Exklusiv-Interview Ungeahnte Potenziale – So verbessern Sie mit der Digitalisierung Ihre Wettbewerbsposition

Autor: Gerd Kielburger

Ist die Digitalisierung die Lösung für alle Probleme in der Prozessindustrie? – Nein. Kann man mit ihr die eigene Wettbewerbsposition verbessern? Ja. Aber wie, und welche Rahmenbedingungen braucht es und was bedeutet es, einen digitalen Zwilling aufzubauen und zu pflegen? Dr. Jürgen Brandes, CEO der Siemens-Division Process Industries and Drives, über die neuen Herausforderungen der Digitalisierung nicht nur auf Anwender- und Betreiberseite.

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PROCESS-Chefredakteur Gerd Kielburger (links) im Gespräch mit Dr. Jürgen Brandes, Siemens (rechts) über Digitalisierungschancen in der Prozessindustrie.
PROCESS-Chefredakteur Gerd Kielburger (links) im Gespräch mit Dr. Jürgen Brandes, Siemens (rechts) über Digitalisierungschancen in der Prozessindustrie.
(Bild: Siemens)

Herr Dr. Brandes, alle reden nur noch über das Megathema Digitalisierung. Dabei gibt es doch noch andere Themen, die die Prozessindustrie derzeit antreiben, oder?

Brandes: Stimmt. Eigentlich ist die Digitalisierung ja nur einer der möglichen Trends, um die Frage zu lösen: Wie kann ich produktiver werden? Das treibt aktuell auch die in der Preis-Krise steckende Öl-/Gas-Branche an. Eine Kernfrage für viele Prozessindustrien ist doch, wie kann man mit einer vorhandenen Installation noch mehr herausholen? Wie kann man höherwertigere Rohstoffe produzieren, den Output erhöhen, und zwar durch ein Upgrade? Wie kann man bereits abgeschriebene Anlagen wieder voll wettbewerbsfähig machen? Das sind eigentliche Treiber der Diskussion. Wir bei Siemens schauen uns die bestehenden Anlagen unserer Kunden an und helfen Ihnen, einen digitalen Zwilling aufzubauen. Auf dieser Basis wird es dann z.B. möglich, über Simulationsverfahren die Modernisierung der Anlage optimiert durchzuführen.

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Die Notwendigkeit zur Digitalisierung scheint in der Prozessindustrie erkannt zu sein, aber warum dauert es so lange mit der Umsetzung?

Brandes: Je größer ein Unternehmen ist, umso schwieriger ist es, Veränderungsprozesse zu etablieren. Positiv gesprochen: In der Hybridindustrie, wie in der Consumerindustrie oder in der Feinchemie ist man vergleichsweise schneller und offener, neue Technologien zu nutzen. Deswegen haben wir auch unsere ersten Erfolge in der pharmazeutischen Industrie mit Kunden wie Glaxo Smith Kline oder BioNTech, der mit individualisierten Prozessen einzelne individualisierte medizinische Dosen herstellt.

Geht das etwas konkreter?

Brandes: Sie waren selbst auf der Namur-Tagung. Die Automatisierungspyramide wird dort grundsätzlich nicht in Frage gestellt. Vielmehr wird darüber nachgedacht, wie man aus den festgefügten Strukturen Zusatzdaten ableiten kann, um dann gegebenenfalls auf einer zweiten, separaten Ebene die Möglichkeiten der Digitalisierung zu nutzen. Einen anderen Weg gehen wir derzeit mit einigen unserer Pharmakunden, mit denen wir von Anfang an die Datenbasis für einen digitalen Zwilling aufbauen, auf dem auch in der Betriebsphase alle Datenstrukturen basieren.

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Für Sie ist so eine separate Ebene, um bestimmte Daten der Digitalisierung auswerten zu können, also eher nicht zielführend?

