Siemens zeigt in Hannover, wie man vom digitalen Wandel profitieren kann. Anlagenoptimierung mithilfe digitaler Zwillinge - prozesstechnik online

Anlagenoptimierung mithilfe digitaler Zwillinge

Siemens zeigt in Hannover, wie man vom digitalen Wandel profitieren kann

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Unter dem Motto „Discover the value of the Digital Enterprise“ zeigt Siemens auf der Hannover Messe 2017, wie Industriebetriebe jeder Größe vom digitalen Wandel profitieren können. Auf dem 3500 m² großen Messestand finden viele praxisnahe Installationen Platz, die Wege für eine digitale Transformation im Unternehmen aufzeigen. Mit der Version 9 seines Prozessleitsystems Simatic PCS 7 schafft der Technologiekonzern ebenfalls einen weiteren Baustein für das Digital Enterprise.

Der CEO der Business Unit Process Automation, Eckard Eberle, freute sich, auf der Pressekonferenz im Vorfeld der Hannover Messe den mit 3500 m² größten Stand innerhalb der Hannover Messe vorstellen zu können. Im Mittelpunkt des Messestands in Halle 9 steht das weiter ausgebaute Angebot für das „Digital Enterprise“, das durchgängig digital arbeitende Unternehmen. „Wir gehen davon aus, dass etwa die Hälfte der Messebesucher am Siemensstand vorbeikommen“, betonte er. Die Besucher erfahren anhand zahlreicher Praxisbeispiele, welche Wettbewerbsvorteile das Verschmelzen der virtuellen und realen Welt ermöglicht. „In diesem Jahr zeigen wir unter anderem am Beispiel der Milchproduktion, wie Unternehmen der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie mit Digitalisierungslösungen flexibel auf sich ändernde Marktanforderungen wie die wachsende Vielfalt an Geschmacksrichtungen reagieren können. Zudem haben wir mit Bausch & Ströbel als Partner eine Anwendung aus dem Pharmabereich realisiert“, erklärte Eberle.

