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Integrierte Lösungen stehen im Vordergrund

Siemens auf der Achema 2015
Integrierte Lösungen stehen im Vordergrund

Der steigende globale Wettbewerbsdruck in der Prozessindustrie zwingt Unternehmen dazu ihre Produkte schneller an den Markt zu bringen. Dabei müssen sie Flexibilität, Zuverlässigkeit und Produktionseffizienz unter einen Hut bekommen. Siemens zeigt auf der Achema 2015 auf einem rund 1300 m² großen Messestand in Halle 11.0 wie mit integrierten Lösungen die Effizienz und Produktivität und somit die Wettbewerbsfähigkeit gesteigert werden können.

Autorin Daniela Held Redakteurin, cav chemie anlagen verfahren

Siemens stellt auf der Achema 2015 das Thema Digitalisierung in den Mittelpunkt. Unter dem Motto „From Integrated Engineering to Integrated Operation – Discover the Potential of Digitalization“ werden integrierte Lösungen für die Chemie- und Pharmaindustrie gezeigt. „Auf Grundlage unseres bestehenden Angebots zur Elektrifizierung und Automatisierung treiben wir die Digitalisierung in der Prozessindustrie voran. Denn Digitalisierung ermöglicht die Integration einzelner Prozessschritte über den gesamten Anlagenzyklus – vom Engineering und Betrieb bis hin zur laufenden Optimierung“, erklärte Eckard Eberle, CEO der Business Unit Process Automation und Standleiter des Siemens-Messestands auf der Vorpressekonferenz in Karlsruhe.
„Digital ist besser“, befand bereits 1995 eine deutsche Indierockband der Hamburger Schule. Zu dieser Zeit stieß das Thema Digitalisierung aber sehr häufig an physikalische Grenzen. Die extrem gestiegene Speicherkapazität, die es ermöglicht mit großen Datenmengen zu arbeiten, die zunehmende Vernetzung, insbesondere durch Industrial Ethernet, sowie moderne Analysetools, die aus den Big Data sinnvolle Informationen für den Nutzer herausfiltern, helfen Unternehmen heute auf diesem Gebiet weiter voranzukommen. „Um Industrie 4.0 in der Prozessindustrie zu verwirklichen, fokussieren wir drei Handlungsfelder: die digitale Anlage, die Modularisierung und die Optimierung der Produktion,“ so Eberle. „Um durchgängig integrierte Lösungen anbieten zu können, muss aber auch jedes Glied in der Kette die nötige Performance aufweisen.“ Daran arbeitet Siemens mit Hochdruck und Ergebnisse werden auf der Achema zu sehen sein.
Integrierten Datenlandschaft
Eines der wichtigsten Ziele auf dem Weg zur digitalen Anlage ist der Aufbau einer integrierten Datenlandschaft. Schon jetzt bietet Siemens Datendurchgängigkeit über alle Lebenszyklus-Phasen: Vom Engineering mit dem CAE-Tool Comos über die Inbetriebsetzung mit der Simulationsplattform Simit bis zum laufenden Betrieb mit dem Prozessleitsystem Simatic PCS 7 und XHQ Operations Intelligence für Unternehmensentscheidungen in Echtzeit. Durch die virtuelle Inbetriebnahme mit der Software Simit Simulation Framework lassen sich beispielsweise Anlagen um mehr als 50 % schneller in Betrieb nehmen und zugleich die Sicherheit im Betrieb erhöhen. Mit XHQ Operations Intelligence stellt Siemens wiederum ein Beispiel vor, wie aus Big Data Smart Data generiert werden können. Dafür erfasst die Software Daten aus den verschiedensten Quellen, führt sie in einem Management Cockpit übersichtlich zusammen und hilft Anwendern bei der fundierten Entscheidungsfindung. So können Betriebskosten um bis zu 8 % reduziert werden.
