Jeder Betreiber einer Prozessanlage verfolgt wirtschaftliche Ziele, weshalb stets eine hohe Anlagenverfügbarkeit mit möglichst langen Produktionslaufzeiten angestrebt wird. Ein erheblicher Kostenfaktor entsteht, sobald es zu einem ungeplanten Anlagenstillstand kommt. Die Kosten können je nach Dauer des Stillstands und dem produzierten Gut zu einem wirtschaftlichen Schaden in Millionenhöhe führen. Der Stillstand kann dabei bereits durch einen zuvor kleinen, unentdeckten Schaden an einem Ventil verursacht werden, der in einem kurzen Zeitraum zum Ausfall des Ventils und somit der gesamten Produktionskette führen kann.
Intelligente Stellungsregler
Intelligente Stellungsregler sind in heutigen Prozessanlagen inzwischen zum Standard geworden. Diese sammeln zuverlässig statistische Diagnosedaten zum Zustand des Ventils. Smarte Stellungsregler verfügen über eine breite Dichte an Diagnosefunktionalitäten, die Messwerte in der Feldebene 24/7 aufnehmen und speichern können. Häufig werden diese Daten jedoch nur gesammelt und nicht zum eigenen Vorteil genutzt, d.h., die erhobenen Daten werden nicht weiter kontextualisiert und in Korrelation gebracht. Mit der Weiterentwicklung von Algorithmen zur Datenauswertung und den Fortschritten bei der Datenkommunikation hin zu echtzeitfähigen Verfahren ergeben sich große Potenziale, den vorhandenen Datenpool gewinnbringend zu nutzen. So werden beispielsweise die Rohmeldungen aus dem Stellungsregler durch smarte Kombination und Gewichtung in Korrelation gebracht, sodass eine priorisierte Handlungsempfehlungsliste entsteht. Um diese und weitere Vorteile nutzen zu können, steht das anwenderfreundliche Portal SAM Valve Management zur Verfügung, das mithilfe smarter Algorithmen die vorhandenen Informationen aus dem Stellungsregler nutzergerecht analysiert und visualisiert.
Die Daten der SAMSON-Stellungsregler können auf unterschiedlichen Wegen übermittelt werden:
- Datenauslesung aus gängigen Leitsystemen, z. B. Siemens PDM, durch direkten Export
- Datentransfer aus der Samson-Bedienoberfläche Trovis-View
- Readout-Service durch den Asset-Management-Service von Samson
Nach einer erfolgreichen Übermittlung der Daten aus dem Stellungsregler in die Cloud kann von zahlreichen Vorteilen profitiert werden, welche die digitale Anwendung SAM Valve Management bietet. Um eine hohe Datensicherheit und größtmöglichen Datenschutz zu gewährleisten, ist Samson nach ISO 27001 zertifiziert. Die Anwendung wird in einem professionellen Data-Center in Deutschland betrieben und ist für die Verfügbarkeit in mehreren Rechenzentren redundant aufgebaut. Ebenso findet die Kommunikation mit der Anwendung verschlüsselt über HTTPS (TLS v1.3) statt.
Des Weiteren werden mit SAM Valve Management ausschließlich die Diagnosedaten des Stellungsreglers analysiert und keine spezifischen Prozessdaten erhoben, welche einen Rückschluss auf den Produktionsprozess zulassen.
SAM Valve Management
Die Diagnoseanwendung SAM Valve Management ermöglicht eine nutzerfreundliche Diagnose aller Ventile in einer Anlage und wird stetig weiterentwickelt. SAM Valve Management erweitert die Diagnose durch spezifische Algorithmen und Trendanalysen zur optimalen Zustandsbewertung des Ventils. Die portalgestützte Cloud-Anwendung bietet eine vollständige Übersicht über alle mit Samson-Stellungsreglern ausgerüsteten und angeschlossenen Ventile sowie klar strukturierte Ventil- und Anlagenberichte mit allen relevanten Meldungen und Handlungsempfehlungen. Die konkreten Handlungsempfehlungen ermöglichen somit die rechtzeitige Reaktion auf ungeplante Anlagenstillstände und tragen zur Optimierung der Anlagenverfügbarkeit bei. Erweiterte Diagnosefunktionen wie Arbeitsbereichserkennung und eindeutige Diagnosemeldungen runden zusätzlich das Konzept von SAM Valve Management ab.
Verschiedene Anwendungsfälle
Die Anwendung SAM Valve Management wird zusätzlich durch digitale Services von Samson ergänzt. Die Symbiose von neuer Technologie und dem globalen Netzwerk von Samson-Ventilexperten bietet eine ganzheitliche Betrachtung der Ventile in einer Prozessanlage. Die Dienstleistungen umfassen dabei die Unterstützung bei geplanten Anlagenstillständen sowie dem regelmäßigen Monitoring von Ventilen im laufenden Betrieb von Prozessanlagen.
