Analyse von Anlagendaten outsourcen

In vielen Unternehmen ist es seit vielen Jahren gängige Praxis, den IT-Support an ein externes Spezialunternehmen mit einem Expertenteam, das rund um die Uhr zur Verfügung steht, auszulagern. Unternehmen haben sich daran gewöhnt, externen Support-Unternehmen den Zugriff auf ihr IT-Netzwerk über eine sichere Remote-Verbindung zu gewähren, damit die Infrastruktur und Software ihrer IT-Systeme verwaltet und jegliche Probleme schnell und effizient diagnostiziert und gelöst werden. Im Produktionsbereich können Zulieferunternehmen (OEM) dank der Einführung von intelligenten Sensoren und Industrie 4.0 (IIoT) aus der Ferne auf ihre Maschinen zugreifen, sobald sie installiert sind, und ihren Kunden Lifecycle-Services anbieten. Maschinenhersteller können Anwender dabei unterstützen, Probleme zu diagnostizieren oder eine proaktive Wartung durchzuführen, drohende Probleme festzustellen und zu verhindern, dass diese sich verschlimmern oder teure Ausfallzeiten nach sich ziehen.

Auch sensible Daten sind sicher

Auch im Bereich der Prozessindustrie ist es Unternehmen dank anlagenweiter Ökosysteme möglich, mehr Daten bezüglich Leistung, Zustand und Status der Prozessanlagen und Automatisierungssysteme zu sammeln als je zuvor. Diese Daten sind jedoch nur von Nutzen, wenn sie richtig analysiert werden können und man entsprechend handeln kann. Allerdings kann sich die Analyse möglicherweise komplexer Daten insbesondere dann schwierig gestalten, wenn kein ausreichend geschultes Personal am Standort zur Verfügung steht. Infolgedessen haben sich viele Unternehmen für Datenanalyse- und Support-Services an Anbieter von Automatisierungslösungen wie Emerson gewandt. Aufgrund der Sensibilität der Netzwerksicherheit sind die Daten bisher in der Regel vor Ort gesammelt und dem Automatisierungsanbieter anschließend regelmäßig offline zur Analyse bereitgestellt worden, der dem Unternehmen dann wiederum Maßnahmen empfohlen hat.

Dank der neuesten Entwicklungen im Bereich der Cyber-Security-Lösungen für Remote-Konnektivität vertrauen Unternehmen zunehmend darauf, externen Experten Zugriff auf ihre Automatisierungssysteme und Sensornetzwerke zu geben, ohne Datenschutzverletzungen oder Betriebsunterbrechungen befürchten zu müssen. Gewähren Unternehmen Automatisierungsanbietern Echtzeitzugriff auf Prozessanlagen und Automatisierungssysteme, können sie schneller und umfassender auf Ergebnisse zugreifen, ohne intern Know-how aufbauen zu müssen. Das Personal kann sich auf dringendere Probleme im Tagesgeschäft konzentrieren, und Wartungstätigkeiten und Abschaltungen können besser geplant werden. Hier folgen einige typische Anwendungen, bei denen Remote-Services von Automatisierungsunternehmen angeboten werden:

Zustandsüberwachung des Leitsystems

Die suboptimale Leistung von Prozessleitsystemen (DCS) kann längere Prozessunterbrechungen und teure ungeplante Ausfallzeiten zur Folge haben. Allerdings ist es möglich, dass bei manuellen Zustandsprüfungen zeitweise auftretende Probleme und Zustandswarnungen übersehen werden, die zu einer Systemunterbrechung führen können, wenn sie nicht beseitigt werden. Zur Optimierung der Leistung des Prozessleitsystems können Automatisierungsunternehmen die Systemzustandsüberwachung als Remote Service anbieten. Ein derartiger Service sorgt für eine kontinuierliche, zentralisierte Überwachung der Assets des Leitsystems einschließlich Controller, Server, Switches und Netzwerkkomponenten. Ein Vor-Ort-Überwachungsgerät prüft automatisch wichtige Zustandsinformationen, damit Probleme schnell erkannt werden und Alarme an den Anbieter der Automatisierungslösung weitergeleitet werden können. Dessen Experten sind dann in der Lage, die Ursache des Problems festzustellen und Maßnahmen zu empfehlen, um das Problem einzugrenzen.

Die Gewissheit, dass ihr Prozessleitsystem rund um die Uhr von technischen Experten mit umfangreichen Systemkenntnissen überwacht wird, beruhigt viele Anwender. Eine schnellere Feststellung und Lösung von Problemen führt zu weniger Anlagenausfällen, Datenverlusten und Ausfallzeiten und einer Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Dem Wartungspersonal wird somit ermöglicht, von einer reaktiven zu einer proaktiven Wartungsstrategie überzugehen, wodurch eine größere Personaleffizienz erreicht wird und weniger Sicherheitsprobleme, Reparaturen und Arbeitsaufwand entstehen.

