Es ist groß geworden und beeindruckend in seinen Ausmaßen und technischen Möglichkeiten, das Global Innovation Center von Samson am Hauptstandort des Unternehmens in Frankfurt am Main. In dem am
17. November eingeweihten Gebäude lassen sich auf einer Gesamtfläche von über 7000 m² neben dem Prototypenbau Simulationen und Prüfungen in den verschiedensten Bereichen durchführen. Zusätzlich zu den klassischen Forschungsbereichen wie Werkstofftechnologie, Strömungstechnik, Kryotechnologie, Akustik, Regelungstechnik, Gerätesicherheit und Systemintegration werden im Innovation Center auch zukunftsweisende Themen wie Datenanalytik und Cloud-Technologie aufgegriffen. Der Fokus des Innovation Centers liegt dabei auf der digitalen Transformation der Samson-Produkte. „Wir vollziehen derzeit einen kompletten Wandel vom Hersteller von
Eisenprodukten zum Verkäufer von Prozessintelligenz“, betont Dr. Andreas Widl, Vorstandsvorsitzender des Unternehmens, auf einer Fachpressekonferenz anlässlich der Einweihung des Global Innovation Centers. Wichtige Bausteine hierfür sind die komplexe Anlagentechnik sowie die digitale Infrastruktur. Mit ihnen werden die Diversität der Prüfaufgaben, Medien, Prozessbedingungen und industriellen Einsatzgebiete ermöglicht. Zusätzlich bieten sie die optimale Grundlage für das Forschen, Entwickeln und Testen der Produkte des Unternehmens für alle Industrie-4.0-Umgebungen. Die gesamte Infrastruktur bietet mit ihren mehr als 200 Prüfeinrichtungen eine sehr gute Basis für eine schnelle und qualitätsorientierte Entwicklung von neuen Produkten.
Simulationen von Bedeutung
„Durch die frühe Einbindung von Simulationstools in den Entwicklungsprozess ist es möglich, detaillierte Vorhersagen über das Produktverhalten zu gewinnen“, betont Dr. Thomas Steckenreiter, seit 1. Juni 2017 Vorstand für Forschung und Entwicklung bei Samson. Der Entwicklungsprozess lässt sich mit realen Funktions- und Verschleißprüfungen an einem weitestgehend auf Simulationsbasis entwickelten Prototyp fortführen.
Durch die Integration der Prototypenfertigung in das Innovation Center findet bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase eine Bewertung zur wirtschaftlichen Realisierbarkeit neuer Produkte statt. Insbesondere bei komplexen Bauteilen liefert der Prototypenbau wichtige Erkenntnisse für die Serienfertigung. „Das Innovation Center ist ein Ort des Lernens und Entwickelns, hier wird getestet und experimentiert“, erläutert Dr. Steckenreiter. „Es bildet die Grundlagen für die Innovationen, die wir in der Zukunft brauchen.“ Hierbei setzt der Prototypenbau neben klassischen Werkzeugmaschinen und CNC-gesteuerten Bearbeitungszentren zunehmend auch additive Fertigungstechnologien ein. Somit ist innerhalb der Produktentwicklung das Know-how insbesondere in den neuen Fertigungsverfahren gewährleistet, die den Grundstein für zukunftsweisende Produktplattformen bilden.
Das Innovation Center ermöglicht mit seiner digitalen Infrastruktur und den entsprechenden Anlagen unter anderem Echtzeitprüfungen bis hin zu Simulationen unterschiedlichster Anlagen- und Betriebszustände. Hierzu können alle Mediumszustände – flüssig, gasförmig, dampfförmig und mehrphasig bis hin zu feststoffbeladenen Flüssigkeiten – an verschiedenen Prüfstrecken simuliert werden. Die Grundlage hierfür bildet die komplexe Anlageninfrastruktur mit einer installierten Leistung von 5,5 MW und mehr als 250 verbauten Ventilen von Samson und von Samson-Tochtergesellschaften in den unterschiedlichsten Nennweiten und Druckstufen. Die entsprechenden Flow Labs ermöglichen für Ventile bis Nennweite DN 500 und Druckverhältnisse bis zu 120 bar unter anderem strömungstechnische und akustische Untersuchungen, Funktionsprüfungen, Gerätekalibrierungen sowie Simulationen von Anlagenzuständen. Auf dieser Grundlage lassen sich alle strömungstechnisch relevanten Kennwerte ermitteln. Spezielle Prüfbereiche
erlauben es zudem, die Geräte in ihrer industriellen Anwendungsumgebung zu untersuchen. Hierzu gehören unter anderem die bei der Luftzerlegung eingesetzten Coldbox-Anwendungen mit tiefkaltem, flüssigem Stickstoff und die in Fernwärme- und -kältenetzen eingesetzten Regler ohne Hilfsenergie.