Brandes: Alles ist zielführend oder vernünftig, was unmittelbar produktivitäts- und sicherheitssteigernd wirkt oder auch mehr Transparenz bietet. Es kommt immer auf den Einsatzfall an. Bei neuen Anlagen werden alle Aktoren und Sensoren bereits im Leitsystem bekannt gemacht. Somit ist ein komplettes Prozessabbild in der Steuerung verfügbar. Bringt man hingegen in einer bestehenden Anlage neue Sensoren ins Feld, die nicht direkt steuerungsrelevant, aber vielleicht für eine vorausschauende Instandhaltung von Nutzen sein können, kann diese separate Ebene ins Spiel kommen. Der Vorteil hierbei wäre, dass man nicht in das bestehende Leitsystem eingreifen muss. Bis eine Technologie, die sich über Jahre etabliert hat, von einer neuen überholt wird, kann es in der Prozessindustrie allerdings eine Dekade und länger dauern. Auf unser Beispiel transferiert: Erstmal werden wir aus der Automatisierungspyramide weiter Datenströme ausleiten und dadurch die Transparenz erhöhen, bis die gleiche Transparenz auf andere Weise einfacher erzeugt werden kann.

Die Automatisierungspyramide passt aus Ihrer Sicht also nicht mehr mit dem neuen RAMI 4.0 des ZVEI zusammen?

Brandes: Das würde ich so nicht sagen. Mit dem Modell der Automatisierungspyramide kann man bereits Vorteile der Digitalisierung nutzen. Die Pyramide ist als logische Struktur ein wesentlicher Bestandteil des Referenzarchitekturmodells für Industrie 4.0 (RAMI 4.0). Diese Struktur wird weiterhin erhalten bleiben, während ihre physische Ausprägung deutlich weniger erkennbar sein wird. Ein Beispiel ist die durchgängige Kommunikation auf Basis von Ethernet über alle Ebenen der Pyramide hinweg bis in die Cloud. Anders sieht es bei Neuanlagen aus. Da gehen die Trends in Richtung offene Systeme. Dieser Entwicklung müssen wir uns auch als Prozessautomatisierer stellen.

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Im Kontext der Digitalisierung forcieren Ausrüster immer wieder mehr Co-Innovation und Collaboration mit Kunden und Marktbegleitern. Siemens hat mit Bentley gerade einen Anbieter von 3D-Technologie stärker an sich gebunden?

Brandes: Nein, wir haben Bentley als Kooperationspartner gefunden und nicht stärker an uns gebunden.

Aber die 70 Millionen Euro Investitionen, die Siemens in die gemeinsamen Aktivitäten mit Bentley investiert, sind doch eine Bindung. Wie lange soll die strategische Kooperation dauern, bis sie in eine strategische Übernahme mündet?

Brandes: In der Welt der Digitalisierung muss man neue Formen der Zusammenarbeit entwickeln. Dabei geht es um das Zusammenspiel von Kompetenzen und wie man damit Win-Win-Situationen erarbeitet. Bentley ist ein Familienunternehmen mit ungeheuren Stärken bei Geschwindigkeit und Kundennähe und hoher Kompetenz im Bereich Infrastruktur inklusive Gebäudeinfrastruktur. Wir entwickeln daher keine ähnliche Softwarelösung, sondern setzten auf Zusammenarbeit. Da wir in der Prozessindustrie durchaus komplexe dreidimensionale Strukturen haben, und wir über unsere Comos und XHQ Software Tools genau verstehen, um welche Installationen im Gebäude es konkret geht, können wir gemeinsam den digitalen Zwilling für unsere Kunden aufbauen. Man kann sich jenseits von Joint-Venture-Ansätzen auch bei finanziellen Fragen unterstützen, ohne die jeweiligen Firmenkulturen zu verändern. Für eine erfolgreiche Kooperation wird es auch auf Persönlichkeiten, auf Vertrauen und natürlich darauf ankommen, ob die Kunden diese neue Form der Zusammenarbeit schätzen.

Der von Ihnen propagierte Vorteil des digitalen Zwillings kann doch nur so gut sein, wie er vom Owner Engineer oder Betreiber auf dem aktuellen Stand gehalten wird. „As built“ kann nie so gut sein, wie „As is“. Liegt hier nicht die Gefahr, dass der Kunde im Life Cycle einer Anlage nicht ausreichend Kapazitäten dafür bereithält, um alle Veränderungen in den Zwilling einzubauen?

