Den Anwender im Fokus

Funktionen über Funktionen, die meisten mehr oder weniger sinnvoll, eine unübersichtliche Fernbedienung mit unendlich vielen Knöpfen und eine Bedienungsanleitung, die kein Mensch versteht. Wer einmal versucht hat, einen Videorekorder anzuschließen und zu nutzen, weiß, wie Benutzerfreundlichkeit nicht aussieht. Aber die Elektronikindustrie hat dazugelernt: Auch wenn Bedienungsanleitungen heute immer noch verbesserungswürdig sind, wurden doch klare technische Verbesserungen erzielt und die Produkte der älter werdenden Bevölkerung in den Industrienationen angepasst. Auch bei Automatisierungsprodukten für die Prozessindustrie reicht es heute längst nicht mehr aus, lediglich die vom Benutzer gewünschten Funktionen zu bieten. Auch hier müssen die Hersteller von Automatisierungslösungen umdenken. Sie müssen verstehen, wie die Anwender ihre Prozesse ausführen, und ihre Produkte so konzipieren, dass sie eben diese Prozesse erleichtern. Bekannt ist dieser Produktentwicklungsansatz als Human Centered Design oder benutzerzentriertes Design.

Die Triebkraft des Konzeptes ist vor allem der demografische Wandel bei den Arbeitskräften. Insbesondere in Nordamerika und Westeuropa werden eine ungewöhnlich hohe Anzahl von Arbeitskräften in der Prozessindustrie bald ihr Pensionsalter erreichen und mit ihrer Erfahrung „im Gepäck” die Firmen verlassen. Viele Unternehmen rationalisieren darüber hinaus ihre Belegschaften und greifen vorzugsweise an entfernten oder gefährlichen Standorten mehr und mehr auf unbemannte Einrichtungen zu. Die Folge: Eine geringere Anzahl an Arbeitskräften mit weniger fundierten Kenntnissen, die jedoch mehr und mehr Aufgaben übernehmen müssen.

Auch wenn Werke in Schwellenländern unter Umständen von diesem Arbeitskräftemangel verschont bleiben, verfügen die vorhandenen Arbeitskräfte nicht unbedingt über die notwendige Ausbildung und Erfahrung. Schließlich kann es bis zu sieben Jahre dauern, bis eine Arbeitskraft kompetent genug ist, um in der chemischen Industrie Risikoentscheidungen vorzunehmen oder zu empfehlen.

Auf der anderen Seite werden Prozesseinheiten und Chemiewerke immer größer. Die Verwaltung dieser Großanlagen bedarf allerdings einer Technologie, die auf die Erfahrung von Experten für optimale Ergebnisse angewiesen ist. Und das sind genau die Experten, die entweder in Pension gegangen sind oder einfach nicht in den heutigen Werken existieren.

Ein weiterer kritischer Punkt: Die Zeitpläne von Automatisierungsprojekten werden deutlich komprimiert. Das Management sieht sich dazu gezwungen, die Kapitalrendite zu beschleunigen, auch wenn die aufeinanderfolgenden und voneinander abhängigen Engineeringprozesse, anhand derer diese Werke gebaut worden sind, praktisch seit Jahrzehnten nicht angepasst wurden und nicht über die Flexibilität verfügen, die von den heutigen Projekten verlangt wird.

Vor einigen Jahren identifizierte Emerson die Benutzerfreundlichkeit als eine strategische Notwendigkeit, die der Prozessindustrie bedeutende Wertzuwächse bringen kann. Im Zuge seiner Arbeit mit der Carnegie Mellon University gründete Emerson sein eigenes Human Centered Design Institute, um allen Design-Teams des Unternehmens umfassende Kenntnisse zum benutzerzentrierten Design zu vermitteln. Das Ziel bestand nicht nur darin, die Benutzerfreundlichkeit der Produkte zu erhöhen, darüber hinaus sollten die Arbeiten der Anwender vereinfacht werden.