Digitalisierung verändert alles
„Digitalisierung greift in die Geschäftsprozesse ein“, erklärte Jan Mrosik, CEO der Division Digital Factory. „Aber nur Unternehmen, die ihre Prozesse ganzheitlich digitalisieren, werden wettbewerbsfähig bleiben“. Unternehmen müssen sich den zentralen Herausforderungen nach immer schnelleren Entwicklungszeiten bis zur Marktreife, einer höheren Variantenvielfalt und hohen Qualitätsansprüchen bei möglichst effizienten Prozessen bezüglich Kosten, Assetausnutzung und ökologischer Verträglichkeit stellen. Digital Enterprise ist das Lösungs-Portfolio von Siemens für die digitale Transformation. „Wir unterstützen unsere Kunden dabei, mit der Digital Enterprise Suite, unserem integrierten Portfolio bestehend aus software-basierten Systemen und Automatisierungskomponenten, den Einstieg in die Digitalisierung zu wagen“, erklärte Mrosik. Bei der Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette kommt auch die Mindsphere-Cloud ins Spiel. Angeschlossen an Mindsphere lassen sich enorme Datenmengen schnell und effizient auswerten und Schwachstellen aufdecken. Durch neue Schnittstellen, Apps sowie Partnerschaften, beispielsweise mit Bluvision, sowie die Nutzung der Cloud-Infrastruktur-und Dienste von Amazon Web Services, treibt Siemens den Ausbau des Ecosystems rund um die Mindsphere weiter voran. Auf dem Siemens-Stand werden eine Vielzahl neuer Apps zu sehen sein.
„Mithilfe all dieser Tools lässt sich ein digitaler Zwilling der Anlage erstellen, der so lange optimiert wird, bis das gewünschte Ergebnis erreicht wird. Auch die Daten aus Mindsphere werden in die Engineering- und Produktionsprozesse zurückgespielt“, sagte Mrosik. „Die Chancen, die diese Vorgehensweise bietet, können aber nur genutzt werden, wenn man gleichzeitig ein ganz klares Security-Konzept hat.“ Um die Vorgehensweise zu verdeutlichen, wird Siemens auf dem Messestand in Halle 9 den digitalen Zwilling einer Bausch-&-Ströbel-Anlage zeigen, der auf Basis von Teamcenter mit NX, MCD und TIA-Portal realisiert wurde. Dieses virtuelle Mockup ermöglicht Simulationen und Tests von der Konzeption bis zur realen Maschine und erspart den Bau eines realen Modells.
Assetmanagement im Fokus
„Im Gegensatz zur diskreten Fertigung, bei der das Produktdesign am Anfang steht, zäumen wir in der Prozessindustrie das Pferd von hinten auf und beschäftigen uns zuerst mit dem Assetmanagement“, erklärte Jürgen Brandes, CEO der Process Industries and Drives Division. „Bestandsanlagen mit langen Laufzeiten und unterschiedlichen Systemen und Komponenten spielen in der Prozessindustrie eine wesentliche Rolle. Die Massen und Energieströme sind teilweise seit 20 Jahren festgelegt. Die Optimierung muss zudem meist im laufenden Betrieb erfolgen.“ Es stellt sich also zunächst die Frage: Wie kann ich eine existierende Anlage digitalisieren und auf den Status einer neuen Anlage bringen, um sie mit denselben Methoden zu optimieren? Hier liegt der Vorteil für Siemens-Kunden laut Brandes zum einen in der engen Zusammenarbeit der Process Industries and Drives Division mit den Kollegen aus dem Bereich „Digital Factory“. Offene Standards, leistungsfähige Kommunikationsnetze und integrierte Automatisierungs- und Antriebstechnologien sind von großem Vorteil. „Um den digitalen Zwilling einer Anlage oder ihrer Teilgewerke effizient aufbauen zu können und aktuell zu halten, setzen wir darüber hinaus auch auf Partnerschaften wie die Kooperation mit Bentley Systems, die es unseren Kunden ermöglicht, realitätsgetreue 3D-Modelle in unser Engineeringsystem Comos zu integrieren – auch bei bestehenden Anlagen. Betreiber können so durch Simulation und virtuelle Inbetriebnahme Produktivität, Effizienz und Zuverlässigkeit ihrer Anlagen deutlich verbessern“, ergänzt Brandes.
Digitalisierung bis in die Feldebene
Mit der Version 9 seines Prozessleitsystems Simatic PCS 7, das Siemens auf der Hannover Messe vorstellt, schafft der Technologiekonzern einen weiteren Baustein für das Digital Enterprise. Diese Version arbeitet mit dem Engineering-Tool Comos auf Basis einer gemeinsamen Datenplattform und unterstützt den Industrial-Ethernet-Standard-Profinet mit zwei neuen Peripherie-Linien für eine durchgängige Digitalisierung bis in die Feldebene. Flankiert wird dies durch die Expertise für industrielle Kommunikationsnetzwerke für das „Digital Enterprise“. Die speziell auf die Prozessindustrie hin ausgerichtete Peripherie-Linie Simatic ET 200SP HA kann direkt im Feld bis in Ex-Zone 2 eingesetzt werden. Dank Schutzbeschichtung und einem erweiterten Arbeitstemperaturbereich von -40 bis +70 °C ist das I/O-System in vielen Fällen auch ohne zusätzliche Klimatisierung einsatzbereit. Trotz kompakter Bauweise lassen sich bis zu 16 Kanäle bedienen. Zudem ist die Anzahl der Baugruppen pro Kopfbaugruppe oder pro Station von bisher 12 auf 56 Stück erhöht, das entspricht knapp 900 I/O-Signalen statt bisher 96 (beim Einsatz von 8-kanaligen Baugruppen).
Die Simatic Compact Field Unit (CFU) eröffnet neue Möglichkeiten für die Integration von Feldgeräten. Der über Profinet angebundene Feldverteiler überwindet die bisherigen Einschränkungen klassischer I/O-Ansätze und bietet konsequente Dezentralität gepaart mit flexiblen Strukturen. Wird beispielsweise ein neues Feldgerät angeschlossen, so initialisiert die Simatic CFU automatisch das angeschlossene Feldgerät und integriert es anschließend schnell und einfach in das Prozessleitsystem. Dauert ein solcher Vorgang momentan um die 30 min, so lässt er sich zukünftig in weniger als 60 s realisieren. Das gleiche Szenario kann auf einen klassischen Störfall in einer Anlage angewendet werden, wenn beispielsweise ein Feldgerät defekt ist und der Produktionsbetrieb dadurch gestört wird.
Mit dem Smart Motors Concept präsentiert Siemens eine neue Generation kommunikationsfähiger Antriebstechnologien. Die von integrierten Sensoren erfassten Daten (etwa Temperatur- oder Vibrationsdaten) lassen sich in Cloud-Umgebungen wie Mindsphere schnell und einfach auslesen und analysieren. Dadurch können Anwender sowohl die Effizienz und Anlagenverfügbarkeit erhöhen als auch die Wartung- und Serviceaktivitäten optimieren.
Digitale Durchflussmesstechnik
Die digitale Clamp-on-Ultraschall-Durchflussmesstechnik Sitrans FS230 ist eine Kombination aus dem Messumformer Sitrans FST030 und den aufsteckbaren Messaufnehmern Sitrans FSS200. Sitrans FST030 ist mit einem Digital Sensor Link ausgestattet, der das Signal zum frühestmöglichen Zeitpunkt der Messung digitalisiert. Dies minimiert Fremdeinflüsse und optimiert das Signal-Rausch Verhalten. Durch die 100-Hz-Signalverarbeitung (Datenaktualisierung) sowie den integrierten Performanceplus-Algorithmus erkennt der Messumformer selbst kleinste Änderungen im Durchfluss mit einer gleichbleibend hohen Genauigkeit von 0,5 bis 1 % der Durchflussgeschwindigkeit bei einer sehr stabilen Nullflussstabilität. Das Rohrkonfigurationsmenü beschreibt verschiedenste ungünstige Einlaufbedingungen und kompensiert automatisch daraus entstehende Messfehler in beide Fließrichtungen. Darüber hinaus bietet der Sitrans FST030 umfangreiche Simulations- und Diagnoseoptionen. Änderungen der Signalqualität, Schallgeschwindigkeit und Temperatur sowie des Flüssigkeitstyps und der Luftblasenbelastung werden erkannt und angezeigt.
Halle 9, Stand D35

Daniela Held
Redakteurin,
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