Prozessautomation auf modularer Basis erhöht die Flexibilität

Intelligente Prozessautomation mit modularem Ansatz ist die richtige Lösung, wenn es darum geht, mehr Flexibilität zu ermöglichen.

Unternehmen der Prozessindustrie müssen wie viele andere Branchen mit weniger Zeit und einer höheren Individualität punkten. Nehmen wir zum Beispiel die Pharmaindustrie. Medikamente sollen möglichst individuell sein. Dabei sollen aber gleichzeitig auch Zeit und Kosten bei der Herstellung eingespart werden.

Thomas Knohl, Senior Project Manager der Bayer AG erklärte dazu: “Im Bereich Life Sciences ist die Produktion nun stärker auf den einzelnen Patienten ausgerichtet und den Einsatz personalisierter Medizin zur Lösung des jeweiligen Problems. Die Produkte sind keine Massenware mehr und wir bewegen uns in Richtung sehr kleiner Chargen.”

Ebenso wie in der Chemie-Industrie kommt es auch bei den Pharmaunternehmen zu immer kürzeren Produktlebenszyklen. Um diese steigende Anforderung an spezifischere Präparate zu erfüllen, braucht es modulare Systeme. Warum das so ist? Weil diese schnell zu installieren und wandelbar sind. Deshalb müssen auch die Anlagen der Prozessindustrie neu gedacht werden.

Die modulare Lösung muss her

Der modulare Aufbau von Anlagen befähigt zu jener benötigten Wandlungsfähigkeit. Auf die Prozessindustrie heruntergebrochen heißt das, dass die verfahrenstechnischen Anlagen modular aufzubauen sind.

Das bedeutet, dass die Anlagen aus einzelnen Komponenten oder auch Module bestehen, die jeweils einen bestimmten verfahrenstechnischen Teilprozess abdecken. Durch die ebenso notwendige Idee der Prozessautomation laufen die Module dabei autark.

Die Vorteile der Modul-Praxis liegen neben dem schnelleren Aufbau der Anlage auch in der flexibleren Handhabung. Durch den Einsatz von Modulen können bei einer notwendigen Erhöhung von Kapazitäten auch Erweiterungen schnell umgesetzt werden.

Darüber hinaus können neben dem Numbering-Up auch Re-Konfigurationen durchgeführt werden. Flexibilität durch Konfigurierbar- und Erweiterungsfähigkeit von modularen Anlagen heißt die Lösung.

Dadurch, dass die einzelnen Module durch die Prozessautomation autark laufen, ist auch eine Reparatur oder ein Austausch möglich, ohne großen Aufwand zu betreiben. Die Anlagen werden schließlich nach dem Baukasten-Prinzip aufgebaut. Das erleichtert auch den Austausch der Komponenten.

Was macht das Modul?

Ein Modul ist im Grunde eine eigenständige Operationseinheit, die mit anderen Einheiten zusammenarbeitet. Der Aufbau erfolgt dabei wie erwähnt entweder nach dem Baukasten, dem Lego- oder dem Puzzle-Prinzip.

Die Einheiten können eigenständig oder aber, und das sollen sie innerhalb der Prozessautomation ja auch, zusammenarbeiten. Beispielsweise kann ein Modul für die Destillation zuständig sein, oder auch als Destillationskolonne zusammenhängen.

Oder aber ein typisches Modul der Prozessindustrie besteht aus zwei Wärmetauschern. Die Architektur der Anlage besitzt neben diesen einzelnen Modulen auch Anschlüsse oder Steuerungen, weil die Module kommunizieren müssen. Und damit eben für die laufende Prozessautomation sorgen.

Die Schnittstellen sind wichtig für die Prozessautomation

Die Modularität der Prozessindustrie funktioniert nämlich nur, wenn die Module der Anlagen oder Anlagenteile effizient zusammenarbeiten. Um Anlagen in der Prozessindustrie modular bauen zu können, braucht es eine funktionierende Kommunikation zwischen den einzelnen Modulen, beziehungsweise funktionale Schnittstellen zwischen ihnen.

Nur so können die Komponenten in die Prozessautomation eingebunden werden. Schließlich nützt die schönste Modularität im “Plug und Play“ Verfahren nicht, wenn die einzelnen Module nicht zusammenarbeiten. Das gehört zu den Anforderungen, die ich innerhalb der Prozessautomation einer modularen Anlage an die Architektur stellen muss.