Zustandsüberwachung von Ventilen

Regelventile spielen eine entscheidende Rolle für den sicheren und effizienten Anlagenbetrieb und stellen die Prozessverfügbarkeit sicher. Ein nicht korrekt funktionierendes oder ausgefallenes Regelventil kann Prozessschwankungen verursachen, die mitunter unerkannt bleiben. Diese Schwankungen mindern Ertrag und Effizienz und können durch Verunreinigung oder eine nicht spezifikationsgemäße Produktion zu einer mangelhaften Produktqualität beitragen. Ein kritisches Ventil mit schlechtem Ansprechverhalten kann sogar zur Komplettabschaltung einer Anlage führen. Der Ausbau eines Ventils kostet ca. 4.500 Euro, doch noch immer ist es üblich, bei einem Stillstand alle Ventile auszubauen, obwohl nur 30 % davon instandgesetzt oder repariert werden müssten. Wenn Unternehmen wissen, wann Ventile gewartet werden müssen, können sie Turnarounds optimieren, Ausfallzeiten minimieren und erhebliche Kosten einsparen, da sichergestellt wird, dass nur die Ventile ausgebaut werden, die tatsächlich gewartet werden müssen.

Digitale Stellungsregler stellen sicher, dass Ventile gemäß Stellsignal funktionieren, und bieten zudem Zugang zu Diagnosedaten. Es ist jedoch nicht nur die Erfassung großer Datenmengen möglich, sondern das Ganze kann so komplex sein, dass umfassendes Know-how benötigt wird, um die erforderlichen individuellen Korrekturmaßnahmen zu ermitteln. Vielen Unternehmen steht dieses Know-how intern schlichtweg nicht zur Verfügung; sie können diese Herausforderung jedoch mithilfe eines Fernüberwachungsdienstes bewältigen. Anbieter von Automatisierungstechnologien können Echtzeit-Diagnosedaten von Ventilen sicher erfassen, visualisieren und zusammentragen. Ein globales Netzwerk, bestehend aus Analytikern, kann die Zustandsdaten eines Ventils einsehen und seine Zustandshistorie überprüfen, um Trends zu ermitteln und eine drohende Verschlechterung vorherzusagen. Somit werden wertvolle Einblicke und datenbasierte Empfehlungen gegeben, mit denen die Wartung geplant und durchgeführt werden kann, bevor ein Alarm ausgelöst und der Betrieb unterbrochen wird. Dies führt wiederum zu einer besseren Anlagensicherheit, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit.

Überwachung des Maschinenzustands

Gleiches gilt für weitere kritische Anlagenteile wie Pumpen, Kompressoren und Turbinen. Die Bedeutung der Überwachung ihres Zustands und der Leistung ist zwar allgemein anerkannt, sie birgt jedoch Herausforderungen. Unternehmen müssen Prioritäten setzen, wann welche Anlage überwacht werden soll, und sie müssen für jede Anlage die richtige Überwachungstechnologie auswählen. Es sollte sichergestellt werden, dass die erfassten Daten korrekt sind, und wenn die Einführung eines internen Zustandsüberwachungs- und Datenanalyseprogramms erforderlich ist, müssen sie sowohl über die Ressourcen als auch über die nötigen Fähigkeiten verfügen.

Alternativ können auch Automatisierungsunternehmen, die Software und Lösungen für die Anlagenanalyse anbieten, die Entwicklung einer umfassenden Leistungs- und Überwachungsstrategie für ihre kritischen Anlagen liefern. So übernimmt ein Team aus hochqualifizierten Analytikern mit umfangreichen Produktkenntnissen die Zustandsüberwachung aus der Ferne. Durch die Verfügbarkeit wichtiger Echtzeitdaten über den Maschinenzustand können diese Experten nicht nur Einblicke in Leistungsunregelmäßigkeiten geben, die zu einem kritischen Ausfall oder teuren Stillstandzeiten führen können, sondern auch Lösungen empfehlen. Die Experten liefern eine dokumentierte Analyse, in der mechanische Fehler oder „verborgene“ Probleme mit Produktionsanlagen ermittelt werden, bevor es zu einer folgenschweren Unterbrechung kommt. Somit wird das Anlagenpersonal in die Lage versetzt, sich auf die Korrekturmaßnahmen zu konzentrieren, was die Betriebs- und Wartungskosten reduziert. Zudem ist es Unternehmen aufgrund von Informationen bzgl. der Effizienz ihrer wichtigen Anlagenkomponenten möglich, Betriebsparameter anzupassen sowie die Wartungsplanung zu verbessern und so weitere Vorteile zu erzielen.

Überwachung von Kondensatabscheidern

Eine weitere Möglichkeit ist die automatisierte Überwachung des Zustands und der Leistung von Kondensatabscheidern. Dampfsysteme sind mit Kondensatabscheidern ausgerüstet, um Kondensat aus den Rohrleitungen zu entfernen und somit die Anlage zu schützen sowie einen effizienten Prozessbetrieb zu ermöglichen. Der Ausfall von Kondensatabscheidern hat erhebliche Auswirkungen. Die Anlage kann stark beschädigt werden, das Personal wird Gefahren ausgesetzt und die Produktqualität und der Durchsatz werden beeinträchtigt. Sporadische manuelle Kontrollen und eine ungenügende Wartung können dazu führen, dass ausgefallene Kondensatabscheider monatelang unentdeckt bleiben und nicht repariert werden. Undichte Kondensatabscheider können aufgrund der Zeitverzögerung zwischen dem Ausfall des Kondensatabscheiders und der korrekten Diagnose und Wartung 10 % der Energiekosten einer Anlage ausmachen.

