Modularisierung von Anlagen
Industrieanlagen in der Chemieindustrie zeichnen sich durch eine erhöhte Komplexität aus. Eine Anpassung bzw. Nachrüstung dieser Anlagen ist oft zeit-, kosten- und energieintensiv, dennoch aber erforderlich, um im sich wandelnden Wettbewerbsumfeld zu bestehen. Durch eine Modularisierung der Anlagen können Anpassungen und Nachrüstungen erleichtert werden. Bei der Modularisierung der Anlagen muss zunächst sichergestellt werden, dass die Anlagen mit herstellerunabhängigen standardisierten Schnittstellen ausgestattet sind. Dies ermöglicht eine schnelle und ressourcenschonende Möglichkeit, die Anlagen an die eigenen Produktionsbedürfnisse anzupassen. Die Standardisierung der Schnittstellen beinhaltet die direkten Anschlüsse, aber auch die verwendeten Protokolle zur Erfassung und Übertragung von Daten. [Geipel-Kern, A. (2018)]
Die Modularisierung sollte allerdings nicht nur physisch, sondern ebenfalls digital erfolgen. So müssen die einzelnen Anlagenmodule digital abgebildet und beschrieben werden. Dies ermöglicht den Unternehmen, auch übergeordnete Module für die eigene Produktion zu erstellen. Ein unternehmensinternes Modul kann mehrere Module verschiedener Hersteller umfassen. Die Unternehmen erlangen hierdurch die Option, die Modularisierung der Anlagen an ihre eigenen Bedürfnisse anzupassen und die Umstellung der Anlagen zu beschleunigen. Die Modularisierung flexibilisiert die Einsatzmöglichkeiten der Anlagen und erhöht so deren Auslastung. Hierdurch kann die Leistungsfähigkeit der Produktion leichter skaliert werden. Die Erhöhung der Auslastung und Flexibilität spart hierdurch im einfachsten Fall nur Energie ein. Sie kann aber auch auf das gesamte Unternehmen betrachtet dazu führen, dass vollständige Anlagen überflüssig werden, wodurch Material, Energie und Platz eingespart werden. [Geipel-Kern, A. (2018)]
Des Weiteren ermöglicht die Modularisierung, die Entwicklungskosten zu senken, da nicht mehr eine gänzlich neue Anlage, sondern nur noch ein neues Modul entwickelt werden muss. Dies verkürzt den Entwicklungsprozess erheblich und senkt die Hemmschwelle der Kunden, diese Neuentwicklungen im Unternehmen auszuprobieren. Hierdurch kann der Produktlebenszyklus deutlich verlängert werden, was auch dazu beträgt, dass die Ressourceneffizienz durch den Wegfall der aufwendigen Umbaumaßnahmen steigt. [Industrie Energieforschung (2020)], [Mühlenkamp, S. und Kempf, J. (2018)]
Literatur:
Geipel-Kern, A. (2018): Modulare Automatisierung macht Produktion flexibler [online]. PROCESS, 08.06.2018 [abgerufen am: 01.02.2021.
Industrie Energieforschung (2020): Modulare Produktion in der Chemiefabrik der Zukunft [online]. Projektträger Jülich, 26. November 2020 [abgerufen am: 26.02.2021].
Mühlenkamp, S. und Kempf, J. (2018): Modulare Automatisierung zieht in den Alltag ein [online]. PROCESS, 14.11.2018 [abgerufen am: 01.02.2021].
Einschätzung für die Anwendenden
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Materialeinsparunghoch
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Energieeinsparunghoch
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THG-Einsparunghoch
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Investitionskostensehr hoch
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Umsetzungsaufwandsehr hoch
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
Modulares Equipment in der energieeffizienten Produktion (ENPRO-Modularisierung)
Effiziente Orchestrierung modularer Anlagen (ENPRO2 ORCA)
Kontinuierliche Polymerisation in modularen, intelligenten, gegen Belagsbildung resistenten Reaktoren (ENPRO2 KoPPonA 2.0)
Module im Lebenszyklus einer prozesstechnischen Anlage – Anwendungen für integrierte Modelle (ENPRO2 ModuLA)
Hocheffiziente chemische Anlagen mittels Technical Operations Research (ENPRO2 HECTOR)
Modulare Produktionslogistik (ENPRO2 MoProLog)
ReeL – Ressourceneffiziente Herstellung von Lederchemikalien
Modulare Produktionslinien für Spezialchemikalien (MPS)
Mi2Pro: Skalierbare Milli- und Mikroproduktionstechnik zur energieeffizienten, kontinuierlichen Fertigung in der Prozessindustrie; Teilvorhaben: Inline-Messtechnik für die Prozessüberwachung: Entwicklung und Validierung
Weitere Technologien
Modularisierung von Anlagen
Prozessüberwachung und -steuerung von modularisierten Anlagen