Kombination von Ventildiagnose und nachgelagertem Asset-Management-System

Nahezu alle Stellungsregler-Hersteller stellen Anwendern mittlerweile Funktionen zur Ventildiagnose zur Verfügung – entweder im Feldgerät integriert oder als externes Softwaretool. Je nach Datenqualität lassen sich so Fehlerquellen rechtzeitig ermitteln und Anlagenstillstände durch den geplanten Austausch von Verschleißteilen im Ventil verhindern. Zwar ist mit diesem Status quo – Datenaufnahme durch den Stellungsregler und Datenanalyse durch die Diagnosefunktion – schon einiges erreicht, aber geht da nicht noch mehr? Bietet die fortschreitende Digitalisierung nicht zusätzliche Möglichkeiten, die Transparenz und die Intelligenz in den Prozessanlagen zu erhöhen?

Die betriebliche Praxis zeigt es: In Anlagen, die mit einer Vielzahl an Regel- und Auf/Zu-Ventilen ausgestattet sind, ist insbesondere die gesonderte Langzeitbetrachtung einzelner Ventile zeit- und kostenintensiv. Abhilfe bieten hier Leitsysteme und Engineering-Tools, die mit dem intelligenten Feldgerät über das Hart-Protokoll oder verschiedene Feldbusse azyklisch kommunizieren. Der Weg in die Anlage zum Ablesen des Ventilstatus ist somit nur noch in Ausnahmefällen notwendig. Diese Systeme spiegeln aber am Ende auch nur den Informationsstand der Ventildiagnose wider. Anders sieht es aus bei kombiniert eingesetzten Systemen mit Ventildiagnose und nachgelagertem Asset-Management-System.

Mit der Branchenapplikation Sam Valve Management verbindet der Ventilspezialist Samson die Diagnosefunktionen der herstellereigenen, intelligenten Stellungsregler vor Ort mit den Möglichkeiten, die ein modernes Asset-Management-System bietet. Die Daten werden kontinuierlich vom Stellungsregler in das Asset-Management-System übertragen. Eingriffe auf die Einstellungen des Stellungsreglers und Rückkopplungen in die Prozesse und Anlagennetzwerke sind ausgeschlossen – alle Daten werden nur unidirektional übermittelt. Die im Feld erfassten Daten werden in der Cloud gespeichert, historisiert, detailliert analysiert und aufbereitet. Daten- und Arbeitsspeicher unterliegen, anders als im Stellungsregler, keinen Limitierungen. Dadurch lassen sich umfangreichere Algorithmen zur Ableitung des Ventilzustands nutzen. Komplexe Rechenvorgänge, gepaart mit einer deutlich erhöhten Datenbasis aus der Ventilhistorie, eröffnen neue Möglichkeiten der Datenanalyse und versetzen das Asset-Management-System in die Lage, die Zustandsbeschreibung des Stellventils durch den Stellungsregler zu verifizieren.

Neben der umfangreicheren Datenauswertung eröffnet das Asset-Management-System aber auch neue Möglichkeiten in der Datenvisualisierung und in der Benutzerunterstützung. Die Applikation bietet eine vollständige Übersicht über alle angeschlossenen, mit herstellereigenen, smarten Stellungsreglern ausgerüsteten Ventile samt Standortinformation und einem klar strukturierten Dashboard, das alle relevanten Betriebs- und Diagnoseparameter aufzeigt. Ventilzustände lassen sich so intuitiv erfassen und helfen, den Gesamtzustand der Prozessanlage zu bewerten. Individuelle Anpassungen der Visualisierung sind durch gezieltes Ein- und Ausblenden von Messstellen und/oder Parametern möglich. Zudem lassen sich die Messstellen optional unter Berücksichtigung der in der Branche bekannten AKZ-Richtlinien strukturieren.

Es gehört zu den primären Zielen der Ventildiagnose, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen und Anlagenfehlzustände zu vermeiden. Auch diese wichtige Anforderung wird durch die Applikation unterstützt. Das konfigurierbare Alarmierungs- und Eskalationssystem resultiert in einfachen Ampelsignalen, die direkte Auskunft über den Zustand einer Messstelle geben und in die Messstellenhistorie eingehen. Sortierfunktionen ermöglichen es, kritische Messstellen priorisiert zu betrachten und Wartungsarbeiten effizient zu planen.

Doch was tun, wenn das System einen Fehlzustand an einem Ventil identifiziert? Das lässt sich oft nur mit Expertenwissen und Erfahrung beantworten. Damit das nicht so bleibt, bietet die Applikation dem Nutzer präzise Handlungsempfehlungen. Hier zahlt es sich aus, dass der Hersteller von Feldgerät und Asset-Management gleichzeitig Spezialist in der Konstruktion von Ventilen und pneumatischen Antrieben ist. Bei eindeutigem Befund werden dem Anwender konkrete Instandhaltungsmaßnahmen genannt, bei unspezifischem Befund wird er Schritt für Schritt durch Prüfprozeduren am Stellventil geführt, damit er den Fehler schnell finden und beheben kann.

Für die Applikation wurde ein ganzheitliches Konzept von Datenschutz, Datenredundanz und Datensicherheit geschaffen. Das cloudbasierte Asset-Management-System nutzt ausschließlich deutsche Rechenzentren, die nach ISO 27001 zertifiziert sind. Die Datenübertragung erfolgt verschlüsselt über TLS bzw. SSL. Die Benutzerverwaltung ermöglicht das Einrichten von Nutzern mit unterschiedlichen Zugangsrechten. Dadurch können Berechtigungen bis auf die Geräteebene individuell zugewiesen werden. Für ein Mehr an Sicherheit können verschiedene Mandanten angelegt werden, die jeweils nur einen Teilbereich der Daten einsehen können.

Das gleichzeitige Beobachten aller relevanten Stellventile erhöht die Zuverlässigkeit und Sicherheit in Prozessanlagen und erleichtert die vorbeugende Wartung. Das gewonnene Know-how dient somit einerseits zur Profitabilitätssteigerung durch Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit, andererseits kann es dazu genutzt werden, reale Stellventile in der digitalen Welt als digitalen Zwilling zu repräsentieren und Fehlzustände nachzustellen. Dieser Ansatz folgt dem Gedanken von Industrie 4.0 und ermöglicht es, die Diagnosequalität durch Rückkopplungen zu verbessern. Sind ausreichend Messdaten vorhanden, dann ist es kein großer Schritt mehr, bis Anwender mithilfe von maschinellem Lernen unterstützt werden und Muster für Fehlzustände erkannt werden können. Asset-Management-Systeme können ein entscheidendes Etappenziel auf diesem Weg sein. Die Ventildiagnose für das einzelne Stellventil machte den Anfang und bildet auch weiterhin die Basis für weitere Entwicklungen in Richtung mehr Prozesstransparenz.