Ein gutes Beispiel für diesen Ansatz ist das Asset Performance Management von Emerson. Es vereinfacht die Komplexität der heutigen Betriebsumgebung mithilfe von Tools, die der Werksleitung bessere Geschäftsentscheidungen ermöglichen. Das Asset Performance Management (APM) der AMS Suite vereint nun vorausschauende Intelligenz mit Informationen zur Zuverlässigkeit der Assets und Entscheidungstools für optimale Geschäftsentscheidungen. Hinzu kommen Echtzeitanalysen und Berichte, die neue Einblicke in die Asset Performance geben und kontinuierliche Verbesserungen ermöglichen.

In dem Maße wie sich die Komplexität von Anlagen erhöht, steigern sich die Herausforderungen für das Anlagenmanagement. Während sich für die Anlagen bedeutende Fortschritte im Bereich vorausschauender Technologien, Wartungsmanagementsystemen und der Dokumentation des Arbeitsprozesses ergaben, bestand für die Leitung keine Möglichkeit, auf unkomplizierte und schnelle Weise auf das stetig wachsende Datenvolumen zuzugreifen und so Strategien für zusätzliche Steigerungen der Zuverlässigkeit und Gesamtleistung der Anlage zu entwickeln. Mit der optimierten AMS Suite fügt Emerson der digitalen PlantWeb-Architektur eine weitere Schlüsselkomponente hinzu und versetzt Werksleiter in die Lage, integrierte Informationen aus vielen Datenquellen schnell abzurufen, Echtzeitanalysen und -berichte zum Zustand und der Verfügbarkeit von Assets anzuzeigen und Managementstrategien zum Erreichen neuer Leistungsziele zu entwickeln.

Die Verbesserungen der AMS Suite bauen auf dem APM Framework von Meridium auf und rationalisieren die Erkennung von Assets mit den meisten Problemen, eliminieren sich wiederholende Aufgaben und identifizieren Gelegenheiten für neue Betriebspraktiken. Wartungs- und Zuverlässigkeitsmanager erhalten besser integrierte Informationen in Echtzeit um zu bestimmen, dass das Wartungsbudget zum Erzielen der besten Rendite in den wichtigsten Bereichen ausgegeben wird. Die Erweiterung der AMS Suite greift nahtlos auf vorausschauende Information zu, die von den Kunden heute genutzt werden, und kombiniert diese mit CMMS/ERP-Daten, um ein integriertes Bild zu erstellen. Dadurch werden die isolierten Inseln mit Asset-Informationen aus der gesamten Anlage oder dem Unternehmen in einer bewährten Lösung zusammengefasst, die optimale Entscheidungen für eine bessere Asset Performance und Anlagenzuverlässigkeit ermöglicht.

Die Smart Wireless-Technologie ist ein weiteres Beispiel für den Human Centered Design-Ansatz. Sie ermöglicht die flexible Steuerung bei Anwendungen, für die eine Implementierung und Wartung eines herkömmlichen verkabelten Netzwerks zu schwierig oder zu teuer wäre.

Eines der ersten Unternehmen, das diese Vorteile nutzt, ist Northstar Bluescope Steel. Das Unternehmen ersetzte herkömmlich verkabelte Instrumente durch die Smart Wireless-Technologie von Emerson in seinem Mini-Stahlwerk in Delta, Ohio (USA), zur Optimierung der Ofenregelung. Im alten Netzwerk des Stahlwerks kam es zu häufigen Messfehlern in der rauen Umgebung. Durch die kabellosen Messungen konnte das Stahlwerk dank der besseren Steuerung und geringerer Ausfallzeiten die Produktion um eine Charge pro Tag steigern und gleichzeitig die Wartungskosten um 145 000 Euro pro Jahr senken.

