Prozessleitsystem 4.0

Für die Digitalisierung der Produktion werden verschiedene Managementsysteme eingesetzt, die über ein Business Intelligence System vernetzt, koordiniert und kontrolliert werden. So steuert ein Produktionsplanungssystem (PPS) über ein Manufacturing Execution System (MES) sämtliche Produktionsprozesse. Ein Energiemanagementsystem (EMS) analysiert und reguliert z. B. die Energieströme, die Druckluft und das Kühlwasser. Alle Daten laufen dann im Business Intelligence System (BI) zusammen. Stellt das BI beispielsweise fest, dass mehr Druckluft für eine bestimmte Anzahl von Dosen verbraucht wird, alarmiert es eine technische Fachkraft, die umgehend nach Leckagen suchen und diese beseitigen kann – das spart Energie. [VDI ZRE (2019)]

Bei der Nutzung eines Prozessleitsystems können zudem mehrere Nutzende gleichzeitig auf das System zugreifen. Dies ermöglicht die Steuerung der Anlage durch eine Arbeitskraft, während eine andere die Daten überwacht und nur eingreift, wenn ein kritischer Wert überschritten wird. Da es bei mehreren verwendeten Systemen zu zeitgleichen Alarmsignalen kommen kann, filtert und bündelt das Prozessleitsystem diese. Das verhindert eine Informationsüberfrachtung der bedienenden Fachkraft. Es wird nur das dominierende Warnsignal angezeigt, das einen Handlungsbedarf seitens des Bedienenden erfordert. Die Steuerung der einzelnen Anlagen kann über ein zentrales Cockpit erfolgen. Die dortige Visualisierung der Anlagenzustände dient der schnellen Informationserfassung der Fachkraft und soll Handhabungsfehlern vorbeugen. Im Prozessleitsystem sind alle angeschlossenen Anlagen erfasst und können hierüber überwacht und gesteuert werden. Über das Enterprise-Resource-Planning (ERP)-System werden diese Daten an die zuständigen Stellen weitergeleitet. [Reichinger, M. und Kempf, J. (2018)]

Ein Management Control Monitor ist meist eine Software, die an das Asset Perfomance Management und das Condition Management System angeschlossen ist und von diesen die notwendigen Daten bezieht. Diese Datengrundlage wird parallel durch Daten aus dem ERP-System unterstützt. Bei dem Asset Control Monitor handelt es sich um ein Leitstandsystem, das das aktuelle Produktionslayout abbildet. Hierbei wird ersichtlich, welche Personalkapazitäten an welche Anlage gebunden sind, was mit der Anlage hergestellt wird und zu welchem Auftrag diese Herstellung gehört. In der Regel ist es möglich, die einzelnen Anlagen auszuwählen, um so an zusätzliche Daten zu gelangen. Welche Daten das im Detail sind, hängt von der jeweiligen Software ab. [Reichinger, M. und Kempf, J. (2018)]

Meist sind hierbei Belegungspläne, die Auslastung der Anlage sowie eine Historie über vergangene und zukünftige Aufträge enthalten. Diese Maßnahmen sollen der Leitung die Steuerung der Produktion durch eine visuelle Aufbereitung der Sach- und Auftragslage erleichtern und hierdurch Zeit und Ressourcen für die Planung einsparen. Im Idealfall wird der Produktionsleitung somit ebenso eine Verbesserung der Produktion geboten. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Software auch zukünftige Simulationen der Auftragslage und Belegung der Anlagen zulässt. [Reichinger, M. und Kempf, J. (2018)]


Literatur:

Reichinger, M. und Kempf, J. (2018): Der Turbo für Prozessanlagen – so wird Prozessleittechnik fit für Industrie 4.0 [online]. PROCESS, 05.03.2018 [abgerufen am: 01.02.2021].

VDI ZRE (2019): Industrie 4.0 am Beispiel – Ressourceneffizienz durch Digitalisierung [online]. VDI Zentrum Ressourceneffizienz [abgerufen am: 15.12.2021].

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Einschätzung für die Anwendenden

  • Materialeinsparung
    hoch
  • Energieeinsparung
    hoch
  • THG-Einsparung
    hoch
  • Investitionskosten
    mittel
  • Umsetzungsaufwand
    mittel

Die Angaben zu Material-, Energie- und THG-Einsparungen, Investitionskosten sowie Umsetzungsaufwände sind qualitative Abschätzungen auf vergleichender Basis.

Entwicklungsstadium

  • Labor
  • Technikum / Demonstrator
  • Industrielle Praxis

Labor: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird im Labormaßstab entwickelt.
Technikum / Demonstrator: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird in einer Technikums- oder Demonstrator-Anlage umgesetzt.
Industrielle Praxis: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird in der Produktion oder anderen Anwendungsbereichen eines Industrieunternehmen eingesetzt.

Beispiele aus der Forschung und Entwicklung

PreSEDA – Anpassung und modulare Integration von Sensorsystemen in den produktions-technischen Kontext der chemischen Industrie unter Berücksichtigung der Anforderungen einer KI-basierten MSR

  • Anpassung von neuen und Standard-Sensorsystemen an die intelligente Automatisierungstechnik
  • Entwicklung von Softwarealgorithmen und Elektronikplattformen, um eine übergeordnete Datensortierung, Datenformatierung und Datenübergabe zu gewährleisten
  • Anbindung herkömmlicher Sensorsysteme und neuartiger Sensorsysteme an die übergeordnete Plattform
  • Bau eines LED-basierten photoakustischen Demonstrationssystems

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Sensorsysteme für extrem raue Umgebungen – eHarsh


  • Entwicklung einer Technologieplattform als Basis für die Herstellung von Sensorsystemen für den Einsatz in rauer Umgebung
  • Bündelung verschiedener Fachkompetenzen, um umfassende Technologielösungen auf Systemebene zu entwickeln
  • Evaluation der Technologien mit Hilfe des Baus zweier Demonstratoren (Anwendungsgebiet: Turbinenüberwachung und Geothermie)

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Wasserwirtschaft 4.0 im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen

  • Installation eines modernen Wassermanagementsystems in einem Chemiepark
  • Digitalisierung der Infrastruktur des Abwassermanagements ermöglicht einen ausgeprägten Automatisierungsgrad der Prozesse und erzielt somit in einigen Betriebsabläufen höhere Effizienzen im Hinblick auf Material- und Zeiteinsatz
  • Durch Abspeichern und leichte Rückverfolgung der Daten wird eine höhere Qualität der Prozesse ermöglicht

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