Stillstandvorbereitung
Ein Hauptanwendungsfall des Asset-Management-Systems liegt in der Vorbereitung von Wartungsaktivitäten im Rahmen von geplanten Anlagenstillständen. Ein geplanter Anlagenstillstand findet nur in bestimmten Zeitabständen statt und erfordert auf Kundenseite sehr viel Planung und ist kostenintensiv. Um die Planung und Priorisierung zu unterstützen, kommt SAM Valve Management zum Einsatz. Hierfür werden zuerst die Diagnosedaten der gewünschten Stellungsregler im Feld ausgelesen, die für die weitere Evaluation und Beurteilung der Messstellen in die Cloud hochgeladen werden. Nach dem Upload der Datensätze aus den Stellungsreglern können durch den Einsatz von smarten Diagnosealgorithmen schleichende Trends im Portal erkannt werden, die beispielsweise ein Indikator für den Verschleiß von Sitz-Kegel-Kombinationen und Stopfbuchse sind. Zusätzlich kann der Zustand des Ventils, z. B. mithilfe der Zyklen- und Hubanzahl, beurteilt werden. Diese Informationen können darauf hinweisen, dass das Ventil ggf. zu stark arbeitet und der Prozess negativ beeinflusst wird. Da eine optimale Zyklen- und Hubanzahl häufig vom eingesetzten Medium und Prozess abhängig ist, können diese ventilspezifischen Grenzwerte im Portal individuell auf die Messstelle bezogen konfiguriert werden. Diese Vorgehensweise unterstützt dabei, eine individuelle Beratung und Wartungsempfehlung je Messstelle zu gewährleisten. So liefert eine Überschreitung der Grenzwerte auch Hinweise darauf, ob ggf. eine Anpassung der Ventilauslegung notwendig ist, um einen optimalen Prozess zu gewährleisten und das Ventil nicht übermäßig zu beanspruchen. Gerade bei Absperreinrichtungen können kleinste Bestandteile eines ungewollt strömenden Mediums – ausgelöst durch schleichende Verschleißzustände – die Gefahr erzeugen, unkontrolliert in den Prozess zu gelangen. Dies ist gerade bei giftigen und hochreaktiven Medien ein großes Risiko, welches möglichst vermieden werden sollte. Um solche Situation bestmöglich zu vermeiden, werden die transferierten Daten und Ergebnisse von einem Samson-Ventilexperten detailliert analysiert und in Form von ventilbezogenen Reports und Übersichtsreports an den Kunden als Information weitergetragen.
Die analysierten Auffälligkeiten werden detailliert besprochen und erforderliche Maßnahmen und Handlungsempfehlungen gemeinsam abgestimmt.
Von diesem Service haben bereits Kunden, wie z. B. die Firma Solvay Chemicals GmbH profitiert. Zur effektiven Unterstützung der Stillstandvorbereitung wurden vor dem geplanten Stillstand in regelmäßigen Zyklen die Daten durch Samson erhoben, um die Kritikalität der zu überprüfenden Armaturen zu bewerten. Auf der Grundlage der ausgelesenen Daten wurde in Absprache mit dem Kunden der geplante Stillstand vorbereitet. Die Bewertung des Armaturen-Zustands wurde mit dem Kunden detailliert besprochen, sodass weitere Maßnahmen zielgesteuert und ressourcenoptimiert geplant werden konnten. Bei Solvay ist man sehr zufrieden mit der Lösung. Man habe bereits sehr vom erreichten Mehrwert profitiert, so der verantwortliche Ansprechpartner bei Solvay. SAM Valve Management habe die Effizienz und Wirksamkeit der Wartungsarbeiten während der Stillstände immens gesteigert und man ziehe Vorteile aus der Experteneinschätzung notwendiger Wartungsmaßnahmen durch Samson. Neben den klaren Handlungsempfehlungen für solche Maßnahmen sei auch der Überblick über Ventile, die noch keine Wartung erfordern, äußerst viel wert. Das spare nicht nur direkte Kosten, sondern auch Stillstandzeit.
Zustandsbasiertes Monitoring
Die Samson-Ventilexperten übernehmen auf Wunsch das regelmäßige zustandsbasierte Monitoring von kritischen Messstellen und melden sich, sobald Handlungsbedarf besteht. In diesem Anwendungsfall werden in regelmäßigen Abständen Diagnosedaten der Stellungsregler aus der Feldebene erhoben, um so im laufenden Betrieb schleichende oder akute Veränderungen, wie z. B. eine Nullpunkt-Verschiebung zu detektieren. Die erfassten Daten werden je Messstelle konsolidiert und Auffälligkeiten mit dem Kunden besprochen. Mit dem Monitoring-Service bietet Samson einen regelmäßigen und zustandsbasierten Check-up der Ventile in einer Prozessanlage.
Ausblick
Auf dem Weg zu einer optimalen Anlagenverfügbarkeit und zu effizienten Wartungsaktivitäten kann die portalgestützte Zustandsbewertung von Armaturen mit klaren Handlungsempfehlungen einen wesentlichen Beitrag leisten. Der Fortschritt der Digitalisierung in Kombination mit menschlichem Expertenwissen wird ein zunehmend wichtiger Eckpfeiler, um zukünftig weitere Optimierungen zu generieren und ungeplante Anlagenstillstände möglichst zu vermeiden. Mit der digitalen Anwendung SAM Valve Management und den zusätzlichen Dienstleistungen bietet Samson dabei eine umfassende Unterstützung.
Ein zusätzlicher Baustein in Richtung Industrie 4.0 wird Ethernet-APL sein. Mit Ethernet-APL werden dabei zukünftig weitere Wege geebnet, die es erlauben, Felddaten auch in übergeordneten Asset-Management-Systemen wie SAM Valve Management nahezu in Echtzeit abgreifen und nutzen zu können. Die schnelle Ethernet-Kommunikation bis zum Stellungsregler und Multiprotokollfähigkeit auf Basis von Ethernet-APL ebnen auch den Weg, Daten zukünftig kontinuierlich über einen zweiten Kanal (NOA) auswerten zu können. Samson leistet mit dem neuen Stellungsregler, welcher dem Industriestandard Ethernet-APL entspricht, auch auf Hardwareebene einen wichtigen Schritt in Richtung der digitalen Transformation für die Prozessindustrie.
Samson AG, Frankfurt am Main
Autor: David Neumann
Product Manager
Digital Solutions,
Samson
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