Mittlerweile nutzen bereits mehr als 1400 Betriebe Wireless-Netzwerke, basierend auf dem IEC 62591-Standard. Darüber hinaus haben die stetigen Verbesserungen der Smart Wireless-Technologie dazu geführt, dass der Einsatz über reine Überwachungsfunktionen hinaus in den Bereich komplizierter Regelfunktionen ausgedehnt werden konnte. Zusätzlich zur Messwertaktualisierung im Sekundentakt und redundanten Gateways bietet Emerson den Rosemount-702-Wireless-Messumformer, der jetzt auch diskrete Aus- und Eingänge für Wireless-Netzwerke umfasst. Ein verbesserter PID-Algorithmus ist auch für das digitale DeltaV-Automatisierungssystem für eine optimierte Steuerung geschlossener Regelkreise enthalten.

In die Smart Wireless Technologie integrierte Sicherheitsmaßnahmen für Netzwerke wurden auch kürzlich vom National Institute of Standards and Technology und Wurldtech for Achilles gemäß Level 1 Certification zertifiziert und entsprechen den Anforderungen gemäß Federal Information Processing Standard 197 (FIPS-197).

Das digitale Automatisierungssystem DeltaV wurde von dem schwedischen Spezialchemikalienhersteller Perstorp für das System-Upgrade seiner Pentaerythritol-Anlage ausgewählt. Das vorhandene Leitsystem wird im Rahmen des Anlagen-Lebenszyklus-Programms ersetzt, um für die nächsten Jahrzehnte gleichbleibende, hohe Produktqualität und betriebliche Effizienz zu sichern.

Die Perstorp-Anlage stellt in einem chemischen Batchverfahren Pentaerythritol (Penta) her, ein Additiv für Farben und Schmieröle. Mit dem vorhandenen Emerson-RS3-System war der Prozess seit 1984 flexibel und zuverlässig automatisiert. „Damit wir in diesem stark umkämpften Markt konkurrenzfähig bleiben können, hat sich Perstorp entschlossen, wo immer möglich in die modernste Automatisierungstechnik zu investieren,“ erklärt Jörgen Annell, Engineering-Manager bei Perstorp. „Nachdem wir uns eine Anzahl alternativer Systeme angesehen hatten, kamen wir zu dem Entschluss, dass das DeltaV-System die modernen Regel- (Advanced Control) und die Batch-Funktionalitäten besitzt, die wir benötigen. Darüber hinaus werden wir mit diesem System minimale Prozessunterbrechungen während der Umschlussphase haben.“

Durch die Migration erhält Perstorp eines der ersten DeltaV-Systeme der Version 11 in Europa. Das System enthält eine ISA88-Batch-Hierarchie mit integrierten Funktionen wie einfache Konfiguration und Terminierung, Advanced Control und Mehrstrang-Rezepturen sowie automatische Datenerfassung. Neue, intuitive Bedienergrafiken verbessern die Leistung des Bedienpersonals, indem sie Alarme klar und schnell erkennen lassen und einen schnellen Zugriff auf Informationen zum Verständnis dieser Alarme bietet, damit schnellstmöglich eingegriffen werden kann.

Wichtige Gesichtspunkte bei der Auswahl des DeltaV-Systems Version 11 waren „E/A nach Bedarf“ und das „Electronic Marshalling“ (elektronisches Rangieren). Diese Funktionalität minimiert Installationszeit und teure Anlagen-Stillstandszeiten während des Upgrades. DeltaV „Electronic Marshalling“ macht bis zu 2/3 der Verdrahtung und Anschlüsse überflüssig, die beim konventionellen Rangieren in Anschlussschränken notwendig sind. Es ist nicht mehr nötig, die Kabel an einer speziellen E/A-Karte anzuschließen. Stattdessen wird Perstorp 792 einkanalige „Characterisation Modules“ (Charms) einsetzen, um 3000 Signale aus dem Prozess mit 60 DeltaV-S-Serie-E/A-Modulen zu verbinden.

Es wird erwartet, dass durch diese Art der Verdrahtung die Stillstandszeiten um zwei Tage verkürzt werden können, wodurch weniger Produktionszeit verloren geht. Die Migration wird vom Engineering-Team der Perstorp durchgeführt und soll entsprechend der Planung zwei Wochen dauern.

Online-Info: www.cav.de/0211400