Lebenszyklusuntersuchungen
Neben den strömungstechnischen und regelungstechnischen Eigenschaften ist die lange Lebensdauer der Samson-Produkte – auch unter widrigsten Prozess- und Umweltbedingungen – ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Hierzu werden im Innovation Center umfassende Lebenszyklusuntersuchungen an Einzelkomponenten und kompletten Stellventilen durchgeführt, um anwendungsspezifisch die entsprechenden
Wartungsintervalle vorhersagen zu können. Die Lebensdauer eines Stellventils hängt
von vielen Einflussfaktoren ab. Neben der Bewertung der chemischen, thermischen, mechanischen und klimatischen Belastbarkeit der eingesetzten Werkstoffe gilt es, den Einfluss verschiedener Prozess- und Anlagenbedingungen, wie beispielsweise die Kavitationserosion oder auch strömungsinduzierte Schwingungen von Drosselelementen, zu berücksichtigen. Hierzu kann mithilfe von beschleunigten Simulationseinrichtungen die Beständigkeit metallischer und nicht metallischer Bauteile und kompletter Geräte gegenüber weltweit vorherrschenden atmosphärischen Belastungen (z. B. Meerwasseratmosphäre) ermittelt werden. Die Überprüfung der thermischen Belastbarkeit von Werkstoffen und Werkstoffverbunden mit diversen Temperier- und Klimaschränken sowie Untersuchungen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit sind weitere Aufgaben der Werkstofftechnologie.
Die entsprechenden Lebensdauerkennwerte werden mithilfe von Komponentenprüfeinrichtungen ermittelt. Darüber hinaus werden die Auswirkungen von Schwingungen, die beim Betrieb und Transport entstehen, untersucht. Eine weitere Besonderheit ist das Flow Lab, mit dem sich feststoffbeladene Flüssigkeiten simulieren lassen. Dadurch können Produkte hinsichtlich ihrer Robustheit und Verschleißfestigkeit für anspruchsvolle Anwendungen, wie sie beispielsweise im Bereich Öl und Gas vorkommen, optimiert werden.
Elektromagnetische Verträglichkeit
Bezüglich der Gerätesicherheit und elektromagnetischen Verträglichkeit lassen sich im Innovation Center alle Prüfungen zur Schutzklasse, zum Berührungsschutz und der Isolation bis hin zu Prüfungen der verwendeten Leitungen und des Schutzleiteranschlusses durchführen. Hierbei wird sichergestellt, dass sämtliche angebotenen Produkte in der elektromagnetischen Umwelt einwandfrei arbeiten, ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die andere in dieser Umgebung vorhandenen Geräte, Anlagen oder Systeme beeinflussen würden. Hierzu werden in entsprechenden Prüfbereichen die elektrostatische Energie und die leitungsgeführten Störgrößen, wie sie unter anderem bei Spannungseinbrüchen oder Blitzeinschlägen auftreten können, betrachtet. Des Weiteren sind in einer Absorberhalle für gestrahlte Störgrößen und Emissionsmessungen Prüfungen bis zu einer Frequenz von 18 GHz durchführbar. Basierend darauf und aufgrund weiterer Prüfungen im Innovation Center erreicht Samson die geforderte Konformität seiner Produkte mit allen internationalen Standards.
