Fakt ist: Immer weniger geschultes Personal muss in kürzerer Zeit immer mehr Entscheidungen mit zunehmender Tragweite treffen. Auf diese Formel komprimierte Jason Urso, Vice President und Chief Technology Officer des diesjährigen Sponsors Honeywell Process Solutions (HPS) die anstehenden Herausforderungen für die Betreiber von prozesstechnischen Anlagen. Das Mittel zum Zweck ist intelligente Prozessführung, die weit mehr als moderne Leittechnik umfasst. Dazu zählen eine optimierte Basisautomatisierung, Rezeptsteuerung oder statistik- und modellbasierte APC (Advanced Process Control). „Es geht um die simple Frage, mit welchen Methoden wir die bereitstehenden Informationen und vorhandenen Eingriffsmöglichkeiten nutzen, um den Prozess unter ganzheitlicher Berücksichtigung von Performance- Kriterien wie Produktqualität, Energie-Ausbeute, Verfügbarkeit und Sicherheit am wirtschaftlichen Optimum fahren“, betonte Dr. Norbert Kuschnerus, Vorstandsvorsitzender der Namur (internationaler Verband der Anwender von Automatisierungstechnik der Prozessindustrie).

Energie- und Personalkosten rücken ins Blickfeld

In einer Umfrage im September – also noch vor dem aktuellen wirtschaftlichen Einbruch in der Prozessindustrie – ermittelte der Namur- Arbeitskreis 2.2 die Gründe, warum sich Unternehmen mit innovativer Prozessführung auseinandersetzen: Neben den früher am häufigsten genannten Themen wie die Steigerung von Anlagendurchsatz, Ausbeute und Produktqualität, sind die zwei Aspekte Energie- und Personalkosten in den Fokus der Anlagenbetreiber gerückt: „Die steigenden Energiepreise und die Verknappung der Rohstoffe lassen Energie-Einsparungen und Effizienzsteigerungen immer wichtiger werden,“ betonte Kuschnerus und kündigte die Gründung eines Arbeitskreises von Namur, ProcessNet und ZVEI zum Thema Energie-Effizienz an: „Wenn Verfahrenstechniker, Prozessautomatisierer und die Equipment-Lieferanten gemeinsam die Anlagen über alle Disziplinen nach Optimierungspotenzialen analysieren, sind selbst heute noch in vielen Verfahren 20 bis 25 % an Einsparung drin“, zeigt sich Kuschnerus überzeugt. Ein gewaltiger Brocken bei Konti-Prozessen, bei denen im Schnitt 70 % der Kosten auf Energie und Rohstoffe entfallen.

Jason Urso, CTO von Honeywell: „Wireless ist eine Enabler-Technologie, von deren Anwendungspotenzial wir momentan wie bei einem Eisberg nur die Spitze aus dem Wasser ragen sehen.“

Dennoch, die Verbreitung der wichtigsten modernen Methoden einer effizienten Prozessführung ist weitaus geringer als es ihre Einsatzreife vermuten lässt. Quintessenz: Die Anwender nutzen keine der vorhandenen Tools in der Breite ihrer Applikationen konsequent und intensiv. Nach den Gründen für den schleppenden Einsatz befragt, wurden drei Hauptprobleme genannt: Über 25 % der Projekte kommen überhaupt nicht ins Laufen, weil der zu erwartende Nutzen nicht deutlich anhand klarer Berechnungen dargelegt werden kann. Hier forderte Kuschnerus mehr Vertrauen von den verantwortlichen Produktionsleitern in die Erfahrung ihrer Automatisierungsexperten, zumal – wenn es um die Hemmnisse für innovative Prozessführungsstrategien geht – mangelnde Unterstützung durch das Management in der Umfrage an dritter Stelle steht. Als zweithäufigsten Grund nannten die Anwender fehlendes Fachpersonal, das die anspruchsvollen Aufgabenstellungen einer modell-basierten APC oder anderer Optimierungsstrategien umsetzen kann. Hinsichtlich des Experten-Mangels appellierte Kuschnerus mit Blick auf die wirtschaftliche Situation an die rund 450 Teilnehmer der Namur-Tagung: „Vor wenigen Wochen haben wir noch über fehlenden Ingenieur-Nachwuchs gejammert – jetzt dürfen wir die Hochschul-Absolventen nicht auf der Straße stehen lassen, nur weil die Zeiten momentan etwas schwieriger sind.“

