Wie die Digitalisierung in der Prozessindustrie die Zukunft ganzer Branchen bestimmt

Die Digitalisierung in der Prozessindustrie schreitet voran, wenn auch noch langsam. Dabei ist der Einsatz von Sensoren, dem Internet der Dinge und Künstlicher Intelligenz wie gemacht für derart anspruchsvolle Branchen.

Schließlich werden in der Prozessindustrie chemische, physikalische oder auch biologische Verfahren angewandt, um Stoffe und Materialien zu verarbeiten. Diese werden gemischt, in Formen gegossen oder in chemischen Prozessen weiter verarbeitet.

Typische Beispiele sind Unternehmen, in denen Lacke hergestellt werden, Unternehmen, in denen Erdöl aufbereitet wird oder auch Lebensmittel-Fabriken. Mitunter ist es bei diesen anspruchsvollen Branchen wichtig, genau zu sein.

Das bedeutet im Einzelnen, dass es auf sichere Messwerte ankommt. Beispielsweise wenn es um Temperaturen geht, um die Messung von Feuchtigkeit, von Flüssigkeitsmengen, Säuregehalt etc. Die Digitalisierung in der Prozessindustrie ist daher ein wichtiger Schritt, der für Sicherheit und Effizienz sorgt.

Zum Artikel Digitalisierung in der Prozessindustrie: Drei Personen im chemischen Labor

Die Digitalisierung in der Prozessindustrie rettet Leben

Die Prozessindustrie ist voller Verfahren und Techniken, die auf Analysen und der Weiterverarbeitung von sensiblen Materialien basiert. Ob es dabei um Laborarbeiten, um Techniken der Thermik, mechanische Verfahren, um Mess- und Leittechnik oder um die Arbeit mit Pumpen und Förderbändern geht. Die meisten Anlagen und Verfahren der Prozessindustrie sind sehr anspruchsvoll. 

Hierbei haben schließlich Sicherheit und Arbeitsschutz eine besondere Priorität, was leider nicht immer gut geht. Nehmen wir zum Beispiel eine Anlage in der Koepp Schaum, bei der es durch Überhitzung und Druckanstieg zu katastrophalen Reaktionen kam. Es gab Tote und Verletzte, die Feuerwehr brauchte vier Wochen, um die Lage unter Kontrolle zu bringen.

Oder schauen wir uns die tragische Explosion im Chemiepark Marl Ende März 2012 an. Hier kamen zwei Menschen ums Leben, weil sich in der Anlage 10 000 bis 30 000 kg des farblosen Gases 1,3-Butadien entzündeten. Schuld war in beiden Fällen menschliches Versagen. Bei der ersten Katastrophe war es ein Installationsfehler, der nicht sofort entdeckt wurde. Während in Marl dem Unglück eine Überdosierung eines Katalysators zugrunde lag.

Insgesamt wurden 2000 bis 2019 laut Umweltbundesamt zwischen 11 und 31 kritische Ereignisse jährlich gemeldet. Zu den häufigsten Ursachen gehören unter anderem Bedienfehler, System-, Auslegungs- und technische Fehler. Die häufigste Folge war unter anderem die Freisetzung von gefährlichen Stoffen, die in die Umwelt gelangt. Das ist natürlich auch immer eine Gefahr für Anwohner. Genau solche Katastrophen aber kann man durch die zunehmende Digitalisierung in der Prozessindustrie verhindern. Und dann können wir solche Meldungen hoffentlich bald ad acta legen. 

Prozessindustrie weiterdenken I –  Mehr Sicherheit in der Anlage

Wie genau kann die Digitalisierung in der Prozessindustrie helfen? Ganz einfach durch die vielen Möglichkeiten, die das Internet der Dinge und die Künstliche Intelligenz in all ihren Facetten mitbringen. Und damit menschliches Versagen ausschließen.

Unter dem Oberbegriff der Industrie 4.0, werden die smarten Fabriken, ob Autobauer oder Chemieverfahren, mit Sensoren ausgestattet. Sensoren messen Luftfeuchtigkeit oder den Druck, den Säuregehalt, die Temperatur und vieles mehr. Die Daten werden weitergeleitet. Durch Machine Learning und entsprechende Algorithmen werden diese Daten dann kontinuierlich zur autonomen Überwachung oder zur autonomen Steuerung genutzt. So kann ich Fehler schneller beheben und die Sicherheit immens erhöhen.