„Durch Größe und Vielfalt der eingesetzten Aktoren und Sensoren werden im Innovation Center Anlagen abgebildet, die in ihrer Komplexität den Anlagen unserer Kunden ähneln“, betont Dr. Steckenreiter. „Neben den Signalen zahlreicher Pumpen und Stellventile werden unter anderem Größen wie Druck, Durchfluss, Temperatur, Füllstand, Wegänderung, Kräfte, Drehmomente, Leitfähigkeit sowie akustische Signale erfasst. In Summe umfasst die digitale Infrastruktur ungefähr 1700 Signale in einer vernetzten Struktur zur Messwerterfassung und Automatisierung.“
Anbindung an Cloud-Plattformen
Die Auswertung von Sensor- und Aktordaten sowie von Instandhaltungsdaten aus dem Innovation Center in der digitalen Infrastruktur ermöglicht eine vollständige Datenaggregation zur Datenanalyse und -visualisierung. Damit werden neue Konzepte zu Regelungs-, Überwachungs-, Diagnose- und
Sicherheitsaufgaben umgesetzt. Zudem richtet Samson den Fokus auf die Entwicklung von Algorithmen für die Bereiche Diagnostik bzw. präventive Wartung von Stellventilen aber auch für Prozesse, ventilnahe Anlagenbereiche und komplette Anlagensysteme. Die durchgängige Kommunikationsinfrastruktur im Innovation Center ermöglicht neben der klassischen Archivierung von Prüfdaten auch die Erfassung von Echtzeitdaten durch Anbindung an Cloud-Plattformen. Zukünftige Anwendungen (Apps), die auf diesen Plattformen wie auch dem Samson-eigenem Produkt SAM Digital HUB entstehen werden, ermöglichen neue Ansätze zur Automatisierung verfahrenstechnischer Anlagen.
Darüber hinaus gewährleistet die Kommunikationsinfrastruktur die Kompatibilität der intelligenten Produkte von Samson mit allen gängigen Leit-, Engineering- und Asset-Management-Systemen. Das Innovation Center bietet hierzu mit dem Smart Valve Integration Center eine Einrichtung, in der beispielsweise die Integration von Stellungsreglern in die entsprechenden aktuellen Leitsysteme untersucht werden kann. Zudem kann Samson seinen Kunden den Umgang unter anderem mit den Protokollen Hart, Profibus PA und Foundation Fieldbus demonstrieren. Der Fokus liegt jedoch in der Anwendung neuer Integrationskonzepte wie FDI/UPC-UA und der Einbindung von zukunftsorientierten Kommunikationswegen.
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Günter Eckhardt
Chefredakteur
Joint Venture: Für Digitale Geschäftsmodelle
Mit der Übernahme der Mehrheit an der Digitalisierungs- und Automatisierungsplattform Ubix unterstreicht Samson die Entwicklung des Unternehmens hin zum intelligenten Prozessknotenspezialisten. Samson und der Industriedienstleister Bilfinger SE haben hierzu mit der
Ubix GmbH ein Joint Venture zur kontinuierlichen Weiterentwicklung von Ubix gegründet. Ubix wird seit 2011 entwickelt und ist heute in zahlreichen Unternehmen der Energiewirtschaft, Prozessindustrie und des Maschinenbaus im Einsatz.
„Samson wird in enger Partnerschaft mit Bilfinger einen großen Schritt in Richtung digitaler Geschäftsmodelle, Anlagen und Prozessoptimierung vornehmen“, sagt Peter Knapp, Chief Digital Officer bei Samson. „Ubix wird integraler Bestandteil des Samson-Leistungsangebots und erweitert die Möglichkeiten der Anbindung und Visualisierung verschiedener Prozessführungsebenen. Davon profitieren auch die bereits im Markt eingeführten Lösungen von Samson und anderen Herstellern“, ergänzt Dr. Steckenreiter. Als modulare Plattform liefert Ubix branchenübergreifend größtmögliche Flexibilität in Bezug auf die Einbindung verschiedener Leitsysteme und Steuerungen sowie größtmögliche Skalierbarkeit hinsichtlich des Ausbaus. Durch den cloudbasierten Software-as-a-Service-Ansatz ist Ubix im Vergleich zu konventionellen Steuerungs- und Überwachungslösungen auch für den Einsatz in kleineren Anlagen geeignet.
