Anlagenbetreiber bewerten Neuinstallationen oder Modernisierungen im Bereich der Prozessleittechnik immer häufiger unter dem Aspekt „Beitrag zur Erreichung der langfristigen Produktivitätsziele". Dabei gibt es zwei prinzipielle Strategien: Mitunter liegt der Fokus von Produktivitätssteigerungen auf einem maximalen Output bei gleichem Materialund Energie-Einsatz. Weitaus häufiger versuchen Anlagenbetreiber jedoch, die geplante Absatzmenge mit minimalem Aufwand zu erreichen.

Die effizientere Ausschöpfung der Ressourcen ist damit eine entscheidende Triebfeder für Unternehmen, um nachhaltige Wettbewerbsvorteile zu erreichen. Unter dem Gesichtspunkt „minimaler Ressourcen-Einsatz" wollen die Betreiber wissen, welche Folgekosten nach der Installation auf sie zukommen und wie die Leitsysteme eine effiziente Prozessführung unterstützen. Die betrachtete Zeitspanne erstreckt sich dabei immer häufiger über den gesamten Lebenszyklus (Life Cycle) der Produktionsanlage, das heißt oft über mehr als 30 Jahre. Dies stellt Leitsystemhersteller vor große Herausforderungen, denn die einzelnen Komponenten eines Leitsystems weisen große Unterschiede in ihrer Lebensdauer auf. Lediglich die Verkabelung entspricht annähernd dem Lebenszyklus der gesamten Produktionsanlage.

I/O-Module und Controller erreichen immerhin eine Lebensdauer von 20 und 15 Jahren. Die wirtschaftliche Nutzungsdauer der Computer und Software aufgrund der technischen Alterung und der kurzen Innovationszyklen dagegen lediglich fünf beziehungsweise drei Jahre. Ein erfolgreiches Life-Cycle- Management für Prozessleitsysteme muss dies hinsichtlich der Kompatibilität von Hardware und Softwarekomponenten berücksichtigen. Nur so lassen sich Investitionen in die Automatisierungstechnik langfristig schützen und die individuellen Applikationen eines Anwenders zukunftssicher betreiben.

Die vier Lebensphasen der Leittechnik

Die Firma ABB hat dazu ein aktives Life- Cycle-Management ihrer Prozessleitsysteme realisiert. Die Basis bildet ein konzernweites standardisiertes Lebenszyklus-Modell für alle Bestandteile eines Prozessleitsystems. Dies umfasst die eingesetzte Hard- und Software auf der Leitebene, die Controller, das Netzwerk und die I/O. Alle Prozessleitsysteme von ABB sind für eine kontinuierliche Weiterentwicklung (Evolution) konzipiert, wobei die einzelnen Komponenten jeweils unterschiedlich lange, aber ansonsten identische Lebenszyklen durchlaufen. Speziell gegen Ende des Lebenszyklus einer Komponente ermöglicht das eine Migration auf die dann aktuelle Produktgeneration.

Durch die Synchronisation der unterschiedlichen Lebensdauer der Produkte gelingt es ABB, das Prozessleitsystem in seiner Gesamtheit über den Lebenslauf auf dem aktuellen Stand der Technik zu halten. Das Konzept unterteilt den Lebenszyklus eines Produkts in die vier Phasen Active, Classic, Limited und Obsolete. Jedes Produkt durchläuft diese Phasen, die sich im Hinblick auf den Produkt-Support und die verfügbaren Serviceleistungen unterscheiden.

Dieser modulare Aufbau der Leittechnik und die zeitliche Staffelung ermöglichen es, den Anlagen-Lebenslauf langfristig zu unterstützen und die Möglichkeiten des technologischen Fortschritts kontinuierlich in die Prozessführung zu integrieren. Zudem sorgt die eindeutige Einteilung der Komponenten in die Produktlebensphasen für klare Verhältnisse hinsichtlich der Verfügbarkeit von Ersatzteilen und dem Produktsupport seitens des Lieferanten. Diese Planungssicherheit schlägt sich nicht nur in einer höheren Systemzuverlässigkeit nieder, sondern auch in einer verbesserten Leistung und Verfügbarkeit der Anlage.

Objektivität durch Life- Cycle-Index

Die Anwendung eines Life-Cycle-Managements auf Prozessleitsysteme beinhaltet die große Chance, deren Nutzen konsequent über ihren Lebenslauf zu optimieren. Um die Produktivität einer Anlage dauerhaft zu erhalten oder sogar zu erhöhen, ist es erforderlich, ihre Leistungsfähigkeit über den gesamten Life Cycle beurteilen zu können. Hierzu hat ABB einen Life-Cycle-Index entwickelt, mit dem der Produktivitätsstatus von Prozessleitsystemen kontinuierlich gemessen und beurteilt werden kann.