Brandes: Wir stehen erst am Anfang. Der digitale Zwilling wird nie zu hundert Prozent die Realität abbilden. Bevor ich den digitalen Zwilling einer Anlage aufbaue, muss ich genau spezifizieren und mir darüber klarwerden, wofür ich das Modell nutzen möchte und es entsprechend vereinfachen. Unsere Kunden denken in Business Cases. Erste Anknüpfungspunkte sind häufig Ausfallminimierung, Reduktion von Zeiten und Prozessoptimierung. Wir verstehen es als unsere Aufgabe, mit der Digitalisierung genau diese Themen anzugehen.

Geht das noch etwas plastischer?

Brandes: Bentley hat das Tool Context Capture entwickelt, wo eine Drohne über eine existierende Anlage fliegt, um die Geokoordinaten von Ventilen, Antrieben, Pumpen oder Rohren festzustellen – allerdings ohne die Logik dahinter zu verstehen. In unserer Engineering-Plattform Comos sind die Logik der Anlage und die einzelnen Bezeichnungen der Betriebsmittel hinterlegt. Wenn Sie diese Welten sinnvoll miteinander kombinieren, bringen Sie die Informationen aus Comos in die 3D-Welt. Sie können so in der virtuellen Welt z.B. nicht nur auf die Pumpe an sich zugreifen, sondern auch auf deren Betriebszustand und weitere wichtige Detailinformationen.

Brownfield- oder Greenfield-Anlagen – wo wird man das am ehesten einsetzen?

Brandes: Überall dort, wo man bei Brownfield-Anlagen mit Papier oder archaischen Dokumentationsablagen gearbeitet hat, und man nicht sicher ist, ob die Dokumentation aktuell ist bzw. man den Bestand noch einmal schnell erfassen will. Aber auch dann, wenn man über einen umfassenden Retrofit nachdenkt und die Informationen als Planungsbasis nutzen möchte.

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Ist der Ausbildungsstand auf Anwender- und Betreiberseite in puncto Digitalisierung nicht noch viel zu niedrig, um all die positiven Effekte erzielen zu können?

Brandes: Das ist ein wesentliches Kriterium. Die Tools müssen so intuitiv und einfach wie möglich gestaltet werden. Bleiben wir bei dem bereits angesprochenen 3D-Bild. Es macht natürlich einen Unterschied, ob auf dem Bild eine theoretische Welt oder – wie bei Context Capture – ein fast naturgetreues reales 3D-Abbild gezeigt wird. Kleine aber wichtige Unterschiede, die es dem Benutzer einfacher mit digitalen Tools machen oder nicht. Hinzu kommt, zukünftig verschwimmen die Grenzen zwischen der B2C- und B2B-Welt. Am Beispiel der Videospiele lässt sich sehr gut erkennen, welche Kriterien bei Kaufentscheidungen auch in der Industrie zukünftig eine Rolle spielen werden. Daran müssen wir uns als Anbieter für die Industriewelt erst einmal gewöhnen und vermehrt Softwareentwickler an Bord holen, die Kompetenzen mitbringen, um einfach zu begreifende und intuitive Tools zu entwickeln.

Erst kürzlich hat Siemens in Karlsruhe ein Democenter für Industrie 4.0-Anwendungen eröffnet. Braucht es nicht deutlich mehr solcher Ansätze, um bei Anwendern die Chancen der Digitalisierung greifbarer zu machen?

Brandes: Ja, Industrie 4.0 und Digitalisierung muss man erleben und trainieren. Auch die Hochschulen werden sich darauf einstellen müssen. Wir werden Wissen aufbauen müssen, das anders strukturiert ist, als heute. Das fällt auch mir persönlich zugegebenermaßen schwer. Wir werden Menschen entscheiden lassen müssen, die noch nicht die Ochsentour in einem Großunternehmen mit allen Abteilungshierarchien hinter sich haben, die aber das Wissen für die zukünftige digitale Welt mitbringen. Damit wandeln sich auch die Entscheidungsstrukturen in den Unternehmen.

Das schreit geradezu nach der Frage, sind Ingenieure von heute in der Lage disruptiv zu denken?

Brandes: Absolut. Davon bin ich mehr als überzeugt. Wir, schließlich bin ich selbst ein Ingenieur, sind kreativer, als es die heutigen Tools zulassen. Insofern glaube ich, dass durch modernere Hilfsmittel und Tools wieder die Kreativität geweckt wird, die notwendig ist, um die nächste Generation von Technik zu erzeugen.

