Industrie 4.0 in der Prozessindustrie

Raffinerie

Modulare Automation in der Prozessindustrie

Allen Anforderungen gewachsen.

Es gibt wohl kaum ein Produkt, bei dem Time-to-market im wörtlichen Sinne so entscheidend ist, wie bei einem Impfstoff. Zum Stichtag, z. B. kurz vor Beginn der Grippesaison, muss der Wirkstoff in einem Timeslot von nur wenigen Wochen in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Die Aufgabe ist es also, ein komplexes chemisches Produkt schnell vom Labor in die Fertigung zu bringen, den Output der Nachfrage flexibel passend hoch zu skalieren und das schneller als der Wettbewerb.

Wo liegt die Herausforderung bei derzeitigen Anlagen?

Modulare Automation in der Prozessindustrie  

Modulare Automation in der Prozessindustrie

Heute werden Anlagen in großen Teilen der Prozessindustrie zentral automatisiert. Gerade bei sogenannten World-Scale-Anlagen ist das die effizienteste und  verfügbarste Art der Produktion. Sämtliche Aktoren und Sensoren werden direkt mit dem zentralen Leitsystem verbunden. In der Feinchemie und den Pharmaunternehmen sieht das anders aus: Je nach benötigtem Endprodukt wird die Anlage umgestellt, um andere Rezepturen fahren zu können.

Gerade bei Geschmacks- oder Wirkstoffen, Farben oder Enzymen müssen Unternehmen innovativ und vor allem schnell neue Marktanforderungen erfüllen, daher kommen regelmäßig neue Produkte hinzu, die termingerecht für den Endanwender zur Verfügung stehen müssen. Bei jeder neuen Rezeptur, die eine Änderung der Anlagenverrohrung mit sich bringt, muss die Anlage sowohl mechanisch, aber auch softwaretechnisch angepasst werden. Kommen hierfür neue Apparate, wie z. B. aufwendige Separatoren oder Filtrationsmodule hinzu, deren eigenständige Funktionalität in den Gesamtprozess integriert werden müssen, kann sich diese Anpassung über mehrere Wochen hinziehen.

Die Lösung: Industrie 4.0 oder die NAMUR-Empfehlung NE 148

Prozess Analyse Center  

Prozess Analyse Center

Geht es um Time-to-Market-Optimierung durch Digitalisierung von Maschinen und Wertschöpfungsketten, so ist man auch schon mittendrin im Thema Industrie 4.0, und so lässt sich die NE 148 auch als Industrie 4.0-Use-Case verstehen:

Die NAMUR-Empfehlung NE 148 beschreibt eine modulare Anlage, deren Module eine für das überlagerte Engineering- und Leitsystem lesbare Standardbeschreibung mit all seinen Funktionalitäten enthält.
Im entsprechenden ZVEI-Whitepaper (siehe Link in der rechten Spalte) beschreiben die Automatisierungsfirmen eine mögliche Umsetzung der NE 148, ein sogenanntes Module Type Package (kurz: MTP), dass wie bei einem Drucker im Büro als Treiber für ein gesamtes Modul fungiert. Darin ist festgelegt, um welches Modul es sich handelt, welche Dienste das Modul zur Verfügung stellt und wie es vor Ort und aus der Ferne bedient wird.
Ist eine Anlage mit Apparaten aufgebaut, die dieses MTP mitbringen, und ist die Anlage mit einem Leitsystem ausgestattet, welches diese MTPs interpretieren kann, so wird aus einer wochenlangen Modul-Integration eine einfache Parametrierung der neuen Rezeptur.

Das Produkt kann somit in deutlich kürzerer Zeit an den Markt gehen und so Wettbewerbsvorteile voll ausspielen.

 

Auch World-Scale-Anlagen können von MTP profitieren

Der Kern-Prozess ist hier zwar  zentral automatisiert, jedoch werden Nebenprozesse (Verdichter, Kompressoren, Wasseraufbereitung etc.) schon lange durch dezentral automatisierte Package Units bereitgestellt. Hier ergibt sich heute eine ähnliche Komplexität betreffend der Integration. Dank der Beschreibung der Funktionen und Dienste in einem MTP können alle Vorteile der Modularität in der Produktion ausgeschöpft und so durchgehendes Engineering ermöglicht werden.

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