Der Life-Cycle-Index liefert objektive Kennzahlen für die Analyse, Bewertung, Dokumentation und das Controlling des Produktivitätsstatus einer Anlage. Die Kennzahlen decken potenzielle Stärken, aber auch Produktivitätsrisiken in Bezug auf die von der Unternehmensleitung geplanten Leistungsziele auf. Das ermittelte Index- Profil bildet die Planungsgrundlage für die kurz-, mittel- und langfristigen Maßnahmenpakete zur Erhaltung oder Steigerung der Produktivität einer Anlage.

Alle Komponenten eines Leitsystems durchlaufen bei ABB den typischen Life Cycle.

Alles kommt auf den Prüfstand

Als ganzheitlicher Bewertungsansatz konzipiert, berücksichtigt der Life-Cycle- Index neben der Automatisierungstechnik vor allem die Qualität des Systemmanagements hinsichtlich der implementierten Prozesse und Strategien für eine lebenslauforientierte Planung, der Ausfallprävention und der Notfallbehandlung. Des Weiteren wird die Qualifikation des Personals auf der Anlage beurteilt. Im technischen Bereich werden beispielsweise das Alter und der Zustand des Netzwerkes, der Controller und der I/O-Ebene von ABB-Experten beurteilt und nicht nur die auf der Leitebene eingesetzte Technik. Der Teil-Index „Personal" berücksichtigt Aspekte wie die individuelle Qualifikation der Mitarbeiter, deren Weiterbildung sowie die kontinuierliche Nachwuchs- Ausbildung. Denn oft liegt im Fachwissen des technischen Anlagenpersonals ein großes Potenzial für weitere Produktivitätssteigerungen. Umgekehrt kann eine zu dünne Personaldecke langfristige Maßnahmen im Bereich Schulung erfordern, um Produktivitätsrisiken infolge Personalmangels entgegenzuwirken.

Erfahrungsgemäß liegt jedoch der größte Hebel zur Sicherung und Steigerung der Anlagenproduktivität in der effizienten Gestaltung des Systemmanagements. Dazu wird im Index die Wirksamkeit der vom Anlagenbetreiber definierten Abläufe untersucht und beispielsweise die Güte und Reaktionszeit erfasst, mit der ein Anlagenbetreiber im Falle eines Anlagenproblems in der Lage ist, das Know-how zur Fehleridentifikation bereitzustellen sowie die erforderlichen Ersatzteile und deren Logistik zu organisieren. Neben diesen technischlogistischen Prozessen bildet der Index die Qualität der betriebswirtschaftlich-strategischen Prozesse ab. Hier fließen Aspekte in die Bewertung ein wie der Planungsund Budget-Horizont der Unternehmensleitung oder die Wirksamkeit der eingesetzten kontinuierlichen Verbesserungsprozesse. Auch in diesem Bereich sind oft große Produktivitätspotenziale verborgen, die sich mit koordinierten Maßnahmen wie Beratungsleistungen und Softwaretools unmittelbar aktivieren lassen.

Der Leittechnik-Benchmark

Im Rahmen der „Anlagen-Indexierung" erhalten Anlagenbetreiber eine detaillierte Stärken-Schwächen-Analyse für ihr Prozessleitsystem und den aktuellen Produktivitätsstatus ihrer Anlage. Die langjährige Erfahrung von ABB erlaubt es, anonymisierte Indexprofile als Benchmark für die Positionsbestimmung im Vergleich zum Branchendurchschnitt oder relevanten Vergleichsanlagen zur Verfügung zu stellen. Entscheidend für den Kunden ist jedoch die Bildung eines eigenen Soll-Indexprofils, das sich aus den langfristigen Zielen des Anlagenbetriebs ergibt. Die Abweichungen zwischen Soll- und Istprofil zeigen die Ansatzpunkte für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen und deren Budgetierung. Ebenso erhalten Betreiber dadurch dieMöglichkeit, die Wirkung ihrer koordinierten Maßnahmen oder langfristigen „Life CycleAgreements" zu visualisieren und die Zielerreichung kontinuierlich über spätere Indexierungen zu überwachen.