Neben dem Fachpersonal sowie den Energie- und Rohstoffkosten skizzierte Jason Urso weitere neuralgische Punkte der Prozessindustrie: unter anderem den durch offene System-Architekturen ausgelösten Technologie-Wandel, die Safety- und Security-Belange sowie die zunehmenden Regularien durch Behörden. „Wer diese Probleme angeht, sorgt aber automatisch für noch mehr Daten und Informationen, die es in den Leit- und Prozessführungssystemen in Wissen umzuwandeln gilt – die Voraussetzung für eine intelligente Prozessführung“, warnte Urso. Beispielsweise würden einfachere Grafiken bis zu 40 % kürzere Reaktionszeiten des Anlagenfahrers auf unvorhergesehene Prozesszustände bewirken. Das gibt ihm mehr Zeit, die richtigen Entscheidungen zu treffen. „Wir müssen weg von komplizierten und detailreichen Grafiken mit vielen Prozesswerten, Kurven und blinkenden Icons“, resümiert Urso. Ziel müsse es sein, dass ein Leitsystem den aktuellen Anlagenzustand mit früheren Anlagenzuständen vergleichen kann, und beim Entdecken von Ähnlichkeiten konkrete Vorschläge für Bedienhandlungen gibt – bis hin zur Simulation wahrscheinlicher Ablaufszenarien mit Vorhersage der besten Strategie. Solche Leitsysteme erkennen Probleme im Vorfeld und verhindern abnormale Anlagenzustände bereits im Ansatz.          

Drei Anwendungsklassen für Wireless-Lösungen

Dr. Norbert Kuschnerus, Vorstandsvorsitzender der Namur: „Bei gleichen Produkten, identischen Prozessen und Gerätetechnik sorgt innovative Prozessführung für den Wettbewerbsvorsprung.“

Die Voraussetzungen dafür schaffen Trends wie die kommunikationstechnische Verschmelzung von IT und Leittechnik oder Wireless-Technologien, ohne die ein wirtschaftlicher Einsatz der massenhaft notwendigen Sensorik für die Informationsgewinnung nicht möglich ist. Mit beiden Themen setzt sich die Namur seit Jahren auseinander und hat mit den Empfehlungen NE 121 „Qualitätssicherung leittechnischer Systeme“ sowie der demnächst veröffentlichten NE 124 „Anforderungen an Wireless-Automation“ ihre Marschrichtung definiert. „Hinter dem etwas spröden Namen verbirgt sich eine umfassende Abhandlung über das Life-Cycle-Management leittechnischer Systeme“, so Kuschnerus. Von der Planung bis zur Außerbetriebnahme setzt sich die Empfehlung intensiv mit dem Einzug neuer Technologien und Konzepte wie Standard-Betriebssysteme auseinander, die den Umgang mit Updates und die Gewährleistung der Interoperabilität über lange Laufzeiten nicht einfach machen.

Die Anforderungen der Namur

Die zur Interkama geäußerte Skepsis bezüglich Wireless-Technologien (Computer& AUTOMATION 2008, H. 4, S. 204) hat die Namur in der Empfehlung NE 124 strukturiert; sie beschreibt dort verschiedene Szenarien, nicht nur für Wireless- Sensor-Netzwerke, sondern für das gesamte Themengebiet der Wireless- Automation, vom Sensor bis zur Maintenance- Lösung für Routengänger und mobile Bedienpanel. Primäre Einsatzfelder sieht die Namur in Bereichen, in denen viel Flexibilität gefordert ist, beispielsweise temporäre Installationen oder die Mehrfachnutzung von Komponenten an verschiedenen Einsatzorten. Denkbar wäre auch ein Einsatz bei schwierigen Topologien (Tankläger und Fackeln) zur Reduzierung der Installationskosten.

Die Namur definiert drei Anwendungsklassen für Wireless-Lösungen: Von zeitkritischen Anwendungen bei funktionaler Sicherheit und streng deterministischen Verhalten (A) über deterministische Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit (B) sowie für zeitunkritische Anwendungen ohne Prozesseingriffe (C). „Die zur Zeit verfügbaren Lösungen decken lediglich die Anwendungsklasse C ab“, betonte Dr. Stefan Ochs, Mitglied im Arbeitskreis Wireless Automation, bei der Vorstellung der Empfehlung. Eine Kernforderung der Namur an die Hersteller ist die Definition einheitlicher und eindeutiger Kenngrößen für jede dieser Anwendungsklassen, damit die Lösungen bewertet werden können. Das betrifft beispielsweise Aussagen über Signalstärken, Fehlerraten und Verfügbarkeit. Letztere müsse deutlich höher sein als die aktuell versprochenen 99 %. Denn selbst eine Verfügbarkeit von 99 % bedeutet bei Dauerbetrieb (24/7) eine Ausfallzeit von fast vier Tagen pro Jahr, das heißt, das Funknetz fällt täglich rund 15 Minuten aus. „Diese Verfügbarkeit“, so Ochs, „ist in den meisten prozesstechnischen Applikationen inakzeptabel".