Der Service externer Anbieter beinhaltet bei Dampfsystemen die Installation der notwendigen Hardware und Software sowie die kontinuierliche Überwachung durch Experten. Diese analysieren die Daten, die von Wireless-Akustikmessumformern im Umfeld des Kondensatabscheiders erzeugt, mit spezifischer Software erfasst und an den Überwachungsdienst des Anbieters übermittelt werden. Dieser liefert aussagekräftige Informationen, so dass Korrekturmaßnahmen sofort möglich sind und nicht erst in Wochen oder Monaten, wenn die Verluste zunehmen. Sogar Reparaturen der Kondensatabscheider bzw. Austauscharbeiten können Teil des Services sein, so dass das Anlagenpersonal diesbezüglich nicht mehr tätig werden muss. Mit der Fernüberwachung von Kondensatabscheidern lassen sich die Sicherheit erhöhen, die Produktqualität und der Prozessdurchsatz verbessern, Anlagenschäden, Energieverluste und Kosten reduzieren, und das Personal steht weniger unter Druck

Korrosions- und Erosionsüberwachung

Korrosion und Erosion sind sehr gefährlich, da sie Anlagen unsichtbar von innen angreifen. Bei mangelndem Verständnis oder fehlender Kontrolle kann dies zu einer schlechten Anlagenverfügbarkeit, hohen Kosten für die reaktive Wartung und möglicherweise schwerwiegenden Vorfällen führen, wenn das Prozessmedium ungewollt austritt. Korrosion und Erosion beeinflussen zudem die Betriebsleistung, da sie die Beanspruchbarkeit der Anlage einschränken. Wenn Unternehmen das tatsächliche Ausmaß eines Korrosionsschadens nicht kennen, müssen bei Betriebsentscheidungen zur Vermeidung größerer Schäden hohe Sicherheitsfaktoren berücksichtigt werden. Das führt dazu, dass der Prozess unter seiner maximalen Leistung betrieben wird und mögliche Gewinne verloren gehen. Ist die Korrosion stärker als erwartet, kann es zu Leckagen und ungeplanten Betriebsunterbrechungen mit erheblichen finanziellen und sicherheitstechnischen Auswirkungen kommen.

Ein effektives Korrosions- und Erosionsüberwachungssystem ist in der Chemieindustrie aufgrund der extremen Temperaturen der überwachten Anlagen und der gefährlichen und unzugänglichen Bereiche besonders anspruchsvoll. Zudem gibt es viele Variablen, die Einfluss auf die Korrosionsrate haben – wie Rohstoffänderungen, Temperatur- und Prozessanpassungen und Durchflussraten – und diese können sich täglich ändern. Auch bei der Bewältigung dieser Herausforderungen können Automatisierungsanbieter unterstützen und zur effektiven Planung von Wartungsaufgaben beitragen.

Als Teil des Remote-Services kombinieren fachkundige Analytiker Daten aller am Standort installierten Korrosionsüberwachungsanlagen miteinander, analysieren diese und wandeln sie in aussagekräftige Informationen um, um die Prozessintegrität sicherzustellen. Wird übermäßige Korrosion festgestellt, kann die Wartung angemessen geplant werden, zum Beispiel in Form phasenweise geplanter Stillstände, wodurch teure Leckagen und Abschaltungen verhindert werden. Entscheidend ist, dass häufig aktualisierte Daten für ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Rohstoffschwankungen und Prozessbedingungen sorgen. Dies verschafft Unternehmen die nötigen Informationen und das Vertrauen, um ihre Anlagen aggressiver und näher an der maximalen Auslastungsgrenze, aber immer noch in sicheren Grenzen zu betreiben, wodurch die Wirtschaftlichkeit gesteigert wird.

Lebenslanger Service

Aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten werden Anbieter von Automatisierungslösungen inzwischen immer häufiger gebeten, das Lifecycle-Management von Systemen, Software, Ventilen und intelligenten Feldgeräten komplett zu übernehmen. Dazu gehören die Verwaltung und Durchführung von Software-Updates, Tests, Neukalibrierungen, Instandhaltung, Reparatur und Austausch. Ergebnisorientierte Verträge mit Fokus auf die Maximierung der Verfügbarkeit von Anlagen und Prozessen nutzen Remote-Verbindungen zur Diagnose möglicher Probleme; anstatt jedoch dem Wartungspersonal vor Ort Einblicke und Empfehlungen für Maßnahmen zu geben, übernimmt der Automatisierungsanbieter sämtliche Wartungsaufgaben vor Ort selbst. In manchen Fällen stellen die Anbieter sogar eigene Techniker vor Ort zur Verfügung.