Informationen und smarte Daten gelten als neuer Rohstoff. Selbst Unternehmen wie der japanische Anlagenbauer Chiyoda bauen neue Business Units auf, in denen sie Big Data Analytics und Artificial Intelligence betreiben wollen. Siemens will zwar Cloud-Plattformen anbieten, die Auswertungen aber den Kunden selbst überlassen. Welche Dienstleistungen bleiben dann noch beim Thema Big Data Analytics?

Brandes: So darf man unsere Strategie nicht interpretieren. Wenn Sie heute in eine Cloud-Anwendung gehen, dann können Sie „off the shelf“ gewisse Datenanalyse- bzw. Artificial Intelligence-Tools nutzen. Die sind aber nur so gut, wie man entsprechend Spezialwissen hinein kombiniert. Wir glauben durchaus an Data Analytics aber es wird die modellbasierte Diagnose nicht ersetzen. Es wird demnach beide Welten geben. Aufgrund unseres Vorsprungs bei der Durchgängigkeit von Daten bei Engineering und Operations, haben wir den Fokus genau an dieser Stelle. Wir haben aber auch, dort wo wir es für sinnvoll halten, Datenanalyse-Tools mit Flotteninformationen. Egal von welchem Ansatz wir sprechen, wir müssen uns immer fragen, welcher der beste für den Kunden ist, was er konkret davon hat und ob sich die Investition schnell amortisiert.

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Marktbegleiter wie Honeywell promoten ihre IoT-Plattform, um Partnerfirmen – Ausrüster aus ergänzenden Bereichen – einzuladen, dort mitzumachen. Ist das auch ein Weg für Siemens?

Brandes: Grundsätzlich wird es wohl eine Handvoll Cloud-Anbieter geben, die „Plattform As a Service“ anbieten. Dann wird es spezifische Plattformen wie unser cloudbasiertes offenes „Internet of Things“-Betriebssystem Mindsphere geben, wo wir relativ einfach sicherstellen können, Feldgeräte mit zwei, drei Mausklicks anzubinden und die zugehörigen Daten dort zur Verfügung zu haben. Damit stellen wir auch eine offene Plattform für andere Software- und Applikationshersteller zur Verfügung. Keiner der Plattform-Anbieter wird vermutlich Exklusivität erlangen. Wir arbeiten mit aller Kraft daran, viele Anwender von den Vorteilen der Mindsphere zu überzeugen.

Parallel zur Digitalisierung kommt die Modularisierung der Automatisierung schneller in Gang. Ist die Modularisierung mit dem Module Type Package (MTP) auf dem richtigen Weg?

Brandes: Ich habe bei der Live Demo auf der letzten Namur-Hauptsitzung mit meinen Jungs gefiebert, als sie den zentralen Teil demonstriert haben, bei dem Module mit Fremdsteuerungen mittels dem Modul Type Package in das übergeordnete Prozessleitsystem Simatic PCS 7 integriert wurden. Das hat funktioniert und damit haben wir bewiesen, dass die MTP-basierte Integration von Steuerungen anderer Hersteller zur Anzeige der Informationen in unserem Leitsystem bereits heute möglich ist. In den Gremien des ZVEI, der GMA und der Namur arbeiten wir aktiv daran, auch die funktionale Integration von Modulen in die übergeordneten Systeme der Prozessführungsebene sicherzustellen. Daran erkennen Sie nicht nur unsere Bereitschaft bei der Standardisierung der modularen Automatisierung mitzumachen, sondern auch aktiv mitzugestalten. Wir sehen das Potenzial der modularen Produktion, z.B. Time to Market, Numbering Up, Flexibilität, deshalb wollen wir unseren Kunden Komponenten und Lösungen zur modularen Automatisierung anbieten. Nach vielen Kundengesprächen bin ich davon überzeugt, dass dies auch Hersteller übergreifend funktionieren muss. Ein übergeordnetes Leitsystem wie Simatic PCS 7 muss Funktionen zur einfachen Orchestrierung einzelner Module bieten. Wir werden sowohl für die Prozessführungsebene als auch zur Modulautomatisierung erstklassige Systeme und Komponenten anbieten.

Herr Dr. Brandes. Wir danken Ihnen für das Gespräch.

* Der Autor ist Chefredakteur der PROCESS. E-Mail: gerd.kielburger@vogel.de

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