Je nachdem können die Herstellungssensoren auch für die generelle Steuerung genutzt werden. Wenn ich meine Sensordaten zum Beispiel in Echtzeit analysieren lasse. Die Ergebnisse der Analysen sorgen für den weiteren Prozessverlauf. Oder sie sorgen dafür, dass Produktionsparameter angepasst werden, um Fehler zu vermeiden. Durch den ständigen Fluss an Informationen, den die Digitalisierung in der Prozessindustrie fördert, sind die Vorgänge natürlich auch zu jederzeit transparent.

Prozessindustrie weiterdenken II – Wie IoT Technologie die Prozesse optimiert

Jeder Hersteller möchte nicht nur sicher, sondern auch effizient arbeiten. Auch hier ist die Digitalisierung in der Prozessindustrie das Zünglein an der Waage. Als Hersteller kann ich mit einer umfassenden IoT-Vernetzung, die man auch als Industrial Internet of Things Vernetzung bezeichnen kann, treffsichere Entscheidungen und eine höhere Qualität meiner Prozesse garantieren. Datenbasierte Entscheidungen in Echtzeit helfen mir nämlich dabei, permanent für eine Optimierung zu sorgen. Die Folgen vom Einsatz Künstlicher Intelligenz, Sensoren und smarter Apparate sind:

Bei dem letzten Punkt sorge ich neben der Qualität meist auch für mehr Quantität. Durch den Einsatz der IoT Technologien können die erwähnten Daten in die Automatisierung eingebunden werden. Dadurch wiederum kann ich Prozessschritte beschleunigen und damit und damit eine kürzere Time-to-Market erreichen.

Digitalisierung in der Prozessindustrie hilft der Umwelt

Nicht nur für die Industrie, also für die Herstellung von Gütern und Waren, vom Auto bis zum Holzhammer, sondern auch für die Prozessindustrie gilt: Wir wollen möglichst wenig Energie und Rohstoffe verbrauchen. Bei allen Prozessen soll der CO2 Fußabdruck klein bleiben. 



Genau hier kann die Digitalisierung in der Prozessindustrie für angepasste Prozesse sorgen, die möglichst wenig Ressourcen verschwenden. Produktionsanlagen können effizienter laufen und der Energieverbrauch somit gesenkt werden. Schließlich ist längst bekannt, dass Digitalisierung und Nachhaltigkeit Hand in Hand gehen. Und dass die digitale Transformation durchaus das Potential hat, eine grüne Transformation zu werden.

Smarte Lösungen können zum Beispiel auch den Energieverbrauch minimieren. So sorgen Sensoren oder Bewegungsmelder dafür, dass Licht nur eingeschaltet ist, wenn es benötigt wird. Ebenso werden Maschinen oder Anlagen nicht unnötig mit Strom versorgt. Auch die weitere Vernetzung von Maschinen und Anlagen, die Informationen sammeln und für automatische Regulierung sorgen, macht einen möglichst energieeffiziente Prozess machbar.

Nachrüsten lohnt sich!

Unternehmer scheuen sich vor der Digitalisierung in der Prozessindustrie, weil sie vielleicht meinen, damit sei ein Austausch von Maschinen und laufenden Ablagen nötig. Ist es aber nicht. Durch den Einsatz von Retrofit, Narrowband IoT und viele andere smarte Variablen lässt sich vieles nachrüsten.

Lohnenswert ist das immer. Nehmen wir zum Beispiel eine Ölraffinerie. Hier betragen die Kosten für die Wartung und eine regelmäßige Kalibrierung bis zu fünf Prozent aller Betriebskosten. Habe ich eine solche Anlage durch die Digitalisierung in der Prozessindustrie gepimpt, kann ich Wartungskosten einsparen.

Darüber hinaus kann ich mit Messdaten und künstlicher Intelligenz für ein automatisiertes Kalibrieren sorgen. Meine Daten zum Druck, zum Durchfluss oder auch zur Temperatur sind in jeder Millisekunde zuverlässig. Sie werden in Echtzeit verarbeitet. So kann die Anlage kontinuierlich Optimal-Zustand fahren.  


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