Optimal sind hierbei natürlich genormte Schnittstellen. Oder eventuell ein IoT Gateway. Dieser ist eine Art Router, der für die Konnektivität sorgt und die Kommunikation zwischen Modulen ermöglicht. Dieser lässt sich gut nachrüsten.

So helfen Sensoren, KI und das Internet der Dinge dabei, für die gewünschte Prozessautomation zu sorgen. Oder die Anlage überhaupt ans Laufen zu bringen.

Das kann intelligente Prozessautomation

Smarte Prozessautomation bringt aber nicht nur mehr Flexibilität. Es sorgt eben für die Möglichkeit, individuelle Anforderungen an Chemie- und Pharmaindustrie umzusetzen. Gleichzeitig sorgt eine smarte Prozessautomation auch für eine höhere Geschwindigkeit und mehr Effizienz. Schließlich werden durch die Automation manuelle und damit auch arbeitsintensive Schritte ersetzt. Oder wenigstens reduziert. Die Sensoren, die in den Modulen angebracht werden, messen, wiegen und „fühlen“.

Auch das sind Tätigkeiten, die früher von Menschen gehandelt wurden. Aber auch hier gab es immer schon Möglichkeiten, Fehler zu machen. Sich zu vermessen. Sich zu verschätzen. Oder eine falsche Entscheidung zu treffen. Prozessparameter in einem Regler einzustellen, ist dagegen viel sicherer. Vor allem innerhalb chemischer Prozesse.

Künstliche Intelligenz sorgt dann für die weiteren Schritte. Daten, ob zur Temperatur oder anderen Parametern, können schnellstmöglich analysiert werden. Schneller als ein Mensch das kann, werden dadurch Muster erkannt. Das wiederum führt zu intelligenten Entscheidungen.

Erfassen, Analysieren und Handeln mit Betriebsdaten in Echtzeit, das sind nicht die einzigen Vorteile. Die vielen Arme der modernen Prozessautomation bringen aber noch weitere Möglichkeiten mit sich.

Prozessautomation mit dem Digital Twin

Innerhalb meiner modularen Anlage, die ich zur Prozessautomation mit allen Raffinessen, die das digitale Zeitalter und das IoT mit sich bringen, ausgestattet habe, sorgt etwa der Digital Twin für eine genaue Planung des Asset Lebenszyklus.

So kann ich eine genauere Vorhersage der zukünftigen Entwicklung meiner Anlage ermöglichen, weil ich mit dem digitalen Zwilling, der auf Sensordaten basiert, ein virtuelles Abbild meiner modularen Anlage schaffe. Dadurch kann ich dann sehen, wie die reale Anlage arbeitet.

So kann ich Probleme erkennen, bevor sie auftreten. Das geschieht etwa, wenn ich die Produktionsabschnitte anhand der Sensordaten überwache und verschiedene Szenarien damit durchspiele. Das hilft auch dabei, die Prozessautomation effizienter zu gestalten.

Darüber hinaus wird der Einsatz des Digital Twin zur essentiellen Maßnahme, wenn es um die Sicherheit in der Prozessindustrie geht. Nehmen wir an, die Simulation wird mit Daten zu Temperatur und Druck gefüttert. Sie läuft die ganze Zeit mit, um festzustellen, ob Schwankungen zu einem potenziellen Risiko führen können.

Die Vorteile einer intelligenten Prozessautomation liegen auf der Hand

Obwohl es jetzt klar sein müsste, fassen wir die Vorteile noch einmal bündig zusammen:

• Mit Prozessautomation auf modularer Basis kann ich das Risiko von Fehlern verringern.
• Auch Änderungen kann ich in der Prozessautomation bei meiner Anlage flexibel gestalten, weil ich auf Module setze. Dies hilft dabei, Abläufe kontinuierlich zu verbessern.
• Erhöhte Qualitätskontrolle und Sicherheit gehören ebenso zu den Vorteilen.
• Die modulare Anlage erlaubt es Unternehmen, auf individuelle Ansprüche reagieren zu können. Dabei sorgt die Prozessautomation dann für reibungslose Abläufe. Auch bei Re-Konfigurationen.
• Modulare Einheiten sind außerdem günstiger, weil die Anschaffung oft weniger kapitalintensiv ist.

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