Mit datenbasierten Services wie Control Performance Analytics können Prozess- und Zustandsdaten von Regelkreisen analysiert und dann Optimierungsmaßnahmen abgeleitet werden. Comos MRO (Maintenance, Repair & Overhaul) ermöglicht, die vollständige Verwaltung, Planung sowie Organisation von Betrieb und Instandhaltung inklusive der Anlagendokumentation in nur einem System durchzuführen. Jegliche Änderungen an der Anlage durch Instandhaltungsprozesse stehen somit auch direkt in den Engineering-Daten zur Verfügung. Über den Comos Walkinside Immersive Training Simulator (ITS) können die Operatoren und Instandhalter virtuell in ihre Anlagen eintauchen: Die Simulation realer Szenarien optimiert Wartungsarbeiten und erhöht die Personalsicherheit durch virtuelles Training. Auch durch vorausschauende Instandhaltung und Remote Services können Anwender Betriebs- und Wartungskosten senken.
Integrierte Antriebe
Siemens zeigt in Frankurt ebenfalls, wie Simotics-Motoren und Sinamics-Umrichter als Integrated Drive System (IDS) zu einem prozessoptimierenden, energiesparenden und geräuscharmen Betrieb von Pumpen, Lüftern und Kompressoren beitragen können. Speziell für den Ex-Bereich bietet Siemens ein integriertes Antriebssystem aus Simotics-XP-Motor und Sinamics-G180-Umrichter mit Einbindung in das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 via Advanced Process Library (APL) mit Motorbausteinen und Faceplates. Der Simotics-XP-Motor ist geeignet für die Zonen 1 und 2 (Gas und Staub) und bildet mit dem Sinamics-G-180-Umrichter ein optimal aufeinander abgestimmtes und zertifiziertes System. Dabei ist der Motor für den Umrichter- und DOL-Betrieb geeignet und zertifiziert . Für den Kunden bietet die Integration von Motor und Umrichter in PCS 7 ein hohes Maß an Effizienz, Planungs- und Betriebs-Sicherheit. Die Antriebskomponenten lassen sich leicht in die Automatisierungsumgebung integrieren und durch die einfache Diagnose und Wartung in der PCS-7-Maintenance-Station (MS) können Daten und Informationen über den Zustand der elektronischen und mechanischen Anlagenkomponenten schnell abgerufen werden.
Branchenspezifische Lösungen
An zwei Highlight-Exponaten im Zentrum des Messestands präsentiert Siemens integrierte branchenspezifische Lösungen: Eine Separationskolonne aus der chemischen Produktion, veranschaulicht den Vorteil einer durchgehenden Datenkommunikation. Diese ermöglicht nicht nur die Optimierung der Produktion, sondern erhöht auch die Anlagenverfügbarkeit und Prozesssicherheit durch Redundanz-Konzepte und integrierte Safety-Funktionen.
Für die Pharmaindustrie zeigt eine modulare Chem-API Batch-Anlage das nahtlose Zusammenspiel von Engineering- und Produktionsplanungssoftware mit Automatisierungssystemen und Prozessinstrumenten in Hygieneausführung. Zu den Besonderheiten gehört der Einsatz einer Paperless-Manufacturing-Lösung.
Papierlose Produktion im Pharmabereich
Mit Paperless Manufacturing bietet Siemens eine Lösung, die eine durchgängige Kommunikation zwischen Automatisierungsebene und Produktions-IT herstellt. Als zentraler Zugangspunkt für alle Batch-relevanten Daten verknüpft die Lösung Informationen aus dem Manufacturing Execution System (MES) Simatic IT eBR und dem Prozessleitsystem Simatic PCS 7 und Simatic Batch. Dabei stehen die vollautomatischen Rezeptabläufe genauso im Vordergrund wie die Unterstützung und Nachverfolgung bei der manuellen Bedienung von Produktionsschritten. Qualitätsrelevante Produktionsdaten lassen sich so vollständig elektronisch erfassen und dokumentieren – ohne den bisher großen Aufwand an manuellen Vorgängen und Chargenprotokollen in Papierform.
Paperless Manufacturing beschleunigt die Erstellung, Ausführung, Überprüfung und Freigabe von pharmazeutischen Produktionsprozessen und Chargenprotokollen (Electronic Batch Record, EBR). Für eine hohe Effizienz sorgen insbesondere wiederverwendbare prozessspezifische Bausteine und fertige Funktionen. Damit können Anwender die Erstellung standardisieren und sowohl den Aufwand als auch das Risiko senken.