Eine weitere Option stellt der Abschluss von Life-Cycle-Verträgen dar, die eine individuelle Laufzeit zwischen drei und etwa zehn Jahren haben. Sie beinhalten definierte Maßnahmenpakete bestehend aus Software- und Hardware-Modernisierungen sowie spezifischen Serviceleistungen zu festgelegten Preisen und Umsetzungszeitpunkten. Solche Zeit-, Aktivitäten- und Kostenpläne sorgen für Klarheit hinsichtlich der Folgekosten einer Investition. Durch die ganzheitliche Lebenslaufplanung aller Komponenten ist zudem die Zukunftssicherheit und der Investitionsschutz für das Leitsystem gewährleistet.

Die Kostenzusagen schützen vor Überraschungen über die Vertragslaufzeit und ermöglichen dem Betreiber eine Budgetplanung über den Lebenslauf seiner Anlage. Der vorausschauende Planungsansatz erlaubt es, die Leitsysteme stets aktuell zu pflegen und durch die langfristige Abstimmung aller hierzu erforderlichen Maßnahmen den Anlagennutzen für den Betreiber zu maximieren. Die Kosteneinsparungen durch die Planung mit Life-Cycle-Budgets liegen im Vergleich zur klassischen Betreuung zwischen 10 und 30 % über die vereinbarte Laufzeit.

Life-Cycle-Planung für Produktivitätssteigerungen unerlässlich

Die Erfahrung zeigt, dass Life-Cycle-Planung für Anwender mit großen Ambitionen hinsichtlich kontinuierlicher Produktivitätssteigerungen unerlässlich ist. Die bisherigen Indexierungen belegen, dass solche dynamischen Unternehmen fast ausnahmslos Life-Cycle-Management einsetzen, um ihre Produktivitätspotenziale zu realisieren. Diese Anlagenbetreiber verfügen über langfristige Planungsansätze im Bereich der Automationstechnik und nutzen insbesondere die Möglichkeiten moderner IT-Systeme und Tools, um aus den Produktionsdaten die Ansätze für weitere Verbesserungen zu eruieren. Dies geschieht zumeist durch den Aufbau von wirksamen Regelkreisen innerhalb der Unternehmensorganisation. Fehler und Verbesserungspotenziale werden analysiert und Verbesserungsmaßnahmen kontinuierlichen umgesetzt. Aber auch für Firmen, die auf den Erhalt ihrer Produktivität fokussiert sind, gewinnt Life-Cycle-Management an Bedeutung.

Im Unterschied zu ambitionierten Unternehmen steht bei dieser Anwendergruppe die langfristige Sicherung des Status quo ihrer Systemkomponenten im Vordergrund. Über Laufzeit-Verlängerungsverträge wird der Support (Ersatzteile, Softwarepflege und Servicelevel) für die bereits eingesetzten Produkte langfristig gesichert, inklusive der eventuell notwendigen Präventions- und Notfall- Strategien. Die ersten Indexierungen zeigen darüber hinaus, dass die hohen Produktivitätsziele eine wesentlich umfangreichere Systempflege erfordern. Dies schlägt sich in durchschnittlich 30 % höheren Indexwerten nieder. Unternehmen mit hohen Rationalisierungsanforderungen betreiben ihre Anlagen fast ausnahmslos mit moderner Systemtechnik und investieren im Bereich der Ausfallprävention. Eine effiziente Produktion wird demnach durch eine aktive Systempflege in Kombination mit modernen Technologien erreicht. Unternehmen, die vornehmlich an der Aufrechterhaltung der Produktivität interessiert sind, operieren im Schnitt mit älterer Systemtechnik und decken die Ausfallrisiken vornehmlich über umfangreiche Notfall-Strategien ab.

Autor:
Dr.-Ing. Jörg Niemann ist Produktmanager „Life Cycle Service Control" bei der Firma ABB Automation in Ratingen.

Life-Cycle-Index

Die Indexierung der Kundenanlagen führen speziell geschulte Life-Cycle-Manager durch. Zunächst erfolgt die Aufnahme des Ist-Anlagenzustands. Für eine detaillierte Visualisierung werden Stärken und Schwächen beziehungsweise die Produktivitätsrisiken über insgesamt sieben Achsen aufgetragen.

Daraus entsteht unter Berücksichtigung der unternehmensspezifischen Ziele eine Empfehlungsliste für ein Soll-Profil der Anlage. Zudem werden die erforderlichen Maßnahmen priorisiert und auf einer Zeitachse hinterlegt. Die „Anlagen-Indexierung" liefert eine detaillierte Stärken-Schwächen-Analyse für das Prozessleitsystem und damit den Produktivitätszustand der Anlage. Nach einer Bewertung der Ergebnisse werden mit dem Kunden konkrete Maßnahmenpakete abgestimmt.