integrationsaufwand im Leitsystem direkt für die Zustandsüberwachung verwendet werden.

Betriebsdaten werden mit MTP einfach zugänglich

Mit Messwerten aus dem realen Betrieb kann eine Aussage über den Zustand der Exzenterschneckenpumpe getroffen werden. Zudem können Anlagenmodule unterschiedlich betrieben werden. In der Praxis zeigt Seepex das mit der „Smart Dosing Pump“ – über MTP kann der Anwender z.B. festlegen, ob er kontinuierlich Dosieren oder Abfüllen will. „In beiden Fällen reicht die Übertragung weniger Sollwerte aus, da unser Modul den Dosierbetrieb selbstständig regelt“, beschreibt Dr. Christian Brehm, Global Product Manager Digital Solutions bei Seepex.

Der Hersteller pflanzt seinen Pumpen auf diese Weise Intelligenz ein, um Condition Monitoring und vorausschauende Wartung zu perfektionieren und seine Lösungen künftig einfach in übergeordnete verfahrenstechnische Produktionsprozesse zu integrieren. Doch damit sind die Möglichkeiten noch lange nicht ausgeschöpft. In Zukunft will man auch Pumpenmodule flexibel auf die geforderten Betriebsbedingungen und Förderleistungen abstimmen können.

Und Pumpenbetreiber können künftig den Betriebsmodus wählen

Der Betreiber hat dann die Wahl, ob er die Förderleistung optimieren will, den Energieverbrauch, die verschleißbedingte Standzeit oder auch den möglichst schonenden Umgang des zu pumpenden Mediums. ­Welche Einstellungen daraus dann für die Pumpe resultieren, regelt das Modul dank der eigenen Intelligenz selber. Der Anwender braucht nur noch den gewünschten Betriebsmodus zu wählen. Niemand muss mehr in die Untiefen einer Apparate-SPS eintauchen oder ein Scada-System umprogrammieren.

Das Beispiel Seepex zeigt den Mehrwert des MTP für Apparatebauer. Folgt man Wago, geht es künftig darum, Pumpen- aber auch andere Aggregatemodule als Dienstleister innerhalb eines Produktionsverbundes zu betrachten. MTP ist dabei der Schlüssel zur modularen Automation: Die Integrationstechnologie bringt Anlagenmodule einfacher in die Prozess­technik.

Wago möchte für die Fabrik der Zukunft noch einen Schritt weitergehen. Konnektivität sei Voraussetzung, betont Dökel. Ziel ist, mithilfe eines offenen Automatisierungssystems Sensoren mit Leittechnik und Analysesoftware zu verbinden. So will das Unternehmen mit seinen Lösungen das Rückgrat der Modularisierung werden.

* * S. Kunze, Fachredakteurin Automatisierung, A. Geipel-Kern, ltd. Redakteurin PROCESS; Vogel Communications Group.

„MTP ist eine Revolution in der Prozessindustrie“

Nachgefragt bei Lukas Dökel

PROCESS: Wago hat im Jahr 2014 das Dima-Konzept inklusive der Begriffsbezeichnung MTP auf der Namur-Tagung vorgestellt und seitdem weiterentwickelt. Das Unternehmen war hierbei Vorreiter. Was ist aus dieser Position geworden und wie ist der aktuelle Stand?

Lukas Dökel: Hinter Dima steckt die Idee, Flexibilität und Modularität in die Prozessindustrie sowie andere Industriezweige zu bringen. Das Dima-Konzept sollte aber nicht als Wago-Idee positioniert werden, sondern als gemeinsame Lösung. Dima war der Wago-Begriff, der in der MTP-Standardisierung für alle aufgegangen ist. MTP ist nun bei einem marktreifen Standard angekommen. Das ist Lob genug für uns. Trotzdem möchten wir weiterhin Vorreiter sein. Wir arbeiten in den Arbeitskreisen von VDI, VDE und Namur weiter mit und wollen das Thema MTP positionieren und treiben.

PROCESS: Warum dauert es trotz der Vorteile so lange, bis das MTP-Konzept in der Prozessindustrie Fuß fasst?

Dökel: Es ist eine Revolution in der Prozessindustrie. Wir müssen verschiedene Ebenen überzeugen, dass es diesen Weg gibt und dass es der richtige ist. Heißt: vom Betreiber, Modulbauer bis zum Hardware- und Software-Hersteller. Die Vielzahl an Steuerungs- und Leittechnik macht es nicht einfach, Akzeptanz zu schaffen.

PROCESS: Ab welcher Anlagengröße ist MTP sinnvoll?

Dökel: Es hängt nicht von der Anlagengröße, sondern von dem Integrationsaufwand ab. Bei der Integration in die Leittechnik kommt es nicht darauf an, ob nur ein Sensor oder eine Vielzahl an Sensoren und Aktoren integriert werden müssen. Manchmal ist der Integrationsaufwand eines Sensors schon so groß, dass sich ein MTP-Konzept lohnt.

PROCESS: Gibt es beim Thema Digitalisierung Unterschiede zwischen Großchemie und Mittelstand?

Dökel: Bei den Mittelständlern greifen wir in der Produktivanlage an, in der Großchemie testen wir Anwendungen meist erst in deren Laboren bzw. in Pilotanwendungen. In der Regel ist es immer schwerer, einen kontinuierlichen Prozess zu digitalisieren als einen Batch-Prozess. Einige Betreiber gehen hier mit großen Schritten voran, aber das kann ich nicht über alle sagen.

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