Die Datendurchgängigkeit ermöglicht es Anwendern innerhalb des MES auf bereits erstellte Rezeptinformationen aus dem Leitsystem zu zu greifen. Durch die Flexibilität und das Bausteinprinzip können Anwender Rezepturen in vergleichsweise kurzer Zeit – innerhalb weniger Wochen statt Monaten – implementieren.
Zudem sorgt Paperless Manufacturing für eine effiziente Qualitätssicherung. So kann während der Produktion jeder Schritt und jeder Rohstoff überwacht, nachverfolgt und aufgezeichnet werden. Die Systeme koordinieren die Echtzeit- Steuerung auf jeder Ebene, synchronisieren die Ablaufschritte und tauschen Parameterwerte aus. Die Überprüfung erfolgt mithilfe von Ausnahmeregeln, die Abweichungen erkennen und dokumentieren. Die Abweichungen können bereits zur Laufzeit bearbeitet werden (Review by Exception), was die Freigabe erheblich beschleunigt.
Simatic IT eBR erfasst Alarme und Warnungen über den gesamten Produktionsprozess hinweg. Daneben stehen dem Anwender zusätzliche Werkzeuge zur Analyse zur Verfügung , wie etwa Betriebsbücher, ein kompletter Audit Trail und ein grafisches Genealogie-Tool.
Um Prozesse zu optimieren, können Anwender auf dasManufacturing Intelligence Tool zurückgreifen. Damit können Berichte erstellt und kritische Daten sowohl pro Charge als auch über mehrere Chargen hinweg überwacht und analysiert werden. Mit Paperless Manufacturing bietet Siemens Unternehmen verschiedener Größe einen automatisierten MBR/EBR-Prozess, der sich flexibel an unterschiedliche Umgebungen anpassen lässt – von der Wirkstoffproduktion mit vielen hochautomatisierten Prozessen bis hin zur Arzneimittelfertigung mit überwiegend manuellen Abläufen.
Analytiklösungen aus dem Baukasten
Siemens bietet für das Gasanalysensystem Siprocess GA700 mit Ultramat 7 und Calomat 7 zwei neue Analysemodule an. Zusammen mit dem bereits verfügbaren Modul Oxymat 7 können Anwender damit umfassende Analytiklösungen flexibel zusammenstellen, etwa zur Messung von Sauerstoff, Wasserstoff, Edelgasen oder infrarotaktiven Komponenten wie Kohlenmonoxid und -dioxid. Der modulare Aufbau des Siprocess GA700 ermöglicht einen schnellen Einbau und Austausch der Module nach dem Plug-and-Measure-Prinzip. Die Geräte können je nach Konfiguration bei Temperaturen bis zu 50 °C eingesetzt werden. Sie eignen sich insbesondere für Prozesskontrollen und -optimierungen in Verbrennungsanlagen sowie Qualitätskontrollen und der Prozessüberwachung in chemischen und petrochemischen Anlagen.
Siprocess GA700 besteht aus einem Grundgerät (Gehäuse inklusive Bedienschnittstellen und Kundenschnittstellen), in das bis zu zwei Module integriert werden können. Die Module stellen als eigentliche Analysatoreinheit die sensornahe Elektronik inklusive Auswertungssoftware sowie die Prozessanschlüsse bereit. Quergaseinflüsse können dabei vermessen und gegenseitig verrechnet werden. Der modulare Aufbau bietet große Flexibilität bei Nach- beziehungsweise Umrüstungen, da Module automatisch erkannt und konfiguriert werden. Zudem vereinfacht der Aufbau Wartungs- und Reparaturmaßnahmen.
Neben dem bereits verfügbaren Oxymat-7-Modul für Sauerstoffmessungen können Anwender mit dem Calomat 7 quantitative Bestimmungen von Wasserstoff und Edelgasen in binären beziehungsweise quasibinären Gasgemischen durchführen. Für Wasserstoff liegen die Messbereiche je nach Parametrierung bei 0 bis 0,5 %, bei 0 bis 100 % oder bei 95 bis 100 % H2-Anteil. Damit kann das Modul bei Reingaskontrollen genauso eingesetzt werden wie bei Schutzgasüberwachungen oder H2-Bestimmungen in Gicht- und Konvertgas. Das Modul Ultramat 7 misst hochselektiv bis zu zwei infrarotaktive Komponenten wie Kohlenmonoxid und -dioxid.
Halle 11.0, Stand C3
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